KR19990026426U

KR19990026426U - 차량의 다단계 압력조절식 터보과급기 냉각장치

Info

Publication number: KR19990026426U
Application number: KR2019970038963U
Authority: KR
Inventors: 연제현
Original assignee: 양재신; 대우자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-15

Abstract

본 고안은 차량의 과급기 냉각장치에 관한 것으로, 특히, 터보과급기로 부터 공급되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위해 고압가스를 저압가스로 감압시킬 때, 안전하고 정확하게 감압을 제어할 수 있는 차량의 다단계 압력조절식 터보과급기 냉각장치에 관한 것이다.

종래에는 터보과급기로 부터 공급되는 고온의 압축공기를 냉각시킬 때, 고압가스의 압력급강하에 따른 결빙현상을 이용하여 냉각하는 바, 고압가스에서 저압가스로의 변환시 정밀한 감압이 용이하지 않고, 고압가스의 폭발위험이 있는 문제점이 있다.

본 고안은 터보과급기로 부터 공급되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위해 고압가스에서 저압가스로의 감압시, 다단계에 거쳐 감압함으로써, 정확한 감압이 가능하고, 고압가스에 대한 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 다단계 압력조절식 터보과급기 냉각장치

일반적으로 내연기관의 출력은 충진율에 따라 크게 좌우되며, 충진율이란 표준 대기 상태의 건조공기가 행정체적을 차지하는 만큼의 공기질량과 운전중 실제 1사이클당 실린더에 흡입된 공기질량의 비를 말한다. 기관의 출력을 증대시키기 위해서는 각 실린더의 행정체적을 크게 하거나, 회전속도를 높여야 한다. 그러나 행정체적을 크게 하거나 실린더 수를 늘리면 기관의 무게가 무거워지고 또 크기가 그만큼 커진다. 그리고 회전속도를 높이는 데는 기술적, 경제적으로 여러가지 제약이 뒤따른다. 따라서, 행정체적이나 실린더 수, 그리고 회전속도를 그대로 두고 출력을 증대시키기 위해서는 과급기를 사용할 수 있다. 과급을 하면 충진효율이 개선되어 기관의 출력이 증가한다. 과급기란 대기압상태의 공기 또는 혼합기의 전부 또는 일부를 실린더 밖에서 미리 압축시켜 밀도가 높은 상태로 변환시킨 다음, 실린더에 공급하는 것을 말한다. 이 때, 과급기에 의해 압축된 공기는 온도가 상당히 높기 때문에 충진효율이 떨어지는 바, 실린더에 압축공기를 공급하기 전에 냉각장치를 통하여 온도를 낮춘 후 공급함으로써, 충진효율을 더욱 향상 시킨다. 이에, 자동차에서 주로 사용하는 터보과급기 냉각장치가 첨부된 도면 도1에 도시되어 있는 바, 터빈블레이드(10) 및 압축기(20)를 포함하는 터보과급기(1), 가스탱크(100), 압력조절밸브(110), 여과기(120), 냉각기(130), 가압실린더(140)및 ECM(Electronic Control Module;150)을 구비한다.

터보과급기(1)는 터빈블레이드(10)가 엔진(40)의 배기행정에 따라 발생하는 배기가스에 의해 회전하고, 압축기(20)가 해당 터빈블레이드(10)의 회전축과 결합되어 터빈블레이드(10)와 연동하여 회전함으로써, 흡입공기를 압축한 후, 해당 압축공기를 냉각기(130)측으로 방출한다. 가스탱크(100)는 압축기(20)로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위한 고압가스를 저장한다. 압력조절밸브(110)는 ECM(150)의 제어에 따라 가스탱크(100)로 부터 방출되는 고압가스의 토출압력을 제어한다. 여과기(120)는 가스탱크(100)로 부터 방출되는 고압가스에 함유된 불순물을 여과한 후, 여과된 고압가스를 방출한다. 냉각기(130)는 ECM(150)의 제어에 따라 여과기(120)로 부터 방출되는 고압가스를 저압가스로 변환함으로써 결빙현상을 유도하여, 터보과급기(1)의 압축기(20)로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시킨다. 가압실린더(140)는 ECM(150)의 제어에 따라 냉각기(130)로 부터 방출되는 저압가스를 고압가스로 변환하여 가스탱크(100)로 방출한다. ECM(150)은 터보과급기(1)의 전체적인 동작을 제어한다.

전술한 바와 같이 구성되는 차량의 터보과급기 냉각장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량이 주행하면 엔진(40)의 연소작용에 따라 발생하여 배기밸브(41)를 통해 배출되는 배기가스에 의해 터보과급기(1)내의 터빈블레이드(10)가 회전하고, 이와 연동하여 터빈블레이드(10)의 회전축과 결합된 압축기(20)가 회전하여 공기를 압축하게 된다. 즉, 엔진(40)의 배기행정에 의해 배기밸브(41)가 열림에 따라 방출되는 배기가스가 터빈블레이드(10)를 회전시키면, 터빈블레이드(10)와 같은 회전축에 연결된 압축기(20)가 연동하여 회전함으로써, 흡입되는 공기를 압축한 후, 해당 압축공기를 냉각기(130)측으로 배출하는 바, 터보과급기(1)에 의해 압축된 공기는 고온이므로, 냉각기(130)의 냉각작용에 의해 냉각된 후, 엔진(40)의 흡기밸브(42)를 통해 실린더로 유입된다. 이 때, 냉각기(130)의 냉각작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 가스탱크(100)에는 터보과급기(1)로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위한 고압가스가 저장되어 있는데, 해당 고압가스는 약 300 bar의 압력상태를 유지하며, 압력조절밸브(110)에 의해 일정한 토출압력으로 방출되어 여과기(120)에서 불순물이 제거된 후, 냉각기(130)로 방출된다. 이에 냉각기(130)는 약 300bar의 고압가스를 약 5bar의 저압가스로 감압함으로써 압력의 변화에 따른 결빙현상을 유도하고, 터보과급기(1)의 압축기(20)로 부터 방출되는 고온의 압축공기는 냉각기(130)의 결빙현상에 의해 냉각되어 엔진(40)의 흡기밸브(42)를 통해 실린더로 유입됨으로써, 엔진(40)의 출력을 저하시키지 않고 용이하게 압축공기를 냉각시켜, 충진효율을 향상 시킨다. 한편, 냉각기(130)에서 결빙현상을 유도하기 위해 약300bar의 고압에서 약 5bar의 저압으로 감압된 가스는 가압실린더(140)에서 약 300bar의 고압가스로 재가압되어 가스탱크(100)로 유입됨으로써, 가스탱크(100)에 저장된 가스는 항상 약 300 bar의 압력상태를 유지하게 된다.

전술한 바와 같이, 종래에는 터보과급기로 부터 공급되는 고온의 압축공기를 냉각시킬 때, 고압가스의 압력급강하에 따른 결빙현상을 이용하여 냉각하는 바, 고압가스에서 저압가스로의 변환시 정밀한 감압이 용이하지 않고, 고압가스의 폭발위험이 있는 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 터보과급기로 부터 공급되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위해 고압가스에서 저압가스로의 감압시, 다단계에 거쳐 감압함으로써, 정확한 감압이 가능하고, 고압가스에 대한 안전성을 향상시킬 수 있는 차량의 다단계 압력조절식 터보과급기 냉각장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 터보과급기의 전체적인 동작을 제어하는 ECM과; 상기 터보과급기로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위한 고압가스를 저장하는 가스탱크와; 상기 ECM의 제어에 따라 상기 가스탱크로 부터 방출되는 고압가스의 토출압력을 제어하는 압력조절밸브와; 상기 가스탱크로 부터 방출되는 고압가스에 함유된 불순물을 여과한 후, 해당 여과된 고압가스를 방출하는 여과기와; 상기 ECM의 제어에 따라 저압가스를 고압가스로 가압하여 상기 가스탱크로 방출하는 가압실린더를 구비하는 터보과급기 냉각장치에 있어서, 상기 ECM의 제어에 따라 상기 여과기로 부터 방출되는 고압가스를 다단계에 걸쳐 저압가스로 감압함으로써 결빙현상을 유도하여, 상기 터보과급기로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시키는 냉각기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 냉각기는, 상기 여과기로 부터 인가되는 고압가스가 항상 일정한 압력이 유지되도록 제어하는 솔레노이드밸브와; 상기 솔레노이드밸브로 부터 일정한 압력으로 공급되는 고압가스를 제1감압하여 방출하는 제1감압기와; 상기 제1감압기로 부터 제1감압되어 공급되는 가스를 제2감압하여 방출하는 제2감압기와; 상기 제2감압기로 부터 제2감압되어 공급되는 가스를 제3감압하여 상기 가압실린더측으로 방출하는 제3감압기와; 제어신호가 인가되면, 상기 제2감압기로 부터 방출되는 가스가 상기 제3감압기로 공급되지 않도록 차단하고, 해당 가스를 외부로 배출하는 가스배출부와; 상기 솔레노이드밸브로 부터 배출되는 가스의 압력을 측정하여, 이에 대응하는 제어신호를 상기 가스배출부측으로 인가하는 압력측정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 차량의 터보과급기 냉각장치의 구성블록도.

도 2 는 본 고안에 따른 차량의 다단계 압력조절식 터보과급기 냉각장치의

구성블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 터보과급기 10 : 터빈블레이드

20 : 압축기 40 : 엔진

41 : 배기밸브 42 : 흡기밸브

100 : 가스탱크 110 : 압력조절밸브

120 : 여과기 130 : 냉각기

131 : 솔레노이드밸브 132 : 제1감압기

133 : 제2감압기 134 : 제3감압기

135 : 압력측정부 136 : 가스배출부

140 : 가압실린더 150 : ECM(Electronic Control Module)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 차량의 다단계 압력조절시 터보과급기 냉각장치는 첨부된 도면 도2에 도시된 바와 같이, 솔레노이드밸브(131), 제1감압기(132), 제2감압기(133), 제3감압기(134), 압력측정부(135) 및 가스배출부(136)를 구비한다.

솔레노이드밸브(131)는 여과기(120)로 부터 인가되는 고압가스가 항상 일정한 압력이 유지되도록 제어한다. 제1감압기(132)는 솔레노이드밸브(131)로 부터 일정한 압력으로 공급되는 고압가스를 제1감압하여 제2감압기(133)측으로 방출한다. 제2감압기(133)는 제1감압기(132)로 부터 제1감압되어 공급되는 가스를 제2감압하여 제3감압기(134)측으로 방출한다. 제3감압기(134)는 제2감압기(133)로 부터 제2감압되어 공급되는 가스를 제3감압하여 가압실린더(140)측으로 방출한다. 압력측정부(135)는 솔레노이드밸브(131)로 부터 배출되는 가스의 압력을 측정하여, 이에 대응하는 제어신호를 가스배출부(136)측으로 인가한다. 가스배출부(136)는 압력측정부(135)로 부터 제어신호가 인가되면, 제2감압기(133)로 부터 방출되는 가스가 제3감압기(134)로 공급되지 않도록 차단하고, 해당 가스를 외부로 배출한다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 고안의 동작을 첨부된 도면 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량이 주행하면 엔진(40)의 연소작용에 따라 발생하여 배기밸브(41)를 통해 배출되는 배기가스에 의해 터보과급기(1)내의 터빈블레이드(10)가 회전하고, 이와 연동하여 터빈블레이드(10)의 회전축과 결합된 압축기(20)가 회전하여 공기를 압축하게 된다. 즉, 엔진(40)의 배기행정에 의해 배기밸브(41)가 열림에 따라 방출되는 배기가스가 터빈블레이드(10)를 회전시키면, 터빈블레이드(10)와 같은 회전축에 연결된 압축기(20)가 연동하여 회전함으로써, 흡입되는 공기를 압축한 후, 해당 압축공기를 냉각기(130)측으로 배출하는 바, 터보과급기(1)에 의해 압축된 공기는 고온이므로, 냉각기(130)의 냉각작용에 의해 냉각된 후, 엔진(40)의 흡기밸브(42)를 통해 실린더로 유입된다. 이 때, 냉각기(130)의 냉각작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 가스탱크(100)에는 터보과급기(1)로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위한 고압가스가 저장되어 있는데, 해당 고압가스는 약 300 bar의 압력상태를 유지하며, 압력조절밸브(110)에 의해 일정한 토출압력으로 방출되어 여과기(120)에서 불순물이 제거된 후, 냉각기(130)로 방출된다. 이에 냉각기(130)는 ECM(150)의 제어에 따라 여과기(120)로 부터 방출되는 고압가스를 다단계에 거쳐 저압가스로 감압함으로써 결빙현상을 유도하는 바, 즉, 여과기(120)로 부터 인가되는 약300bar의 고압가스는 솔레노이드밸브(131)에서 일정한 압력이 유지되어 방출되고, 제1감압기(132)에서 약 250bar로 제1감압되어 제2감압기(133)로 방출된다. 이에, 제2감압기(133)는 250bar의 가스를 약100bar로 제2감압하여 제3감압기(134)로 방출하고, 제3감압기(134)는 제2감압기(133)로 부터 약100bar로 제2감압되어 공급되는 가스를 약5bar로 제3감압함으로써, 결과적으로 약 300bar의 고압가스는 약 5bar의 저압가스로 감압되어, 압력의 변화에 따른 결빙현상을 유도하고, 이에 터보과급기(1)의 압축기(20)로 부터 방출되는 고온의 압축공기는 냉각기(130)의 결빙현상에 의해 냉각되어 엔진(40)의 흡기밸브(42)를 통해 실린더로 유입된다. 이후에, 제3감압기(134)로 부터 방출되는 약5bar의 저압가스는 가압실린더(140)에서 약 300bar의 고압가스로 재가압되어 가스탱크(100)로 유입됨으로써, 가스탱크(100)에 저장된 가스는 항상 약 300 bar의 압력상태를 유지하게 된다.

한편, 압력측정부(135)는 솔레노이드밸브(131)로 부터 배출되는 가스의 압력을 측정하여 이에 대응하는 제어신호를 가스배출부(136)측으로 인가하는 바, 솔레노이드밸브(131)에 이상이 발생하여 여과기(120)로 부터 공급되는 고압가스가 일정한 압력을 유지하지 못하고 불규칙한 압력으로 방출되면, 압력측정부(135)는 가스배출부(136)측으로 제어신호를 인가하고, 이에 가스배출부(136)는 압력측정부(135)로 부터 제어신호가 인가됨에 따라 제2감압기(133)로 부터 방출되는 가스가 제3감압기(134)로 공급되지 않도록 배출관을 차단한 후, 해당 가스를 외부로 배출함으로써, 고압가스의 이상압력에 의한 폭발사고를 미연에 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 고안은 터보과급기로 부터 공급되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위해 고압가스에서 저압가스로의 감압시, 다단계에 거쳐 감압함으로써, 정확한 감압이 가능하고, 고압가스에 대한 안전성을 향상시킬 수 있다.

Claims

터보과급기(1)의 전체적인 동작을 제어하는 ECM(150)과; 상기 터보과급기(1)로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시키기 위한 고압가스를 저장하는 가스탱크(100)와; 상기 ECM(150)의 제어에 따라 상기 가스탱크(100)로 부터 방출되는 고압가스의 토출압력을 제어하는 압력조절밸브(110)와; 상기 가스탱크(100)로 부터 방출되는 고압가스에 함유된 불순물을 여과한 후, 해당 여과된 고압가스를 방출하는 여과기(120)와; 상기 ECM(150)의 제어에 따라 저압가스를 고압가스로 가압하여 상기 가스탱크(100)로 방출하는 가압실린더(140)를 구비하는 터보과급기 냉각장치에 있어서, 상기 ECM(150)의 제어에 따라 상기 여과기(120)로 부터 방출되는 고압가스를 다단계에 걸쳐 저압가스로 감압함으로써 결빙현상을 유도하여, 상기 터보과급기(1)로 부터 방출되는 고온의 압축공기를 냉각시키는 냉각기(130)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 다단계 압력조절식 터보과급기 냉각장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각기(130)는, 상기 여과기(120)로 부터 인가되는 고압가스가 항상 일정한 압력이 유지되도록 제어하는 솔레노이드밸브(131)와; 상기 솔레노이드밸브(131)로 부터 일정한 압력으로 공급되는 고압가스를 제1감압하여 방출하는 제1감압기(132)와; 상기 제1감압기(132)로 부터 제1감압되어 공급되는 가스를 제2감압하여 방출하는 제2감압기(133)와; 상기 제2감압기(133)로 부터 제2감압되어 공급되는 가스를 제3감압하여 상기 가압실린더(140)측으로 방출하는 제3감압기(134)와; 제어신호가 인가되면, 상기 제2감압기(133)로 부터 방출되는 가스가 상기 제3감압기(134)로 공급되지 않도록 차단하고, 해당 가스를 외부로 배출하는 가스배출부(136)와; 상기 솔레노이드밸브(131)로 부터 배출되는 가스의 압력을 측정하여, 이에 대응하는 제어신호를 상기 가스배출부(136)측으로 인가하는 압력측정부(135)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 다단계 압력조절식 터보과급기 냉각장치.