KR102198037B1 - 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료의 연소에 필요한 공기를 저장하였다가 연소실로 공급하는 흡기챔버와 연통된 제1덕트 및 연소실에서 배출되는 배기가스를 터보차저로 공급하기 위한 제2덕트를 연통시키는 연결덕트의 내주면에 고정되고 중앙부에 개폐공이 형성된 밸브시트, 상기 연결덕트의 내부에 설치되며, 직선운동하여 상기 개폐공을 개폐하거나 상기 개폐공의 개방 정도를 조절하는 개폐부, 소정 공간을 갖는 제1하우징, 일측은 상기 개폐부에 연결되고 타측은 상기 제1하우징의 내부에 위치된 구동축, 상기 구동축에 회전 가능하게 결합되고 상기 제1하우징 내부에서 이동하여 상기 개폐부의 이동거리를 제한하는 리미터 및 상기 개폐부를 운동시키기 위한 액추에이터를 포함하고, 상기 리미터는 상기 개폐부의 이동거리가 조절되도록 상기 구동축에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 관한 것이다.

Description

가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진{Engine with Variable Air By-Pass Valve}
본 발명은 터보차저 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도를 조절하기 위한 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 엔진은 연료의 연소시 발생하는 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 장치이다. 특히, 추진용 엔진은 선박, 자동차 등과 같은 이동수단에 추진력을 발생시키는 장치이다. 이러한 엔진에는 엔진블록 상에 연료와 공기가 연소되는 다수의 연소실, 연소실 내에서 왕복 운동하는 피스톤, 연소실에 공기를 공급하기 위한 흡기밸브, 및 연소실로부터 배기가스를 배출하기 위한 배기밸브 등 다양한 부품들이 설치된다.
한편, 엔진에는 연소실로부터 배출되는 배기가스 에너지를 이용하여 연소실 측에 공기를 공급하는 효율을 향상시키기 위한 터보차저가 설치될 수 있다. 터보차저가 설치된 엔진을 터보차저 엔진이라 한다.
터보차저는 배기가스 에너지에 의해 회전되는 터빈, 터빈의 회전력에 의해 구동하는 압축기, 터빈과 압축기를 연결하는 구동축으로 구성된다. 이에 따라, 터보차저는 배기가스의 에너지를 이용하여 공기를 압축하고, 압축한 공기를 연소실로 공급하여 엔진의 효율을 향상시킨다. 그러나, 터보차저에 공급되는 배기가스의 온도가 기설정된 배기가스의 온도보다 높으면 터보차저가 손상 내지 파손될 수 있다.
종래 기술에 따른 엔진은 터보차저에 공급되는 배기가스의 온도를 낮추기 위해 고정식 ABP(Air By-Pass) 밸브를 사용한다. 고정식 ABP 밸브는 소정 공간을 갖는 하우징, 하우징 내에 이동 가능하게 설치되는 리미터(Limiter), 흡기챔버에 저장된 공기를 터보차저에 공급되는 배기가스에 혼합시키거나 차단시키기 위해 공기가 이동하는 제1덕트와 배기가스가 이동하는 제2덕트를 연결시키거나 차단시키는 개폐부, 개폐부와 리미터를 연결하는 구동축으로 구성된다. 고정식 ABP 밸브는 흡기챔버에 저장된 공기를 터보차저에 공급되는 배기가스에 혼합시키기 위해 흡기챔버와 터보차저 사이에 설치된다. 흡기챔버는 연료의 연소에 필요한 공기를 저장한다.
종래 기술에 따른 엔진은 하우징 내에서 구동축에 결합된 리미터(Limiter)를 이동시켜 제1덕트와 제2덕트가 연통되도록 유로를 개방함으로써 공기와 배기가스를 혼합하여 배기가스의 온도를 낮추었다. 여기서, 종래 기술에 따른 엔진은 다음과 같은 문제가 있다.
종래 기술에 따른 엔진은 제작시 엔진의 배기가스 온도를 고려하여 리미터(Limiter)의 길이가 최적으로 결정되면 리미터(Limiter)의 길이를 수정할 수 없으므로, 제1덕트와 제2덕트를 연통하는 밸브 개도량을 변화시킬 수 없다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 엔진은 배기가스의 온도를 더 낮추어야 할 경우. 예컨대, 높은 대기온도, 낮은 대기압력 및 높은 흡입공기온도 중 적어도 하나일 경우에는 이러한 조건에 맞도록 밸브 개도량이 최적화된 밸브를 다시 선정하여 제작해야 하므로 엔진을 가동하는데 소모되는 운용 비용 증가 및 부품 교체 중 엔진 정지 등과 같은 효율적인 엔진 운영에 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 엔진의 운전 조건에 따라 밸브 개도량을 조정할 수 있는 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진은 연료의 연소에 필요한 공기를 저장하였다가 연소실로 공급하는 흡기챔버와 연통된 제1덕트 및 연소실에서 배출되는 배기가스를 터보차저로 공급하기 위한 제2덕트를 연통시키는 연결덕트의 내주면에 고정되고 중앙부에 개폐공이 형성된 밸브시트; 상기 연결덕트의 내부에 설치되며, 직선운동하여 상기 개폐공을 개폐하거나 상기 개폐공의 개방정도를 조절하는 개폐부; 소정 공간을 갖는 제1하우징; 일측은 상기 개폐부에 연결되고 타측은 상기 제1하우징의 내부에 위치된 구동축; 상기 구동축에 회전 가능하게 결합되고 상기 제1하우징 내부에서 이동하여 상기 개폐부의 이동거리를 제한하는 리미터; 및 상기 개폐부를 운동시키기 위한 액추에이터를 포함할 수 있다. 상기 리미터는 상기 개폐부의 이동거리가 조절되도록 상기 구동축에 나사 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 있어서, 상기 리미터는 상기 개폐공의 개방 정도가 증가되도록 반시계 방향으로 회전되어 상기 개폐부에 가까워지는 제1방향으로 이동하고, 상기 개폐공의 개방 정도가 감소되도록 시계 방향으로 회전되어 상기 제1방향과 반대되는 제2방향으로 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 있어서, 상기 리미터는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되기 위해 외면에 형성되는 복수개의 삽입홀을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 있어서, 상기 제1하우징은 내부와 외부를 연통하기 위한 연결공 및 상기 연결공을 개폐하기 위한 커버를 포함할 수 있다. 상기 리미터는 상기 연결공을 통해 상기 삽입홀에 삽입되는 회전공구에 의해 회전될 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 있어서, 상기 연결공은 상기 연결덕트의 외부에 위치되도록 상기 제1하우징에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 제1하우징에 연통되는 제2하우징, 상기 구동축의 타측에 설치되어 상기 제2하우징의 내부를 구획하는 구획판, 상기 구획판을 직선운동시키기 위한 작동유체를 저장하는 유체저장탱크 및 상기 제2하우징과 상기 유체저장탱크 사이에 설치되고 상기 유체저장탱크의 작동유체를, 상기 구획판을 기준으로, 상기 제2하우징의 내부 일측 또는 내부 타측으로 공급하기 위한 절환밸브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 엔진의 운전 조건에 따라 밸브 개도량을 조정할 수 있도록 구현하여 배기가스의 온도를 낮춤으로써, 터보차저가 손상 내지 파손되는 것을 방지하여 엔진을 가동하는데 소모되는 운용 비용 절감 등 엔진 운전을 안정적으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 개폐부 및 리미터를 설명하기 위한 도 1의 A부분의 확대도
도 3은 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 리미터가 시계 방향으로 회전되어 제2방향으로 이동된 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도
도 4는 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 제2방향으로 이동된 리미터가 개폐공이 작게 개방되도록 개방 정도를 제한하는 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도
도 5는 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 리미터가 반시계 방향으로 회전되어 제1방향으로 이동된 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도
도 6은 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 제1방향으로 이동된 리미터가 개폐공이 크게 개방되도록 개방 정도를 제한하는 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진의 개략적인 블록도, 도 2는 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 개폐부 및 리미터를 설명하기 위한 도 1의 A부분의 확대도, 도 3은 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 리미터가 시계 방향으로 회전되어 제2방향으로 이동된 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도, 도 4는 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 제2방향으로 이동된 리미터가 개폐공이 작게 개방되도록 개방 정도를 제한하는 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도, 도 5는 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 리미터가 반시계 방향으로 회전되어 제1방향으로 이동된 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도, 도 6은 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진에서 제1방향으로 이동된 리미터가 개폐공이 크게 개방되도록 개방 정도를 제한하는 것을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 작동상태도이다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 연소실에서 터보차저로 공급되는 배기가스에 혼합되는 공기의 양을 조절함으로써, 상기 터보차저에 공급되는 배기가스의 온도를 조절할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 제1덕트와 제2덕트를 연통하기 위한 개폐공의 개방 정도를 제한하는 리미터(Limiter)의 위치를 조절할 수 있도록 구현됨으로써, 상기 터보차저에 공급되는 배기가스의 온도 조절 범위를 더 확장시켜 상기 터보차저가 손상 내지 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 밸브시트(2), 개폐부(3), 제1하우징(4), 구동축(5), 리미터(6) 및 액추에이터(7)를 포함한다. 상기 밸브시트(2), 상기 개폐부(3), 상기 제1하우징(4), 상기 구동축(5), 상기 리미터(6) 및 상기 액추에이터(7)는 가변형 에어 바이패스 밸브(8)에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 흡기챔버(100), 제1덕트(110), 터보차저(200), 제2덕트(210), 연소실(300) 및 연결덕트(310)를 더 포함할 수 있다.
상기 흡기챔버(100)는 연료의 연소에 필요한 공기를 저장하였다가 연소실(300)로 공급하기 위한 것이다. 도시되지 않았지만, 상기 흡기챔버(100)는 일측이 덕트와 같은 관로를 통해 연소실(300)에 연결될 수 있다. 상기 흡기챔버(100)는 타측이 제1덕트(110)를 통해 연결덕트(310)에 연결될 수 있다. 상기 연결덕트(310)는 제2덕트(210)를 통해 상기 연소실(300) 및 상기 터보차저(200)에 연결될 수 있다. 상기 제1덕트(110)는 상기 흡기챔버(100)에서 상기 연결덕트(310)로 공기를 이동시키기 위한 유로일 수 있다. 상기 연결덕트(310)는 상기 제1덕트(110)를 통해 이동되는 공기를 상기 제2덕트(210)로 이동시키기 위한 유로일 수 있다. 상기 제2덕트(210)는 상기 연결덕트(310)를 통해 공급되는 공기를 상기 연소실(300)에서 배출되는 배기가스와 혼합하여 상기 터보차저(200)에 공급하기 위한 유로일 수 있다.
상기 연소실(300)은 공기와 연료가 혼합되어 연소되는 챔버(Chamber)이다. 상기 연소실(300)은 상기 흡기챔버(100)로부터 공기를 공급받을 수 있다. 상기 연소실(300)에서 연료가 연소되면, 고온 고압의 배기가스가 발생하고, 배기가스는 상기 제2덕트(210)를 통해 상기 터보차저(200)로 공급될 수 있다.
상기 터보차저(200)는 터빈, 압축기 및 인터쿨러를 포함할 수 있다. 상기 터빈은 상기 연소실(300)에서 배출되는 배기가스에 의해 회전 구동할 수 있다. 상기 압축기는 상기 터빈에 의해 회전 구동하면서 외부에서 유입된 공기를 압축할 수 있다. 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 공기는 상기 인터쿨러에서 냉각되어 밀도가 높은 상태로 상기 흡기챔버(100)로 유입된 후 상기 연소실(300)로 공급될 수 있다. 상기 압축기에서 배출되는 고온 고압의 공기가 상기 연소실(300)로 유입되어 단열 압축된다면, 연료의 연소에 필요한 공기량을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 연료의 연소 온도가 너무 높아질 수 있으므로 압축기에서 배출되는 고온 고압의 공기는 인터쿨러에서 냉각되어 상기 연소실(300)로 유입될 수 있다.
상기 연소실(300)에서 배출되는 배기가스의 온도는 고온이므로, 배기가스의 온도가 기설정된 온도 이상이면 상기 터보차저(200)가 고온의 배기가스에 의해 손상 내지 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 흡기챔버(100)에 저장된 공기를 상기 터보차저(200) 측으로 공급하여 상기 연소실(300)에서 배출되어 상기 터보차저(200)로 공급되는 배기가스의 온도를 저하시킬 수 있으며, 상기 흡기챔버(100)에서 상기 터보차저(200) 측으로 공급되는 공기량은 가변형 에어 바이패스 밸브(8)를 사용하여 조절할 수 있다. 상기 가변형 에어 바이패스 밸브(8)는 상기 연결덕트(310)에 설치되어 상기 제1덕트(110)를 통해 상기 흡기챔버(100)에서 상기 제2덕트(210)로 공급되는 공기의 양을 조절할 수 있다.
이하에서는, 상기 밸브시트(2), 상기 개폐부(3), 상기 제1하우징(4), 상기 구동축(5), 상기 리미터(6) 및 상기 액추에이터(7)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 상기 밸브시트(2)는 상기 연결덕트(310)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 연결덕트(310)는 상기 흡기챔버(100)와 연통된 제1덕트(110) 및 상기 제2덕트(210)를 연통시킬 수 있다. 상기 밸브시트(2)는 외주면이 상기 연결덕트(310)의 내주면에 결합될 수 있다. 상기 밸브시트(2)의 반경 방향은 상기 연결덕트(310)의 반경 방향과 평행하도록 설치될 수 있다. 상기 밸브시트(2)의 중앙부에는 개폐공(21)이 형성될 수 있다.
상기 개폐공(21)은 상기 개폐부(3)에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 상기 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)에 접촉되면, 상기 개폐공(21)이 폐쇄됨으로써 상기 연결덕트(310)와 상기 제2덕트(210)는 연통이 차단될 수 있다. 이 경우, 상기 연결덕트(310)에서 상기 제2덕트(210)로 상기 흡기챔버(100)의 공기가 공급될 수 없다. 상기 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)에 비접촉되면, 상기 개폐공(21)이 개방됨으로써 상기 연결덕트(310)와 상기 제2덕트(21)는 연통될 수 있다. 이 경우, 상기 연결덕트(310)에서 상기 제2덕트(210)로 상기 흡기챔버(100)의 공기가 공급될 수 있다. 이에 따라, 상기 터보차저(200)로 공급되는 배기가스는 상기 흡기챔버(100)의 공기와 혼합되어 온도가 낮아질 수 있다. 상기 개폐부(3)가 상기 개폐공(21)을 개방하는 정도(程度)는 밸브 개도량일 수 있다.
상기 개폐부(3)는 상기 연결덕트(310)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 개폐부(3)는 직선운동하여 상기 개폐공(21)을 개폐하거나 상기 개폐공(21)의 개방정도를 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 개폐부(3)는 상기 밸브시트(2)의 내주면과 이격된 정도(程度)에 의해 개폐공(21)이 개방되는 정도를 조절할 수 있다. 여기서, 상기 개폐부(3)는 상기 리미터(6)에 의해 직선운동하는 이동거리가 조절될 수 있다. 상기 개폐부(3)는 상기 개폐공(21) 개방 시 상기 이동거리가 증가될수록 상기 밸브시트(2)로부터 이격되는 이격거리가 증가될 수 있다. 이 경우, 상기 밸브 개도량이 증가함으로써, 상기 제1덕트(110)에서 상기 제2덕트(210)로 많은 양의 공기가 공급될 수 있다. 상기 개폐부(3)는 상기 개폐공(21) 개방 시 상기 이동거리가 감소될수록 상기 밸브시트(2)로부터 이격되는 이격거리가 감소될 수 있다. 이 경우, 상기 밸브 개도량이 감소함으로써, 상기 제1덕트(110)에서 상기 제2덕트(210)로 적은 양의 공기가 공급될 수 있다. 상기 개폐부(3)는 외주면이 상기 밸브시트(2)의 내주면에 접촉 또는 비접촉할 수 있다. 상기 개폐부(3)의 외주면과 상기 밸브시트(2)의 내주면은 상호 대응되게 경사지게 형성될 수 있다. 상기 개폐부(3)는 구동축(5)에 결합되는 리미터(6)의 위치에 따라 상기 개폐공(21)의 개방 정도를 더 증가시키거나 더 감소시킬 수 있다.
상기 제1하우징(4)은 소정 공간(空間)을 갖는다. 상기 제1하우징(4)의 내부에는 상기 구동축(5)의 타측이 위치될 수 있다. 또한, 상기 제1하우징(4)의 내부에는 상기 구동축(5)의 타측에 이동 가능하게 결합되는 리미터(6)가 위치될 수 있다. 상기 리미터(6)는 상기 제1하우징(4)에 의해 이동하는 이동거리가 제한될 수 있다. 상기 제1하우징(4)은 상기 연결덕트(310)에 지지 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1하우징(4)의 일부는 상기 연결덕트(310)의 내측에 위치되고, 일부는 상기 연결덕트(310)의 외측에 위치될 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 6에 도시한 실시 예와 같이, 제1하우징(4)의 일부는 상기 연결덕트(310)의 내측에 위치되고, 적어도 한쪽 측면의 일부는 상기 연결덕트(310)의 외측에 위치하며, 상기 개폐부(3)에서 먼 쪽에 벽면(43)을 가지도록 상기 연결덕트(310)에 지지 설치된다. 상기 제1하우징(4)은 연결공(41) 및 커버(42)를 포함할 수 있다.
상기 연결공(41)은 상기 제1하우징(4)의 내부와 외부를 연통하기 위한 것이다. 상기 연결공(41)은 상기 연결덕트(310)의 외측에 위치되도록 상기 제1하우징(4)에 형성될 수 있다. 즉, 연결공(41)은 상기 제1하우징(4)의 측면에, 상기 리미터(6)의 삽입홀(61)을 마주보고 내부와 외부를 연통하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 작업자는 외부에서 드라이버와 같은 회전공구를 이용하여 상기 연결공(41)을 통해 상기 제1하우징(4)의 내부에 설치된 리미터(6)에 접근하여 회전시킬 수 있다. 이 경우, 상기 회전공구는 상기 리미터(6)에 형성된 삽입홀(61)에 삽입될 수 있다. 상기 연결공(41)은 사각형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 회전공구가 삽입되어 상기 리미터(6)를 회전시킬 수 있으면 원형 등 다른 형태로 형성될 수도 있다. 상기 연결공(41)은 상기 제1하우징(4)의 내부에서 상기 리미터(6)가 이동하는 이동 방향. 예컨대, 상하 방향으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 연결공(41)의 길이는 상기 삽입홀(61)의 상하 이동거리와 동일할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 리미터(6)가 상측 및 하측으로 이동하여도 상기 연결공(41)을 통해 작업자가 외부에서 삽입홀(61)의 위치를 파악할 수 있으므로, 회전공구를 상기 삽입홀(61)에 삽입시켜 상기 리미터(6)를 회전시키도록 할 수 있다.
상기 커버(42)는 상기 연결공(41)을 개폐하기 위한 것이다. 상기 커버(42)는 상기 연결공(41)의 크기와 동일한 크기로 형성되거나 더 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 커버(42)는 상기 연결공(41)이 형성된 제1하우징(4)에 결합됨으로써, 상기 연결공(41)을 폐쇄할 수 있다. 상기 연결공(41)을 폐쇄함으로써, 상기 제1하우징(4)은 밀폐될 수 있다. 상기 커버(42)는 상기 제1하우징(4)으로부터 이격됨으로써 상기 연결공(41)을 개방할 수 있다. 이 경우, 작업자는 상기 연결공(41)을 통해 상기 구동축(5)에 결합된 상기 리미터(6)의 위치를 재조정할 수 있다. 상기 리미터(6)는 상기 연결공(41)을 통해 삽입홀(61)에 삽입되는 회전공구에 의해 회전되어 위치가 조정될 수 있다. 이에 따라, 상기 리미터(6)는 상기 구동축(5)에 최초 결합된 최초 위치에서 이격된 다른 위치로 이동될 수 있다.
상기 구동축(5)은 일측이 상기 개폐부(3)에 연결되고 타측이 상기 제1하우징(4)의 내부에 위치될 수 있다. 상기 제1하우징(4)의 내부에 위치된 구동축(5)에는 상기 리미터(6)가 이동 가능하게 결합될 수 있다. 상기 구동축(5)의 타측은 상기 제1하우징(4)을 관통하여 상기 액추에이터(7)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 구동축(5)은 액추에이터(7)에 의해 이동될 수 있다. 상기 구동축(5)이 이동됨에 따라 상기 리미터(6)와 상기 개폐부(3)도 함께 이동될 수 있다. 예컨대, 상기 구동축(5), 상기 개폐부(3) 및 상기 리미터(6)는 상기 액추에이터(7)에 의해 상하 방향으로 직선왕복운동하도록 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 개폐공(21)은 개방되거나 폐쇄될 수 있다.
상기 리미터(6)는 상기 구동축(5)에 결합되어 상기 제1하우징(4)의 내부에서 이동 가능하게 설치된다. 상기 리미터(6)는 상기 구동축(5)이 상기 밸브시트(2)로부터 멀어지는 방향으로 운동하는 거리를 제한하기 위한 것이다. 즉, 상기 리미터(6)는 상기 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)로부터 멀어지는 방향으로 운동하는 이동거리를 제한할 수 있다. 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)로부터 멀어지는 방향(개방 방향)으로 이동할 때 리미터(6)는 상기 제1하우징(4)의 벽면(43)에 맞닿는 것으로 이동거리가 제한될 수 있다. 상기 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)와 가까워지는 방향으로 운동하는 이동거리는, 상기 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)에 접촉됨에 따라 제한될 수 있다.
상기 리미터(6)는 상기 구동축(5)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 구동축(5)의 외주면과 상기 리미터(6)의 내주면에는 각각 나사산이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 리미터(6)는 상기 구동축(5)에 나사 결합될 수 있다. 상기 리미터(6)는 상기 구동축(5)에 결합된 상태에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 리미터(6)는 최초 위치에서 이격된 다른 위치로 이동될 수 있다. 따라서, 상기 개폐부(3)의 이동거리는 상기 리미터(6)가 최초 위치에 설치되었을 경우와 달라질 수 있다. 상기 최초 위치는 엔진 제작 시 상기 리미터(6)가 상기 구동축(5)에 최초로 설치된 위치일 수 있다.
예컨대, 상기 리미터(6)는 반시계 방향으로 회전됨으로써, 제1방향(FD, 도 5에 도시됨)으로 이동될 수 있다. 상기 제1방향(FD)은 상기 개폐부(3)에 가까워지는 방향일 수 있다. 상기 리미터(6)가 상기 제1방향(FD)으로 이동되면, 상기 개폐공(21)이 개방될 시 상기 개폐부(3)의 이동거리가 증가됨으로써 상기 개폐공(21)의 개방 정도가 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 리미터(6)가 최초 위치에 설치되었을 경우에 비해 상기 제1덕트(110)에서 상기 제2덕트(210)로 더 많은 양의 공기가 공급될 수 있다. 상기 제2덕트(210)로 더 많은 양의 공기가 공급되면, 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스와 혼합되는 공기의 양이 많으므로 결과적으로 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도는 감소폭이 커질 수 있다. 즉, 상기 리미터(6)가 최초 위치에 위치되었을 경우에 비해 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도는 더 낮아질 수 있다. 이러한 경우는 높은 대기온도, 낮은 대기압력 및 높은 흡입공기온도 중 적어도 하나일 경우. 즉, 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도가 기설정된 배기가스의 온도보다 많이 높을 경우에 적용될 수 있다.
예컨대, 상기 리미터(6)는 시계 방향으로 회전됨으로써, 제2방향(SD, 도 3에 도시됨)으로 이동될 수 있다. 상기 제2방향(SD)은 상기 제1방향(FD)과 반대되는 방향으로 상기 개폐부(3)로부터 멀어지는 방향일 수 있다. 상기 리미터(6)가 상기 제2방향(SD)으로 이동되면, 상기 개폐공(21)이 개방될 시 상기 개폐부(3)의 이동거리가 감소됨으로써 상기 개폐공(21)의 개방 정도가 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 리미터(6)가 최초 위치에 설치되었을 경우에 비해 상기 제1덕트(110)에서 상기 제2덕트(210)로 더 적은 양의 공기가 공급될 수 있다. 상기 제2덕트(210)로 적은 양의 공기가 공급되면, 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스와 혼합되는 공기의 양이 적으므로 결과적으로 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도는 감소폭이 작을 수 있다. 즉, 상기 리미터(6)가 최초 위치에 위치되었을 경우에 비해 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도는 더 높아질 수 있다. 이러한 경우는 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도가 기설정된 배기가스의 온도보다 조금 더 높을 경우에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 리미터(6)가 반시계 방향으로 회전됨으로써 제1방향(FD)으로 이동되고, 상기 리미터(6)가 시계 방향으로 회전됨으로써 제2방향(SD)으로 이동되는 것으로 구현되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 리미터(6)가 시계 방향으로 회전됨으로써 제1방향(FD)으로 이동되고, 상기 리미터(6)가 반시계 방향으로 회전됨으로써 제2방향(SD)으로 이동되도록 구현될 수도 있다.
상기 리미터(6)는 복수개의 삽입홀(61)을 포함할 수 있다. 상기 삽입홀(61)은 상기 리미터(6)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키기 위해 상기 리미터(6)의 외면에 형성될 수 있다. 상기 삽입홀(61)은 복수개가 서로 이격되게 상기 리미터(6)의 외면에 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 리미터(6)가 원통형일 경우, 상기 복수개의 삽입홀(61)은 상기 리미터(6)의 원주둘레를 따라 서로 이격되게 형성될 수 있다. 상기 삽입홀(61)은 상기 리미터(6)의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 함몰되게 상기 리미터(6)에 형성될 수 있다. 상기 삽입홀(61)에는 드라이버와 같은 회전공구가 삽입될 수 있다. 작업자는 상기 삽입홀(61)에 회전공구를 삽입시켜 회전공구를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킴에 따라 상기 리미터(6)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 상기 리미터(6)를 최초 회전방향과 같은 방향으로 더 회전시켜야 할 경우, 상기 회전공구를 최초에 삽입한 삽입홀(61)과 이격된 위치에 형성된 다른 삽입홀(61)에 삽입하여 회전시킴으로써 상기 리미터(6)를 더 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 리미터(6)는 최초 위치에서 제1방향(FD) 또는 제2방향(SD)으로 이동될 수 있다.
상기 액추에이터(7)는 상기 개폐부(3)를 운동시키기 위한 것이다. 상기 액추에이터(7)는 상기 구동축(5)에 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 액추에이터(7)는 상기 구동축(5)을 운동시킴으로써, 상기 구동축(5)에 결합된 개폐부(3) 및 리미터(6)를 이동시킬 수 있다. 예컨대, 상기 액추에이터(7)는 상기 구동축(5), 상기 개폐부(3) 및 상기 리미터(6)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 액추에이터(7)는 제2하우징(71), 구획판(72), 유체저장탱크(73) 및 절환밸브(74)를 포함할 수 있다.
상기 제2하우징(71)은 상기 제1하우징(4)에 연통되도록 상기 제1하우징(4)에 결합될 수 있다. 상기 제2하우징(71)과 상기 제1하우징(4)이 연통되는 부분으로 상기 구동축(5)이 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 상기 제2하우징(71)은 상기 연결덕트(310)의 외측에 위치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2하우징(71)은 상기 제1하우징(4)보다 상기 밸브시트(2)에 더 멀리 위치될 수 있다. 상기 제2하우징(71)의 내부에는 상기 구동축(5)의 타측이 위치될 수 있다.
상기 구획판(72)은 상기 제2하우징(71)의 내부를 구획할 수 있다. 상기 구획판(72)은 상기 구동축(5)의 타측에 결합될 수 있다. 상기 구획판(72)은 상기 제2하우징(71)의 내부에서 직선왕복운동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 유체저장탱크(73)는 상기 구획판(72)을 직선운동시키기 위한 작동유체를 저장할 수 있다. 이를 위해, 상기 유체저장탱크(73)는 관 또는 파이프와 같은 관로로 상기 제2하우징(71)에 연결되게 설치될 수 있다. 상기 유체저장탱크(73)에 저장된 작동유체는 상기 제2하우징(71)에 공급됨으로써, 상기 구획판(72)을 직선운동시킬 수 있다. 상기 유체저장탱크(73)는 상기 제2하우징(71)에 직접 결합되게 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 제2하우징(71)에 작동유체를 공급할 수 있으면 상기 제2하우징(71)으로부터 이격된 위치에 설치될 수도 있다.
상기 절환밸브(74)는 상기 유체저장탱크(73)와 상기 제2하우징(71) 사이에 설치될 수 있다. 상기 절환밸브(74)는 상기 유체저장탱크(73)의 작동유체가, 상기 구획판(72)을 기준으로, 상기 제2하우징(71)의 내부 상측 부분 또는 내부 하측 부분으로 선택적으로 공급될 수 있도록 상기 유체저장탱크(73)와 상기 제2하우징(71) 사이의 유로를 개폐할 수 있다. 이에 따라, 상기 유체저장탱크(73)의 작동유체는 상기 제2하우징(71)으로 공급될 수 있다.
예컨대, 상기 유체저장탱크(73)의 작동유체가 상기 구획판(72)을 기준으로 상기 제2하우징(71)의 상측 부분으로 공급되면, 상기 구획판(72)이 하강하면서 상기 밸브시트(2)로부터 멀어질 수 있다. 상기 구획판(72)이 상기 밸브시트(2)로부터 멀어지면, 상기 구획판(72)과 연동하여 상기 구동축(5) 및 상기 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)로부터 멀어질 수 있다. 이에 따라, 상기 개폐부(3)는 상기 밸브시트(2)에 비접촉되도록 이격될 수 있다. 이 경우, 상기 개폐공(21)이 개방되므로, 상기 흡기챔버(100)의 공기가 상기 제1덕트(110) 및 상기 연결덕트(310)를 통해 상기 제2덕트(210)로 공급될 수 있다.
예컨대, 상기 유체저장탱크(73)의 작동유체가 상기 구획판(72)을 기준으로 상기 제2하우징(71)의 하측 부분으로 공급되면, 상기 구획판(72)이 상승하면서 상기 밸브시트(2)에 가까워질 수 있다. 상기 구획판(72)이 상기 밸브시트(2)와 가까워지면, 상기 구획판(72)과 연동하여 상기 구동축(5) 및 상기 개폐부(3)가 상기 밸브시트(2)와 가까워질 수 있다. 이에 따라, 상기 개폐부(3)는 상기 밸브시트(2)에 접촉할 수 있다. 이 경우, 상기 개폐공(21)이 폐쇄되므로, 상기 흡기챔버(100)의 공기가 상기 제1덕트(110) 및 상기 연결덕트(310)를 통해 상기 제2덕트(210)로 공급될 수 없다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 연소실(300)에서 상기 터보차저(200)로 공급되는 배기가스의 온도가 기설정된 온도보다 높을 경우에만, 상기 흡기챔버(100)의 공기를 상기 제2덕트(210)로 공급한다. 상기 기설정된 배기가스의 온도는 상기 터보차저(200)가 손상 내지 파손되지 않는 범위의 배기가스 온도일 수 있으며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 터보차저(200)로 공급되는 배기가스의 온도가 기설정된 온도 범위에 속할 경우에는 상기 개폐공(21)이 폐쇄되어 있는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 제2하우징(71)에는 상기 구획판(72)을 상기 밸브시트(2) 측으로 탄성 지지하는 스프링과 같은 탄성부재가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 리미터(6)를 상기 구동축(5)에 이동 가능하게 결합시킴으로써, 상기 리미터(6)의 위치를 최초 위치와 다른 위치로 조정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 리미터(6)가 최초 위치에 설치되었을 경우에 비해 상기 연소실(300)에서 상기 터보차저(200)로 공급되는 배기가스에 혼합되는 공기의 양을 더 줄이거나 더 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도 조절 폭을 더 확대할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 배기가스의 온도를 더 미세하게 조절할 수 있으므로 상기 터보차저(200)가 손상 내지 파손되는 것을 더 방지할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 연결공(41)을 상기 연결덕트(310)의 외측에 위치하도록 구현함으로써, 상기 리미터(6)의 위치를 외부에서 용이하게 조정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진(1)은 상기 터보차저(200)에 공급되는 배기가스의 온도 조절이 용이할 뿐만 아니라, 배기가스에 혼합되는 공기량 조절을 위해서 고정식 에어 바이패스 밸브처럼 밸브를 교체할 필요가 없다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진
2 : 밸브시트 21 : 개폐공
3 : 개폐부 4 : 제1하우징
41 : 연결공 42 : 커버
5 : 구동축 6 : 리미터
61 : 삽입홀 7 : 액추에이터
71 : 제2하우징 72 : 구획판
73 : 유체저장탱크 74 : 절환밸브

Claims (6)

  1. 연료의 연소에 필요한 공기를 저장하였다가 연소실로 공급하는 흡기챔버(100)와 연통된 제1덕트(110) 및 연소실에서 배출되는 배기가스를 터보차저(200)로 공급하기 위한 제2덕트(210)를 연통시키는 연결덕트(310)의 내주면에 고정되고 중앙부에 개폐공(21)이 형성된 밸브시트(2);
    상기 연결덕트(310)의 내부에 설치되며, 직선운동하여 상기 개폐공(21)을 개폐하거나 상기 개폐공(21)의 개방 정도를 조절하는 개폐부(3);
    소정 공간을 갖고, 일부는 상기 연결덕트(310)의 내측에 위치되고, 적어도 한쪽 측면의 일부는 상기 연결덕트(310)의 외측에 위치하며, 상기 개폐부(3)에서 먼 쪽에 벽면(43)을 가져, 상기 연결덕트(310)에 지지 설치되는 제1하우징(4);
    일측은 상기 개폐부(3)에 연결되고 타측은 상기 제1하우징(4)의 내부를 관통하여 설치되는 구동축(5);
    상기 제1하우징(4) 내부에서 상기 구동축(5)에 나사 결합에 의해 구동축(5)의 길이 방향으로 이동거리가 조절되도록 설치되어, 상기 개폐부(3) 개방 시 상기 제1하우징(4)의 벽면(43)에 맞닿는 것으로 상기 개폐부(3)의 개방 방향 이동거리를 제한하는 리미터(6); 및
    상기 구동축(5)을 직선왕복 이동시키기 위한 액추에이터(7); 를 포함하고,
    상기 리미터(6)는 시계 방향 또는 반시계방향으로 회전시키기 위해 원주둘레 외면에 회전공구를 삽입하기 위한 복수개의 삽입홀(61)이 형성되며,
    상기 제1하우징(4)의 측면에는, 상기 리미터(6)의 원주둘레 외면에 형성된 삽입홀(61)을 마주보고 내부와 외부를 연통하여 상기 리미터(6)의 삽입홀(61)에 회전공구를 접근시키기 위한 연결공(41)이 형성되며,
    상기 연결공(41)에는 개폐하기 위한 커버(42)가 구비되는 것을 특징으로 하는 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터(7)는,
    상기 제1하우징(4)의 상기 벽면(43)에 접하여 제1하우징(4)에 연통하도록 설치되는 제2하우징(71);
    상기 구동축(5)의 타측에 설치되어 상기 제2하우징(71)의 내부를 구획하는 구획판(72);
    상기 구획판(72)을 직선운동시키기 위한 작동유체를 저장하는 유체저장탱크(73); 및
    상기 제2하우징(71)과 상기 유체저장탱크(73) 사이에 설치되고 상기 유체저장탱크(73)의 작동유체를, 상기 구획판(72)을 기준으로, 상기 제2하우징(71)의 내부 일측 또는 내부 타측으로 공급하기 위한 절환밸브(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 에어 바이패스 밸브가 설치된 엔진.
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