KR101240940B1 - Swirl control apparatus for surge reduction of intake system in turbocharger vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치에 관한 것으로서, 터보차저의 컴프레서로 유입공기를 안내하는 흡기호스 내에 공기의 스월을 조절할 수 있는 플랩기구를 설치하고, ECU가 액츄에이터를 통해 상기 플랩기구를 제어하여 터보차저의 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 차량의 운전조건에 따라 최적상태로 조절할 수 있게 구성된 스월 조절 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a swirl adjusting device for reducing intake surge in a turbocharged vehicle, wherein a flap mechanism for adjusting the swirl of air is installed in an intake hose for guiding inlet air to a compressor of a turbocharger. It relates to a swirl adjusting device configured to control the flap mechanism through to adjust the swirl of the air flowing into the compressor of the turbocharger in an optimal state according to the driving conditions of the vehicle.

이러한 본 발명의 스월 조절 장치에 의하면, 상기 플랩기구를 통해 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하여 유입공기의 상대속도 방향을 컴프레서 휠 날개의 입사각에 근접시켜 줌으로써, 서지가 발생하는 유량을 감소시켜 컴프레서의 저유량 영역에서의 유동 안정성을 향상시킬 수 있고, 결국 서지에 의해 제한되는 엔진의 저속성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.According to the swirl adjusting device of the present invention, by adjusting the swirl of the air flowing into the compressor through the flap mechanism to bring the relative velocity direction of the inlet air closer to the incidence angle of the compressor wheel blade, to reduce the flow rate of the surge generated It is possible to improve the flow stability in the low flow rate region of the compressor, and eventually have the effect of improving the low speed performance of the engine limited by the surge.

터보차저, 흡기계, 컴프레서, 서지, 스월, 저속성능 향상 Turbocharger, intake, compressor, surge, swirl, low speed

Description

터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치 {Swirl control apparatus for surge reduction of intake system in turbocharger vehicle}Swirl control apparatus for surge reduction of intake system in turbocharger vehicle

도 1은 터보차저를 장착한 엔진의 흡기계를 도시한 구성도,1 is a configuration diagram showing an intake system of an engine equipped with a turbocharger;

도 2는 컴프레서의 성능을 나타낸 맵 도면,2 is a map showing the performance of the compressor;

도 3은 컴프레서로 유입되는 공기의 상대속도를 나타낸 도면,3 is a view showing the relative speed of the air flowing into the compressor,

도 4는 컴프레서의 날개와 유입공기의 상대속도가 이루는 각도의 영향을 나타낸 도면,4 is a view showing the effect of the angle of the relative speed of the blade and the inlet air of the compressor,

도 5는 본 발명에 따른 스월 조절 장치를 도시한 구성도,5 is a block diagram showing a swirl adjusting device according to the present invention,

도 6은 컴프레서 유입공기의 스월 조절 효과를 나타낸 도면.6 is a view showing a swirl adjustment effect of the compressor inlet air.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

3 : 공기유량계 4 : 흡기호스3: air flow meter 4: intake hose

8 : 컴프레서 11 : 압력센서8 compressor 11 pressure sensor

12 : 온도센서 20 : 플랩기구12: temperature sensor 20: flap mechanism

21 : 고정플랩 22 : 가동플랩21: fixed flap 22: movable flap

23 : 회전축 24 : 액츄에이터23: rotating shaft 24: actuator

25 : ECU25: ECU

본 발명은 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터보차저의 컴프레서로 공기가 안내되는 흡기호스 내에 공기의 스월을 조절할 수 있는 플랩기구를 설치하고, ECU가 액츄에이터를 통해 상기 플랩기구를 제어하여 터보차저의 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 차량의 운전조건에 따라 최적상태로 조절할 수 있게 구성된 스월 조절 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a swirl adjusting device for reducing intake surge in a turbocharged vehicle, and more particularly, a flap mechanism for adjusting the swirl of air in an intake hose through which air is guided by a compressor of a turbocharger. It relates to a swirl adjusting device configured to allow the ECU to control the flap mechanism through an actuator to optimally adjust the swirl of air flowing into the compressor of the turbocharger according to the driving conditions of the vehicle.

최근의 고성능 엔진은 높은 비출력과 저연비를 구현하기 위하여 터보차저를 장착하고 있다.Recent high performance engines are equipped with turbochargers for high specific power and low fuel consumption.

터보차저는 배기가스의 에너지를 이용하여 압축된 공기를 엔진에 공급하는 장치로, 터보차저를 장착한 엔진은 증가된 공기량에 비례하여 연료 분사량을 증가시킬 수 있으므로 동일한 체적의 연소실에서 자연흡기식 엔진에 비해 높은 출력을 얻을 수 있게 된다.The turbocharger is a device that supplies compressed air to the engine by using the energy of exhaust gas. The engine equipped with the turbocharger can increase the fuel injection amount in proportion to the increased air volume, so that the engine is naturally intake in the combustion chamber of the same volume. Compared to this, a higher output can be obtained.

첨부한 도 1은 터보차저를 장착한 엔진의 흡기계를 도시한 구성도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.1 is a configuration diagram illustrating an intake system of an engine equipped with a turbocharger, which will be described below.

도 1의 구성에서, 흡기덕트(1)와 에어클리너(2)를 통과한 공기는 흡기호 스(4)를 거쳐서 터보차저(5)의 컴프레서(8)로 유입된다.In the configuration of FIG. 1, air passing through the intake duct 1 and the air cleaner 2 flows into the compressor 8 of the turbocharger 5 via the intake hose 4.

이때, 에어클리너(2)와 흡기호스(4) 사이에 장착된 공기유량계(3)는 유입공기량 정보를 ECU(미도시)에 전달하게 된다.At this time, the air flow meter 3 mounted between the air cleaner 2 and the intake hose 4 transmits the inflow air amount information to the ECU (not shown).

또한 터보차저(5)에서는 연소실(10)로부터 배출되는 배기가스에 의해 터빈(6)이 구동되면 상기 터빈(6)의 구동력을 축(7)을 통해 전달받아 컴프레서(8)가 구동되며, 컴프레서(8)는 흡기계를 통과한 공기를 압축하여 인터쿨러(9)를 거쳐 엔진의 연소실(10)로 공급한다.In addition, in the turbocharger 5, when the turbine 6 is driven by the exhaust gas discharged from the combustion chamber 10, the compressor 8 is driven by receiving the driving force of the turbine 6 through the shaft 7. (8) compresses the air passing through the intake system and supplies it to the combustion chamber (10) of the engine via the intercooler (9).

한편, 컴프레서(8)의 성능은 도 2에 나타낸 바와 같이 공급유량(X축)과 압축비(Y축)의 평면상에 효율과 컴프레서 휠의 회전속도로 표시할 수 있다.On the other hand, the performance of the compressor 8 can be expressed by the efficiency and the rotational speed of the compressor wheel on the plane of the supply flow rate (X axis) and the compression ratio (Y axis) as shown in FIG.

녹색으로 표시한 서지라인(surge line)의 좌측에서는 유동의 불안정성 때문에 소음이 발생하고 엔진에 공급되는 공기의 압력과 유량에 심한 맥동이 발생한다.On the left side of the surge line, which is marked in green, noise is generated due to flow instability and severe pulsations occur in the pressure and flow rate of the air supplied to the engine.

또한 적색으로 표시한 쵸크라인(choke line)의 우측에서는 터보차저의 효율이 급격하게 나빠져서 컴프레서 휠의 회전속도가 급격하게 증가한다.In addition, on the right side of the choke line (marked in red), the turbocharger's efficiency deteriorates rapidly, and the rotation speed of the compressor wheel increases rapidly.

또한 청색 선은 컴프레서 휠의 재질에 따라 결정되는 회전속도의 한계를 나타낸다.In addition, the blue line indicates the limit of the rotational speed determined by the material of the compressor wheel.

엔진의 운전영역은 각각의 선들로 표시된 제한조건의 내부에 위치해야 한다.The operating area of the engine shall be located within the constraints indicated by the individual lines.

따라서, 제한된 내부영역을 넓히기 위해서 가급적 서지라인의 기울기가 급하고 쵸크라인의 기울기는 완만한 컴프레서의 개발이 필요하지만, 현실적으로 서지라인과 쵸크라인은 동일한 경향으로 움직인다.Therefore, although the slope of the surge line is steep and the slope of the choke line needs to be developed in order to widen the limited internal area, the surge line and the choke line move in the same tendency.

즉, 컴프레서의 디자인이 변경되어 쵸크 유량이 증가하면 서지가 발생하는 유량도 증가하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.In other words, if the design of the compressor is changed and the choke flow rate is increased, the flow rate at which the surge is generated increases, and vice versa.

결과적으로 터보차저의 설계시에 최적화 관점에서 엔진의 고속성능과 저속성능을 절충할 수밖에 없다는 한계가 있는 것이다.As a result, when designing a turbocharger, there is a limitation that the high speed performance and the low speed performance of the engine are compromised.

이에 따라, 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하여 서지가 발생하는 유량을 감소시킴으로써 상기한 제한조건을 완화시키는 방안이 필요하다. Accordingly, there is a need for a method of mitigating the above constraints by adjusting the swirl of air flowing into the compressor to reduce the flow rate at which surge occurs.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하여 유입공기의 상대속도 방향을 컴프레서 휠 날개의 입사각에 근접시켜 줌으로써, 서지가 발생하는 유량을 감소시켜 컴프레서의 저유량 영역에서의 유동 안정성을 향상시킬 수 있고, 결국 서지에 의해 제한되는 엔진의 저속성능을 향상시킬 수 있는 스월 조절 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented in view of the above, by adjusting the swirl of air flowing into the compressor to close the relative velocity direction of the inlet air to the angle of incidence of the compressor wheel blade, thereby reducing the flow rate at which surge occurs. It is possible to improve the flow stability in the low flow rate region of the compressor, and eventually to provide a swirl control device that can improve the low speed performance of the engine limited by surge.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 터보차저가 장착된 차량의 흡기계에서 터보차저의 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하기 위한 것으로서, 터보차저의 컴프레서로 유입공기를 안내하는 흡기호스의 내측면에 설치되어 상기 흡기호스의 내측을 따라 유동하는 공기의 스월을 각도 조절이 가능한 플랩을 이용하여 조절하는 플랩기구와; 엔진의 운전조건에 따라 상기 흡기호스의 내측으로 유동 하는 공기의 스월을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 ECU와; 상기 ECU가 출력하는 제어신호에 따라 플랩의 각도 조절 및 그로부터 공기의 스월 조절이 가능하도록 상기 플랩기구를 작동시키는 액츄에이터;를 포함하는 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to adjust the swirl of air flowing into the compressor of the turbocharger in the intake machine of the vehicle equipped with a turbocharger, the intake hose for guiding the inlet air to the compressor of the turbocharger A flap mechanism installed on an inner side of the flap mechanism to adjust a swirl of air flowing along the inside of the intake hose by using a flap capable of adjusting an angle; An ECU for outputting a control signal for adjusting the swirl of air flowing inwardly of the intake hose according to an engine operating condition; And an actuator for operating the flap mechanism to adjust the angle of the flap and adjust the swirl from the air according to a control signal output from the ECU. .

바람직하게는, 상기 각 플랩기구는, 상기 흡기호스의 내측면에 수직으로 세워져서 호스 길이방향을 따라 길게 고정 설치되는 고정플랩과; 상기 흡기호스의 내측면에 상기 고정플랩 후방으로 그 연장선상에 세워져 설치되고 전단부의 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 되어 있으면서 상기 액츄에이터에 의해 상기 회전축이 회전되면서 각도 조절되는 가동플랩;으로 구성되는 것을 특징으로 한다. Preferably, each of the flap mechanisms, the fixed flap which is installed perpendicular to the inner surface of the intake hose to be installed long in the longitudinal direction of the hose; And a movable flap installed on the inner side of the intake hose to the rear side of the fixing flap, the movable flap being angled while the rotary shaft is rotated by the actuator while being rotatable about the rotary shaft of the front end portion. It is done.

여기서, 상기 액츄에이터는 가동플랩의 회전축을 회전시키기 위한 전기모터인 것을 특징으로 한다.Here, the actuator is characterized in that the electric motor for rotating the rotary shaft of the movable flap.

또한 상기 ECU는 컴프레서로 공급되는 공기의 유량과 압력을 검출하는 공기유량계와 압력센서, 그리고 컴프레서에 의해 압축된 공기의 온도를 검출하는 온도센서의 신호를 입력받아 그 신호를 토대로 공기의 스월을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ECU receives a signal from the air flow meter and pressure sensor for detecting the flow rate and pressure of the air supplied to the compressor, and the temperature sensor for detecting the temperature of the compressed air by the compressor to adjust the swirl of the air based on the signal It characterized in that for outputting a control signal.

또한 상기 플랩기구는 흡기호스의 내측면에 복수개가 원주방향으로 등간격 배치되어 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the flap mechanism is characterized in that a plurality is arranged on the inner surface of the intake hose is arranged at equal intervals in the circumferential direction.

또한 상기 복수개의 플랩기구가 흡기호스 원주방향의 90°간격으로 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of flap mechanism is characterized in that it is installed at intervals of 90 ° in the circumferential direction of the intake hose.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 기존과 같이 컴프레서로 흡입되는 공기의 스월이 없는 경우에 컴프레서 휠에 대한 유입공기의 상대속도(W1) 방향을 도시하고 있다. Figure 3 shows the relative speed (W 1 ) direction of the inlet air to the compressor wheel when there is no swirl of air sucked into the compressor as in the prior art.

이 경우에 공기의 유입속도(V1)가 감소하면 상대속도의 방향과 날개 사이의 각도는 더욱 커지게 된다.In this case, if the air inlet velocity (V 1 ) decreases, the angle between the direction of the relative speed and the blade becomes larger.

즉, 유입된 공기가 컴프레서 휠의 날개를 따라 흐르지 못하고 박리현상이 발생하여 유동이 불안정해지기 쉽고 서지현상이 발생할 가능성이 높아진다.In other words, the inflow of air does not flow along the blades of the compressor wheel and peeling occurs, which makes the flow unstable and increases the possibility of surge.

그러나, 저속 서지현상을 개선하기 위해서 도 4의 'Case B'와 같이 날개의 각도를 변경시키는 경우에는 공기가 통과하는 단면적이 감소하여 고속 운전조건에서 컴프레서의 효율이 악화되고 쵸킹 유량이 감소하는 문제가 있게 된다.However, in order to improve the low speed surge phenomenon, when changing the angle of the blade as shown in 'Case B' of FIG. Will be.

결과적으로 도 6에 나타낸 바와 같이 컴프레서에 유입되는 공기의 스월을 조절하여 유입공기의 상대속도(W1)의 방향을 능동적으로 제어할 필요가 있다. As a result, as shown in FIG. 6, it is necessary to actively control the direction of the relative speed W 1 of the intake air by adjusting the swirl of the air introduced into the compressor.

이에 따라, 본 발명은 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하여 서지가 발생하는 유량을 감소시켜 줌으로써 컴프레서의 저유량 영역에서의 유동 안정성을 증가시켜 서지에 의해 제한되는 엔진의 저속성능을 향상시키는 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치를 제공하고자 한 것으로서, 터보차저의 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하여 유입공기의 상대속도(W1) 방향과 컴프레서 휠 날개가 이루는 입사각을 최소로 하는 것을 그 핵심으로 한다.Accordingly, the present invention is to adjust the swirl of the air flowing into the compressor to reduce the flow rate of the surge generated by increasing the flow stability in the low flow region of the compressor to improve the low-speed performance of the engine limited by the surge It is to provide a swirl adjusting device for reducing intake surge of a vehicle equipped with a charger, and adjusts the swirl of air flowing into the compressor of the turbocharger to adjust the incidence angle formed by the relative speed (W 1 ) of the intake air and the compressor wheel blades. Minimizing is the key.

본 발명에서는 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절할 수 있도록 도 1에 도시된 흡기호스(4)의 선 'A-A' 단면에 도 5에 도시한 바와 같은 플랩기구(20)가 설치된다.In the present invention, the flap mechanism 20 as shown in FIG. 5 is installed at the cross-section 'A-A' of the intake hose 4 shown in FIG. 1 so as to adjust the swirl of the air flowing into the compressor.

도 5는 플랩기구(20)가 사용된 본 발명의 스월 조절 장치를 도시한 구성도로서, 그 구성을 살펴보면, 터보차저가 장착된 차량의 흡기계에서 터보차저의 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하기 위한 것으로서, 터보차저의 컴프레서로 유입공기를 안내하는 흡기호스(4)의 내측면에 설치되어, 상기 흡기호스(4)의 내측을 따라 유동하는 공기의 스월을 각도 조절이 가능한 플랩을 이용하여 조절하는 플랩기구(20)와; 엔진의 운전조건에 따라 상기 흡기호스(4)의 내측으로 유동하는 공기의 스월을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 ECU(25)와; 상기 ECU(25)의 제어신호에 따라 플랩의 각도 조절 및 그로부터 공기의 스월 조절이 가능하도록 상기 플랩기구(20)를 작동시키는 액츄에이터(24)를 포함하여 구성된다.5 is a configuration diagram showing a swirl adjusting device of the present invention in which the flap mechanism 20 is used. Referring to the configuration, the swirl of the air flowing into the compressor of the turbocharger from the intake machine of the vehicle equipped with the turbocharger is shown. The flap is provided on the inner side of the intake hose 4 for guiding the inlet air to the compressor of the turbocharger, and uses a flap to adjust the swirl of air flowing along the inside of the intake hose 4. Flap mechanism 20 to be adjusted; An ECU 25 for outputting a control signal for adjusting the swirl of air flowing inwardly of the intake hose 4 according to an engine operating condition; And an actuator 24 for operating the flap mechanism 20 to enable the flap angle adjustment and the swirl adjustment of air therefrom according to the control signal of the ECU 25.

우선, 상기 플랩기구(20)는 흡기호스(4) 내측면에서 복수개가 원주방향으로 등간격 배치될 수 있으며, 예컨대 원주방향의 90°간격으로 설치가 가능하다.First, a plurality of the flap mechanism 20 may be arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner surface of the intake hose 4, for example, may be installed at 90 ° intervals in the circumferential direction.

상기 각 플랩기구(20)는 고정플랩(21)과 가동플랩(22)으로 구성되며, 상기 플랩기구(20)의 고정플랩(21)과 가동플랩(22)은 흡기호스(4)의 내측을 따라 유동하는 공기의 스월을 유도하도록 설치되는 것으로, 특히 상기 가동플랩(22)은 각도 조절이 가능한 구조로 설치되어 그 조절된 각도에 따라 공기의 스월량이 조절되도록 한다.Each of the flap mechanisms 20 includes a fixed flap 21 and a movable flap 22, and the fixed flap 21 and the movable flap 22 of the flap mechanism 20 extend the inside of the intake hose 4. It is installed to induce the swirl of the air flowing along, in particular the movable flap 22 is installed in a structure capable of adjusting the angle so that the amount of swirl of air according to the adjusted angle.

상기 고정플랩(21)은 흡기호스(4)의 내측면에 호스 길이방향을 따라 길게 고정 설치되는 것으로, 흡기호스(4)의 내측면에서 수직으로 세워져서 설치된다.The fixed flap 21 is fixed to the inner side of the intake hose 4 along the longitudinal direction of the hose, is installed vertically on the inner side of the intake hose (4).

상기 가동플랩(22)은 공기의 유동방향을 기준으로 고정플랩(21)의 후방(하류측)에 설치되는데, 특히 전단부의 회전축(23)을 회전중심으로 하여 회전 가능하도록 설치된다. The movable flap 22 is installed at the rear (downstream side) of the fixed flap 21 with respect to the flow direction of air, and in particular, is installed to be rotatable with the rotation axis 23 of the front end as the rotation center.

상기 가동플랩(22)은 흡기호스(4)의 내측면에 고정플랩(21) 후방으로 그 연장선상에 세워져 설치되는데, 전단부의 회전축(23)을 중심으로 회전하면서 각도 조절이 가능하도록 되어 있다.The movable flap 22 is installed on the inner side of the intake hose 4 behind the fixed flap 21 on its extension line, and is capable of adjusting the angle while rotating about the rotational axis 23 of the front end portion.

즉, 상기 가동플랩(22)이 회전축(23)을 중심으로 회전하게 될 때 그 회전량이 조절됨으로써 고정플랩(21)의 길이방향 연장선과 가동플랩(22)이 이루는 각도가 조절될 수 있게 되어 있으며, 이렇게 가동플랩(22)의 각도가 조절됨으로써 흡기호스(4)의 내측을 유동하는 공기의 스월 조절이 가능해진다.That is, when the movable flap 22 is rotated about the rotation shaft 23, the rotational amount thereof is adjusted so that the angle between the longitudinal extension line of the fixed flap 21 and the movable flap 22 can be adjusted. By adjusting the angle of the movable flap 22 in this way, it is possible to adjust the swirl of the air flowing inside the intake hose 4.

그리고, 상기 가동플랩(22)이 작동범위(회전범위) 내에서 안정적으로 회전될 수 있도록 흡기호스(4) 내측면에는 가동플랩(22)의 작동범위 면적만큼 홈(4a)을 형성하여, 그 홈(4a) 내에서 가동플랩(22)의 회전 및 각도조절이 이루어지도록 한다.In addition, a groove 4a is formed on the inner surface of the intake hose 4 by the operating range of the movable flap 22 so that the movable flap 22 can be stably rotated within the operating range (rotation range). Rotation and angle adjustment of the movable flap 22 is made in the groove 4a.

한편, 상기 가동플랩(22)의 회전축(23)은 흡기호스(4)의 외측으로 부착 설치되는 액츄에이터(24)에 연결되며, 이에 액츄에이터(24)가 상기 회전축(23)을 통해 가동플랩(22)을 회전시킬 수 있게 되어 있다.On the other hand, the rotary shaft 23 of the movable flap 22 is connected to the actuator 24 attached to the outside of the intake hose 4, the actuator 24 is the movable flap 22 through the rotary shaft 23 ) Can be rotated.

상기 액츄에이터(24)는 각 플랩기구(20)에 대하여 하나씩 설치되며, ECU(25)의 제어신호에 따라 구동이 제어되고, 또한 액츄에이터(24)의 구동량에 따라 가동플랩(22)의 회전량이 제어되는 바, 결국 ECU(25)의 제어신호에 따라 가동플랩(22)의 각도가 제어될 수 있게 된다. The actuators 24 are provided for each flap mechanism 20 one by one, the driving is controlled according to the control signal of the ECU 25, and the amount of rotation of the movable flap 22 is dependent on the driving amount of the actuator 24. As a result, the angle of the movable flap 22 can be controlled according to the control signal of the ECU 25.

상기 액츄에이터(24)는 전기모터로 실시 가능하며, 이때 전기모터의 구동축이 상기 가동플랩(22)의 회전축(23)과 일체로 연결되어 전기모터의 회전량에 따라 가동플랩(22)의 회전각도가 조절될 수 있게 한다.The actuator 24 may be implemented as an electric motor, wherein the drive shaft of the electric motor is integrally connected with the rotary shaft 23 of the movable flap 22 so that the rotation angle of the movable flap 22 is changed according to the rotation amount of the electric motor. To be adjusted.

물론, 상기와 같이 전기모터의 구동축을 가동플랩(22)의 회전축(23)과 일체로 연결할 수도 있으나, 보다 정밀한 제어가 가능하도록 하기 위해서는 상기 전기모터의 구동축과 가동플랩의 회전축 사이에 소정의 기어비를 갖는 기어기구를 설치하는 것도 바람직하다.Of course, the drive shaft of the electric motor may be integrally connected with the rotating shaft 23 of the movable flap 22 as described above, but in order to enable more precise control, a predetermined gear ratio is provided between the driving shaft of the electric motor and the rotating shaft of the movable flap. It is also preferable to install a gear mechanism having a.

상기 ECU(25)는 엔진의 운전조건에 따라 액츄에이터(24)를 제어하여 가동플랩(22)이 최적의 각도로 유지될 수 있도록 플랩의 각도 및 그에 따른 공기의 스월량을 제어하게 되며, 플랩의 최적 각도 결정은 엔진의 운전조건에 따라 실험을 통해 얻은 데이터가 이용될 수 있다.The ECU 25 controls the actuator 24 according to the operating conditions of the engine to control the angle of the flap and the amount of swirl of air accordingly so that the movable flap 22 can be maintained at the optimum angle. The optimum angle can be determined by using data obtained through experiments according to the engine operating conditions.

즉, 엔진의 운전조건에 따라 입력된 데이터를 토대로 하여 ECU(25)가 현재의 운전조건에 맞추어 플랩의 각도를 조절하기 위한 제어신호를 출력하고, 이 제어신호에 따라 액츄에이터(24)가 구동제어되면서 플랩의 각도를 제어하게 되는 것이다.That is, the ECU 25 outputs a control signal for adjusting the angle of the flap in accordance with the current operating condition based on the data input according to the operating condition of the engine, and the actuator 24 controls the drive according to the control signal. To control the angle of the flap.

또는 ECU(25)가 컴프레서로 공급되는 공기의 유량과 압력을 검출하기 위해 엔진에 기 장착된 공기유량계(3)와 압력센서(11), 그리고 컴프레서에 의해 압축된 공기의 온도를 검출하는 온도센서(12)의 신호를 입력받아 그 신호를 토대로 최적의 플랩 각도를 제어하도록 할 수도 있다.Alternatively, the air flow meter 3 and the pressure sensor 11 mounted on the engine for detecting the flow rate and pressure of the air supplied to the compressor by the ECU 25 and the temperature sensor for detecting the temperature of the compressed air by the compressor The signal of (12) may be input to control the optimal flap angle based on the signal.

또는 ECU(25)가 실험을 통해 얻은 저장된 데이터와 상기 공기유량계(3), 압력센서(11), 온도센서(12)의 신호를 모두 이용하여 최적의 플랩 각도를 제어하도록 할 수도 있다.Alternatively, the ECU 25 may control the optimal flap angle by using the stored data obtained through the experiment and the signals of the air flow meter 3, the pressure sensor 11, and the temperature sensor 12.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 스월 조절 장치에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이 저유량 조건에서 청색으로 표시한 스월이 있는 경우는 녹색으로 표시한 스월이 없는 경우에 비하여 유입공기의 상대속도 방향을 컴프레서 휠 날개의 입사각에 근접시킬 수 있으므로 유동의 안전성이 향상되어 엔진의 안정적인 운전영역을 확장할 수 있게 된다. In this way, according to the swirl control device according to the present invention, as shown in Figure 6, when there is a swirl displayed in blue at low flow conditions, the relative velocity direction of the intake air compared to the case where there is no swirl displayed in green It can be approached the angle of incidence of the compressor wheel blades, which improves the safety of the flow, thereby extending the stable operating range of the engine.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치에 의하면, ECU가 액츄에이터를 통해 플랩기구를 제어하여 흡기계에서 터보차저의 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 차량의 운전조건에 따라 최적상태로 조절하여 줌으로써, 서지가 발생하는 유량을 감소시켜 컴프레서의 저유량 영역에서의 유동 안정성을 향상시킬 수 있고, 결국 서지에 의해 제한되는 엔진의 저속성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, according to the swirl adjusting device for reducing the intake air surge of the turbocharged vehicle according to the present invention, the ECU controls the flap mechanism through the actuator to swirl the air flowing into the compressor of the turbocharger from the intake machine By adjusting the optimum condition according to the driving conditions of the vehicle, it is possible to improve the flow stability in the low flow rate region of the compressor by reducing the flow rate of the surge, which in turn improves the low speed performance of the engine limited by the surge. It can be effective.

Claims (6)

터보차저가 장착된 차량의 흡기계에서 터보차저의 컴프레서로 유입되는 공기의 스월을 조절하기 위한 것으로서, To adjust the swirl of air flowing into the compressor of the turbocharger from the intake system of the vehicle equipped with the turbocharger, 터보차저의 컴프레서로 유입공기를 안내하는 흡기호스의 내측면에 설치되어 상기 흡기호스의 내측을 따라 유동하는 공기의 스월을 각도 조절이 가능한 플랩을 이용하여 조절하는 플랩기구;A flap mechanism installed on an inner side of an intake hose for guiding inlet air to a compressor of the turbocharger to adjust a swirl of air flowing along the inside of the intake hose by using a flap capable of adjusting an angle; 엔진의 운전조건에 따라 상기 흡기호스의 내측으로 유동하는 공기의 스월을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 ECU;An ECU for outputting a control signal for adjusting the swirl of air flowing inwardly of the intake hose according to an engine operating condition; 상기 ECU가 출력하는 제어신호에 따라 플랩의 각도 조절 및 그로부터 공기의 스월 조절이 가능하도록 상기 플랩기구를 작동시키는 액츄에이터;An actuator for operating the flap mechanism to adjust the flap angle and the swirl from the air according to a control signal output from the ECU; 를 포함하고, Including, 상기 각 플랩기구는,Each flap mechanism, 상기 흡기호스의 내측면에 수직으로 세워져서 호스 길이방향을 따라 길게 고정 설치되는 고정플랩과;A fixed flap erected vertically on the inner side of the intake hose and fixedly installed along the length of the hose; 상기 흡기호스의 내측면에 상기 고정플랩 후방으로 그 연장선상에 세워져 설치되고 전단부의 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 되어 있으면서 상기 액츄에이터에 의해 상기 회전축이 회전되면서 각도 조절되는 가동플랩;A movable flap installed on the inner side of the intake hose and installed on an extension line behind the fixed flap and rotatably rotated about an axis of rotation of the front end portion while the angle of rotation of the axis of rotation is adjusted by the actuator; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치.Swirl adjustment device for reducing the intake air surge of the turbocharged vehicle, characterized in that consisting of. 삭제delete 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 액츄에이터는 가동플랩의 회전축을 회전시키기 위한 전기모터인 것을 특징으로 하는 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절장치.And said actuator is an electric motor for rotating a rotating shaft of the movable flap. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 ECU는 컴프레서로 공급되는 공기의 유량과 압력을 검출하는 공기유량계와 압력센서, 그리고 컴프레서에 의해 압축된 공기의 온도를 검출하는 온도센서의 신호를 입력받아 그 신호를 토대로 공기의 스월을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치.The ECU receives a signal of an air flow meter and pressure sensor for detecting the flow rate and pressure of the air supplied to the compressor, and a temperature sensor for detecting the temperature of the compressed air by the compressor to adjust the swirl of the air based on the signal. Swirl adjustment device for reducing the intake air surge of the turbocharged vehicle, characterized in that for outputting a control signal. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 플랩기구는 흡기호스의 내측면에 복수개가 원주방향으로 등간격 배치되어 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치.The flap mechanism is a swirl adjustment device for reducing the intake air surge of the turbocharged vehicle, characterized in that a plurality of the inner side of the intake hose is arranged at equal intervals in the circumferential direction. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5, 상기 복수개의 플랩기구가 흡기호스 원주방향의 90°간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저 장착 차량의 흡기계 서지 저감을 위한 스월 조절 장치.And a plurality of flap mechanisms are installed at intervals of 90 ° in the circumferential direction of the intake hose.
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KR100590943B1 (en) * 2003-12-15 2006-06-19 현대자동차주식회사 Device for swirling intake air of vehicle

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