KR19990053384A - Variable Cooling System of Turbocharged Engine - Google Patents
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Abstract
엔진(10)의 흡기 다기관과 터보차저(20)의 사이에 설치되어 있는 바이패스관(40)과, 상기한 바이패스관(40)에 병렬로 설치되어 있으며 2개의 유로를 통해서 입력되는 공기를 냉각시켜주는 인터쿨러(50)와, 상기한 바이패스관(40)을 개폐시키기 위한 바이패스밸브(60)와, 상기한 인터쿨러(50)의 2개의 유로를 각각 개폐시키기 위한 제1 및 제2 유로밸브(70, 80)와, 상기한 바이패스 밸브(60)와 제1 및 제2 유로밸브(70, 80)를 엔진의 속도 및 부하에 따라 개폐시키는 제어부(90)로 이루어지며, 엔진의 속력 및 부하에 따라 과급되는 공기를 가변적으로 냉각시켜줌으로써 엔진의 흡입손실을 방지함과 동시에 성능을 향상시킬 수 있는, 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템을 제공한다.The bypass pipe 40 provided between the intake manifold of the engine 10 and the turbocharger 20, and the air inputted through the two flow paths in parallel with the bypass pipe 40 described above. First and second flow paths for opening and closing the two flow paths of the intercooler 50 for cooling, the bypass valve 60 for opening and closing the bypass pipe 40, and the intercooler 50, respectively. It consists of a valve (70, 80), the bypass valve 60 and the control unit 90 for opening and closing the first and second flow path valves (70, 80) according to the speed and load of the engine, the speed of the engine And it provides a variable cooling system of the turbocharge engine that can improve the performance while preventing the intake loss of the engine by variably cooling the air charged according to the load.
Description
이 발명은 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 엔진의 속력 및 부하에 따라 과급되는 공기를 가변적으로 냉각시켜줌으로써 엔진의 흡입손실을 방지함과 동시에 성능을 향상시킬 수 있는, 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a variable cooling system of a turbocharged engine. More specifically, the variable cooling of the supercharged air according to the speed and load of the engine can prevent the engine's suction loss and improve performance. It relates to a variable cooling system of a turbocharge engine.
최근 전반적인 국민생활수준의 향상으로 자동차의 수요는 폭발적으로 증가하고 있으나, 걸프만 사태이후 자동차세의 인상, 유가상승 등으로 자동차의 구입, 유지에 소요되는 비용 또한 증대되고 있는 실정이다. 이와 같은 요인과 함께 특히 국내의 열악한 도로조건 및 주차환경 등을 고려할 때 국내에서의 장기적인 자동차의 수요는 소형, 고출력화된 경승용차로 집중될 것으로 전망된다. 이와 같은 추세에 부응하여 국내 일부 자동차 제조업체에서 800cc급의 소형기관을 탑재한 경승용 및 승합차를 생산한 결과 초기에는 매출과 시장 점유율에 있어 급속한 신장을 보여주었으나 중형 승용차에의 선호와 경승용차의 저출력으로 인한 불편함 때문에 최근에는 매출 신장율에 둔화된 실정이었다. 그러나 우리나라의 도로사정과 점차 심각한 사회문제가 되고 있는 도시 주차문제 등의 타결책의 하나로 경승용차에 대한 정부의 적극적인 각종 지원책이 제시되고 있으며, 현재의 국내여건과 유럽, 일본 등의 경우를 비추어 볼 때 향후 국내의 경승용차 보급은 훨씬 확대되어야 할 것으로 판단된다.Recently, the demand for automobiles has exploded due to the improvement of the national standard of living, but the cost of purchasing and maintaining automobiles has also increased since the Gulf crisis due to the increase of the automobile tax and the increase of oil prices. In addition to these factors, in particular, considering the poor road conditions and parking conditions in Korea, the long-term demand for automobiles in Korea is expected to be concentrated on small, high-powered light passenger cars. In response to this trend, some domestic automakers produced light passenger and vans equipped with small engines of 800cc class.In the early stages, they showed rapid growth in sales and market share. Recently, sales growth has slowed due to inconvenience. However, as one of the solutions to Korea's road conditions and urban parking problems, which are becoming more and more serious social problems, the government's active support for light passenger cars has been proposed. In light of the current domestic conditions and the cases of Europe and Japan, In the future, we believe that the supply of light passenger cars in Korea should expand even further.
경승용차의 보급확대를 위하여는 안전에 대한 우려의 불식 이외에도 기관의 성능개선등을 통하여 적은 배기량에 기인하는 낮은 출력에 대한 수요자의 개선요구를 충족시키는 방안이 적극 강구되어야 할 것으로 생각된다. 배기량과 기관의 회전수를 높이지 않고 출력을 향상시키는 적극적인 방법으로서는 다밸브화 방안과 터보과급에 의한 방법을 우선적으로 들 수 있으며, 이미 외국에서는 중대형 기관뿐만 아니라 경승용차용 소형기관에도 이를 적용하고 있다.In order to expand the supply of light vehicles, it is necessary to actively devise ways to satisfy the demands of consumers for low output due to low displacement through improvement of engine performance. As an active way to improve the output without increasing the displacement and engine speed, the multi-valve method and the turbocharge method are the first priority, and already in foreign countries, it is applied to small engines for light vehicles as well as medium and large engines. .
자동차용 엔진의 터보 과급화는 배기 손실 에너지를 활용한다는 면에서 합리적이며, 배기량의 증대와 엔진 회전수의 증가없이 기관의 출력을 향상시킬 수 있고, 나아가서 고출력, 저연비, 소형 경량화를 균형있게 향상시킬 수 잇는 수단으로서, 자동차용 엔진의 고성능화에 대한 요구에 부응하는 유용한 방안중의 하나이다.Turbocharge of automobile engines is reasonable in terms of utilizing exhaust loss energy, and can improve engine output without increasing displacement and engine speed, and in addition, it can balance high power, low fuel consumption, and compact weight. As a possible means, it is one of the useful measures to meet the demand for high performance of automotive engines.
도1에 도시되어 있는 바와 같이 엔진의 터보 과급화를 위하여 설치되는 터보 차저(10)는, 엔진으로부터 배출되는 배기개스의 에너지로 배기터빈을 돌리게 되면 이것에 직결된 컴프레셔가 엔진에 공기를 밀어 넣어 엔진출력을 향상시키는 장치로서 배기터빈 과급기라고도 한다. 상기한 터보 차저(20)는, 1개의 축 양끝에 각도가 서로 다른 터빈을 설치하여 하우징의 한쪽은 인터쿨러(30)를 거쳐 흡기 다기관에 연결하고 다른 한쪽은 배기 다기관에 연결하는 구성으로 이루어지며, 엔진의 배기행정에서 배기개스가 배출되면서 배기쪽의 터빈을 회전시키면 흡입쪽의 임펠러도 회전하므로 임펠러 중심 부근의 공기는 원심력을 받아 외곽으로 가속되어 디퓨저로 들어가고, 디퓨저는 공기통로의 면적이 크기 때문에 공기의 속도 에너지가 압력 에너지로 바뀌어 압축되어 실린더에 공급되므로 체적효율 및 배기효율이 향상된다.As shown in FIG. 1, when the turbocharger 10 is installed to turbocharge the engine, when the exhaust turbine is turned on by the energy of the exhaust gas discharged from the engine, a compressor directly connected thereto pushes air into the engine. It is also called an exhaust turbine supercharger as a device for improving engine power. The turbocharger 20 has a configuration in which turbines having different angles are installed at both ends of one shaft, and one side of the housing is connected to the intake manifold via the intercooler 30, and the other side is connected to the exhaust manifold. As the exhaust gas is discharged from the exhaust stroke of the engine and the turbine on the exhaust side is rotated, the impeller on the intake side also rotates. The velocity energy of the air is converted into pressure energy and compressed and supplied to the cylinder, thereby improving volumetric efficiency and exhaust efficiency.
그러나, 이와 같이 엔진을 터보 과급화할 경우에, 디젤엔진의 터보 과급과는 달리 가솔린 엔진에서는 홉입공기의 압축에 의한 온도 및 압력상승으로 인하여 고부하시는 노킹이 발생하게 되고, 고온고압에 의한 열부하의 증가, 연소압력의 상승으로 인하여 엔진부품의 열적 부하증가가 심각한 문제로 대두되고 있다.However, in the case of turbo-charging the engine in this way, unlike turbo-charging of a diesel engine, in a gasoline engine, high load knocking occurs due to a rise in temperature and pressure due to compression of the hop air, and an increase in heat load due to high temperature and high pressure. As the combustion pressure increases, the thermal load increase of engine parts becomes a serious problem.
따라서, 종래의 터보과급 엔진에서는, 도1에 도시되어 있는 바와 같이, 터보 차저(20)와 엔진(10)의 흡기 다기관의 사이에 인터쿨러(30)를 설치하여 엔진(10)으로 과급되는 공기를 적절한 온도로 냉각시켜 주는 시스템을 채택하고 있다.Therefore, in the conventional turbocharged engine, as shown in FIG. 1, the intercooler 30 is provided between the turbocharger 20 and the intake manifold of the engine 10, and the air supercharged to the engine 10 is absorbed. It adopts a system that cools to an appropriate temperature.
그러나 상기한 종래의 터보과급엔진의 냉각 시스템은, 엔진이 고속 고부하시에는 과급공기가 뜨거워지므로 이를 냉각시켜주는 것이 유리하지만, 엔진이 저속,중속인 경우에는 과급공기가 그다지 뜨거워지지 않은 상태인데도 불구하고 일률적으로 냉각이 이루어지기 때문에 오히려 불리한 문제점이 있다.However, in the conventional turbocharged engine cooling system, it is advantageous to cool the turbocharged air when the engine is heated at high speed, but it is advantageous to cool it when the engine is at low or medium speed. Since the cooling is made uniformly, there is a rather disadvantageous problem.
이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔진의 속력 및 부하에 따라 과급되는 공기를 가변적으로 냉각시켜줌으로써 엔진의 흡입손실을 방지함과 동시에 성능을 향상시킬 수 있는, 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by preventing the intake loss of the engine by improving the performance of the engine by varying cooling of the supercharged air according to the speed and load of the engine, It is to provide a variable cooling system of the turbocharged engine.
도 1은 종래의 터보과급엔진의 냉각 시스템을 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing a cooling system of a conventional turbocharged engine.
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템을 보여주는 구성도이다.2 is a block diagram showing a variable cooling system of a turbocharge engine according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 엔진 20 : 터보차저10: engine 20: turbocharger
30, 50 : 인터쿨러 40 : 바이패스관30, 50: intercooler 40: bypass pipe
60, 70, 80 : 밸브 90 : 제어부60, 70, 80: valve 90: control unit
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. Shall be.
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템을 보여주는 구성도이다. 도 2에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템의 구성은, 엔진(10)의 흡기 다기관과 터보차저(20)의 사이에 설치되어 있는 바이패스관(40)과, 상기한 바이패스관(40)에 병렬로 설치되어 있으며 2개의 유로를 통해서 입력되는 공기를 냉각시켜주는 인터쿨러(50)와, 상기한 바이패스관(40)을 개폐시키기 위한 바이패스밸브(60)와, 상기한 인터쿨러(50)의 2개의 유로를 각각 개폐시키기 위한 제1 및 제2 유로밸브(70, 80)와, 상기한 바이패스 밸브(60)와 제1 및 제2 유로밸브(70, 80)를 엔진의 속도 및 부하에 따라 개폐시키는 제어부(90)로 이루어진다.2 is a block diagram showing a variable cooling system of a turbocharge engine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the configuration of the variable cooling system of the turbocharge engine according to the embodiment of the present invention includes a bypass pipe 40 provided between the intake manifold of the engine 10 and the turbocharger 20. Is installed in parallel with the bypass pipe 40, the intercooler 50 for cooling the air input through the two flow paths, and the bypass valve 60 for opening and closing the bypass pipe 40 ), First and second flow path valves 70 and 80 for opening and closing the two flow paths of the intercooler 50, and the bypass valve 60 and the first and second flow path valves 70, respectively. , 80 consists of a control unit 90 for opening and closing according to the speed and load of the engine.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템의 작용은 다음과 같다.With the above configuration, the operation of the variable cooling system of the turbocharge engine according to the embodiment of the present invention is as follows.
전원이 인가되면, 제어부(90)의 내부 메모리에 프로그램화되어 저장되어 있는 제어 프로그램이 제어부(90)에 의해 실행됨으로써 이 발명의 실시예에 따른 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템의 동작이 시작된다. 동작이 시작되면, 제어부(90)는 모든 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에, 엔진속도센서를 포함한 각종의 센서(도시되지 않음)로부터 입력되는 신호를 이용하여 엔진의 속도 및 부하 그리고 온도를 판단한다.When the power is applied, the control program programmed and stored in the internal memory of the controller 90 is executed by the controller 90 to start the operation of the variable cooling system of the turbocharge engine according to the embodiment of the present invention. When the operation is started, the controller 90 initializes all memory variables and then determines speed, load and temperature of the engine by using signals input from various sensors (not shown) including an engine speed sensor.
엔진이 저속 저부하인 경우에 제어부(90)는 제1 및 제2 유로밸브(70, 80)는 닫아주고 바이패스밸브(60)만을 열어줌으로써 터보차저(20)로부터 공급되는 과급된 공기가 냉각되지 않은채로 바이패스관(40)을 통하여 엔진(10)으로 공급되도록 한다.When the engine is at a low speed low load, the controller 90 closes the first and second flow path valves 70 and 80 and opens only the bypass valve 60 to cool the supercharged air supplied from the turbocharger 20. Without being supplied to the engine 10 through the bypass pipe (40).
엔진이 중속 중부하인 경우에 제어부(90)는 바이패스밸브(60)와 제2 유로밸브(80)는 닫아주고 제1 유로밸브(70)만을 열어줌으로써 터보차저(20)로부터 공급되는 과급된 공기가 인터쿨러(50)를 거쳐서 적당히 냉각된 채로 엔진(10)으로 공급되도록 한다.When the engine is a medium speed heavy load, the control unit 90 closes the bypass valve 60 and the second flow path valve 80 and opens only the first flow path valve 70 to supply the supercharged air supplied from the turbocharger 20. Is supplied to the engine 10 while being properly cooled via the intercooler 50.
엔진이 고속 고부하인 경우에 제어부(90)는 바이패스밸브(60)는 닫아주고 제1 및 제2 유로밸브(70, 80)를 열어줌으로써 터보차저(20)로부터 공급되는 과급된 공기가 인터쿨러(50)를 거쳐서 충분하게 냉각된 채로 엔진(10)으로 공급되도록 한다.When the engine is at high speed and high load, the controller 90 closes the bypass valve 60 and opens the first and second flow path valves 70 and 80 so that the supercharged air supplied from the turbocharger 20 is intercooled. 50 is supplied to the engine 10 while being sufficiently cooled.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 엔진의 속력 및 부하에 따라 과급되는 공기를 가변적으로 냉각시켜줌으로써 엔진의 흡입손실을 방지함과 동시에 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가진 터보과급엔진의 가변 냉각 시스템을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 터보과급엔진 분야에서 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, by varying the cooling of the supercharged air in accordance with the speed and load of the engine variable of the turbocharge engine having the effect of preventing the intake loss of the engine and at the same time improve the performance It is possible to provide a cooling system. Such effects of the present invention can be modified and used by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention in the turbocharged engine field.
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KR1019970073007A KR19990053384A (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Variable Cooling System of Turbocharged Engine |
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1997
- 1997-12-24 KR KR1019970073007A patent/KR19990053384A/en not_active Application Discontinuation
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