KR101589145B1 - 배기가스 터보차저의 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열을 방지하는 방법 - Google Patents

Abstract

자동차의 배기가스 터보차저의 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열을 방지하는 방법은, 벤치 테스트에서 압축기 휠 및/또는 터빈 휠에 대한 하중 한계값(N(G))을 설정하는 단계; 자동차의 배기가스 터보차저 작동 중 압축기 휠 및/또는 터빈 휠에 대한 하중 변수(n)를 측정하는 단계; 실제 배기가스 터보차저 작동을 나타내는 하중 특성값(N(i))을 설정하기 위해, 측정된 하중 변수(n)를 처리하는 단계; 하중 한계값(N(G))과 하중 특성값(N(i))을 비교하는 단계; 및 하중 한계값(N(G))과 하중 특성값(N(i))의 비교 결과 미리 정의된 안전 마진을 초과하는 경우 경고(W)를 출력하는 단계를 포함한다.

Description

배기가스 터보차저의 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열을 방지하는 방법{METHOD FOR PREVENTING THE RUPTURE OF A COMPRESSOR WHEEL AND/OR TURBINE WHEEL OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항에 따른, 자동차에 사용되는 배기가스 터보차저의 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열을 방지하는 방법에 관한 것이다.

"파열(rupture)" 이라는 표현은 과도한 하중으로 인한 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 폭발성 분해를 의미하는 것으로 이해된다. 충분히 높은 하중 하에서, 이러한 파열은 적절한 규격으로 제조된 터빈 휠 및 압축기 휠, 다시 말해서 어떠한 제조 결함도 없는 경우에 일어나기도 한다.

상기 유형의 파열에 대해 한 가지 가능성 있는 원인은 터보차저의 과도하게 높은 회전 속도로, 이는 예를 들어 터보차저 및/또는 터보차저가 설치된 자동차가 조작되었을 경우 발생할 수 있다.

이러한 하중은 일반적으로 휠의 파열에 이르는 일회성 하중이다.

그러나, 실제로 더 중요한 것은, 정상적인 허용치 내에 있지만 다수의 주기적인 반복, 예를 들어 회전속도의 거듭되는 변화로 인해 증가될 수 있는 하중이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 자동차에 사용되는 배기가스 터보차저의 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 먼저 압축기 휠 및/또는 터빈 휠에 대한 하중 한계값이 설정되는데, 상기 하중 한계값은 벤치 테스트(bench test) 과정 중 측정된다. 이러한 벤치 테스트에 대한 한가지 선택으로 각각의 휠에 대한 출발/정지 과정의 빈번한 반복이 있으며, 이는 휠이 정지 상태와 최대 회전 속도 사이에서 끊임없이 변동하므로 가장 가혹한 하중 테스트에 해당한다.

그러나 대안적으로, 다수의 실제 구동 조건을 재현하려는 목적으로, 벤치 테스트에서 다수의 상이한 하중 사이클을 실행하는 것도 고려할 수 있다.

매 상황에서의 결과로 하중 한계값이 설정되며, 이는 통계적으로 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열이 발생할 수 있는 시간을 나타낸다.

본 발명에 따른 방법은 또한 자동차의 배기가스 터보차저의 작동 중 압축기 휠 및/또는 터빈 휠에 대한 하중 변수들을 측정하는 단계를 포함한다. 이러한 목적에서, 특히 엔진 회전 속도 및/또는 배기가스 터보차저의 회전 속도 및/또는 특정 회전 속도가 발생하는 기간 및/또는 배기가스 터보차저 회전 속도의 구배(gradient) 및/또는 자동차가 이동한 거리(킬로미터) 및/또는 고도의 변화를 고려해야 한다.

상기 측정된 하중 변수들 및 적절하다면 또한 추가의 적합한 변수를 사용하여 실제 배기가스 터보차저 작동을 나타내는 하중 특성값을 설정한다.

통계적으로 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열 위험이 존재하는지를 설정하기 위해, 상기 하중 특성값을 하중 한계값과 비교한다.

상기 비교 결과, 사전에 설정된 하중 한계값에 근거하여 정의될 수 있는 안전 마진을 초과하는 경우, 터보차저를 이용하는 자동차의 운전자가 파열 발생 전에 하중을 감소시키고 적절한 조치를 취할 수 있도록 경고가 출력된다.

종속항들은 본 발명의 유리한 양상들에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 LCF 방법을 도시한 블록 회로도이다.

개략적이며 매우 단순화된 블록 회로도에 기초하여 하기에 본 발명을 더 상세히 설명한다.

블록 회로도는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 하나의 가능한 경우로, 소위 저 사이클 피로 (LCF: Low Cycle Fatigue) 방법의 예를 도시하며, 이는 낮은 하중으로 인한 피로를 의미한다.

도시된 예에서, 배기가스 터보차저 및/또는 내연 기관의 회전 속도(n)가 측정되고 필터(F)에서 필터링된다. 필터링된 회전 속도값(n_filter)은 버퍼(P)에서 예를 들어 60초 동안 버퍼링되고, 이어서 산출부(C)에서 처리되어, 하중 특성값(N(i))을 측정할 수 있게 된다.

비교기(V)에서 상기 하중 특성값(N(i))과 하중 한계값(N(G))을 비교하여, 안전 마진 값이 초과되는 경우 적절하다면 경고(W)를 출력할 수 있다.

참조 부호 목록

F 필터

P 버퍼

C 산출부

V 비교기

W 경고

n 회전 속도

n_filter 필터링된 회전 속도

N(i) 하중 특성값

N(G) 하중 한계값

Claims (5)

1. 자동차의 배기가스 터보차저의 압축기 휠 및/또는 터빈 휠의 파열을 방지하는 방법으로,
   벤치 테스트에서 압축기 휠 및/또는 터빈 휠에 대한 하중 한계값(N(G))을 설정하는 단계;
   자동차의 배기가스 터보차저 작동 중 압축기 휠 및/또는 터빈 휠에 대한 하중 변수(n)를 측정하는 단계;
   실제 배기가스 터보차저 작동을 나타내는 하중 특성값(N(i))을 설정하기 위해, 측정된 하중 변수(n)를 처리하는 단계;
   하중 한계값(N(G))과 하중 특성값(N(i))을 비교하는 단계; 및
   하중 한계값(N(G))과 하중 특성값(N(i))의 비교 결과 미리 정의된 안전 마진을 초과하는 경우 경고(W)를 출력하는 단계를 포함하고,
   배기가스 터보차저의 회전 속도, 특정 회전 속도의 발생 기간 및 회전 속도의 구배(gradient)가 하중 변수로서 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   차량이 이동한 고도 변화 및 주행 거리(킬로미터)가 추가적인 하중 변수로서 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   측정된 하중 변수가 수학적 알고리즘에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   처리는 온라인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 삭제

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