KR19990059846A

KR19990059846A - Turbocharger controller

Info

Publication number: KR19990059846A
Application number: KR1019970080060A
Authority: KR
Inventors: 김경모
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-26
Also published as: KR100290398B1

Abstract

본 발명의 목적은 아이들 영역에서 엔진 작동에 불필요한 배기 배압을 제거하여 연료 소비량을 저감시키고, 고속 영역에서는 흡기 매니폴드측 부스트 압력을 저하시켜 엔진 내구력을 향상시키는 터보 챠저 제어 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a turbocharger control device which reduces fuel consumption by removing exhaust back pressure unnecessary for engine operation in an idle region, and improves engine durability by lowering intake manifold side boost pressure in a high speed region.

본 발명에 따른 터보 챠저 제어 장치는 엔진의 배기 매니폴드에 설치되어, 이쪽으로 배출되는 배기 가스에 의하여 작동되어 흡기 매니폴드에 공기를 충진 공급하도록 구성 및 연결되는 터보 챠저;Turbocharger control device according to the invention is installed in the exhaust manifold of the engine, the turbocharger is configured and connected to operate by the exhaust gas discharged therein to supply air to the intake manifold;

상기 터보 챠저의 회전 속도를 조절하도록 배기 매니폴드측 부스트 압력에 의하여 포핏을 제어하여 배기 가스의 바이패스양을 조절케 하는 액츄에이터;An actuator for controlling the bypass amount of the exhaust gas by controlling the poppet by the boost pressure on the exhaust manifold side to adjust the rotational speed of the turbocharger;

상기 액츄에이터가 아이들 및 고속 영역에 따라 제어되도록 엔진 스피드, 엔진 부하, 흡기 매니폴드 부스트 압력의 감지신호를 받은 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되도록 상기 액츄에이터에 관로로 연결되는 진공펌프;A vacuum pump connected to the actuator by a conduit so as to be controlled by an electronic control unit (ECU) receiving the detection signals of engine speed, engine load, and intake manifold boost pressure such that the actuator is controlled according to an idle and a high speed region;

상기 배기 매니폴드의 배기 배압이 상기 관로를 통하여 상기 액츄에이터에 작용하도록 배기 매니폴드와 상기 관로를 연결하는 배압 컨트롤 밸브를 포함하여 구성된다.And a back pressure control valve connecting the exhaust manifold and the conduit such that exhaust back pressure of the exhaust manifold acts on the actuator through the conduit.

Description

Turbocharger control system

본 발명은 터보 챠저가 장착되는 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 구동상태(아이들 및 고속 영역일 때)에 따라 자동으로 터보 챠저의 속도를 조절하는 터보 챠저 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine on which a turbocharger is mounted, and more particularly, to a turbocharger control device that automatically adjusts the speed of a turbocharger according to the driving state of an engine (when it is in an idle state and a high speed range).

일반적으로 엔진에는 흡입되는 공기의 충진 효율을 증대시키기 위하여 배기 가스에 의하여 작동되어 흡기를 과급시키는 터보 챠저가 사용된다.In general, a turbocharger, which is operated by exhaust gas and supercharges intake air, is used to increase the filling efficiency of intake air.

이러한 터보 챠저는 배기 가스에 의하여 구동되는 터어빈 휠과 이에 샤프트로 연결되어 같이 회전하면서 흡기를 충진 공급하는 컴프레서 휠을 구비한다.Such a turbocharger includes a turbine wheel driven by exhaust gas and a compressor wheel connected to the shaft and connected to the shaft to fill and supply intake air while rotating together.

상기와 같은 터보 챠저의 제어 장치는 터어빈 휠측에 설치된 부스트 압력 센서로부터 공급되는 부스트 압력에 의하여 액츄에이터가 작동되어, 컴프레서 휠측에 구비되어 배기 가스를 바이패스시키는 포핏을 제어하도록 구성된다.The control device of the turbocharger as described above is configured to operate the actuator by a boost pressure supplied from a boost pressure sensor provided on a turbine wheel side, and is configured to control a poppet provided on the compressor wheel side to bypass the exhaust gas.

그러나 상기와 같은 터보 챠저 제어 장치는 단순히 배기 매니폴드측 부스트 압력에 의해서만 액츄에이터를 작동시켜 터보 챠저를 제어하기 때문에;However, such a turbocharger control device controls the turbocharger by simply operating the actuator only by the boost pressure on the exhaust manifold side;

실제 엔진 작동에 필요없는 배기 배압이 증가하는 아이들 영역에서는 연료 소비량을 증대시키고;Increase fuel consumption in an idle region where exhaust back pressure is not required for actual engine operation;

고속 영역에서는 흡기 매니폴드측 부스트 압력보다 높은 압력이 실린더로 가해져 엔진 내구력을 저하시키는 단점이 있다.In the high speed region, a pressure higher than the boost pressure at the intake manifold side is applied to the cylinder, thereby lowering engine durability.

따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 아이들 영역에서 엔진 작동에 불필요한 배기 배압을 제거하여 연료 소비량을 저감시키고, 고속 영역에서는 흡기 매니폴드측 부스트 압력을 저하시켜 엔진 내구력을 향상시키는 터보 챠저 제어 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the above disadvantages, and an object of the present invention is to reduce the fuel consumption by removing the exhaust back pressure unnecessary for the engine operation in the idle region, and to reduce the intake manifold side boost pressure in the high speed region. It is to provide a turbocharger control device to improve the engine durability.

도 1은 본 발명에 관련하는 터보 챠저 제어 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a turbocharger control device according to the present invention.

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

1:엔진 3:배기 매니폴드 5:터보 챠저 7:흡기 매니폴드 11진공펌프 13:배압 컨트롤 밸브 15,17:관로 a:엔진 스피드 b:엔진 부하 c:흡기 매니폴드 부스트 압력1: Engine 3: Exhaust manifold 5: Turbocharger 7: Intake manifold 11 Vacuum pump 13: Back pressure control valve 15, 17: Pipe line a: Engine speed b: Engine load c: Intake manifold boost pressure

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 터보 챠저 제어 장치는 엔진의 배기 매니폴드에 설치되어, 이쪽으로 배출되는 배기 가스에 의하여 작동되어 흡기 매니폴드에 공기를 충진 공급하도록 구성 및 연결되는 터보 챠저;In order to realize this, the turbocharger control device according to the present invention includes a turbocharger installed in an exhaust manifold of an engine and operated and operated to supply air to the intake manifold by the exhaust gas discharged therefrom;

상기 배기 매니폴드의 배기 배압이 상기 관로를 통하여 상기 액츄에이터에 작용하도록 배기 매니폴드와 상기 관로를 연결하는 배압 컨트롤 밸브를 포함한다.And a back pressure control valve connecting the exhaust manifold and the conduit such that exhaust back pressure of the exhaust manifold acts on the actuator through the conduit.

상술한 바와 같이 구성되는 터보 챠저 제어 장치는 아이들 영역에서 배압 컨트롤 밸브가 작동되어 배기 배압으로 액츄에이터를 제어하고, 고속 영역에서 엔진 스피드, 엔진 부하, 흡기 매니폴드 부스트 압력의 감지신호를 받은 전자제어유닛(ECU)이 진공펌프를 작동시켜 액츄에이터를 제어한다.In the turbocharger control device configured as described above, the back pressure control valve is operated in the idle region to control the actuator by exhaust back pressure, and the electronic control unit receives the detection signals of the engine speed, engine load, and intake manifold boost pressure in the high speed region. (ECU) operates the vacuum pump to control the actuator.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 관련하는 터보 챠저 제어 장치의 구성도로서, 엔진(1)의 배기 매니폴드(3)로 배출되는 배기 가스로 터보 챠저(5)를 구동시켜 흡기 매니폴드(7)에 공기를 충진 공급할 수 있도록 구성된다.1 is a configuration diagram of a turbocharger control device according to the present invention, in which the turbocharger 5 is driven by exhaust gas discharged from the exhaust manifold 3 of the engine 1 to supply air to the intake manifold 7. It is configured to supply the filling.

이러한 터보 챠저(5)는 엔진(1)의 구동 상태에 따라 회전 속도가 조절될 수 있도록 이를 제어하는 액츄에이터(9)에 연결된다.This turbocharger 5 is connected to an actuator 9 which controls it so that the rotational speed can be adjusted according to the driving state of the engine 1.

이 액츄에이터(9)는 배기 매니폴드(3)측에 설치되는 부스트 압력 센서(미도시)로부터 공급되는 부스트 압력에 의하여 포핏(미도시)을 제어하여 배기 가스의 바이패스양을 조절하도록 구성 및 연결된다.The actuator 9 is configured and connected to adjust the amount of bypass of the exhaust gas by controlling the poppet (not shown) by the boost pressure supplied from the boost pressure sensor (not shown) installed on the exhaust manifold 3 side. do.

그리고 이 액츄에이터(9)는 엔진(1)의 구동상태에 따라 재제어 가능토록 진공펌프(11)와 배압 컨트롤 밸브(13)의 제어압이 작용하도록 관로(15)로 연결된다.The actuator 9 is connected to the conduit 15 so that the control pressure of the vacuum pump 11 and the back pressure control valve 13 acts so that the actuator 9 can be re-controlled according to the driving state of the engine 1.

상기 진공펌프(11)는 엔진 스피드(a), 엔진 부하(b) 및 흡기 매니폴드 부스트 압력(c)에 따라 작동되어 상기 관로(15)에 진공압을 작용시키도록, 상기 요소들의 감지신호를 받은 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되도록 연결된다.The vacuum pump 11 is operated according to the engine speed a, the engine load b and the intake manifold boost pressure c to generate a detection signal of the elements so as to exert a vacuum pressure on the conduit 15. It is connected to be controlled by the received electronic control unit (ECU).

그리고 배기 매니폴드(3)의 배기 배압이 일정압 이상일 경우(아이들 영역) 그 배기 배압으로 액츄에이터(9)를 구동시키도록 배기 매니폴드(3)는 관로(17)에 설치되는 배압 컨트롤 밸브(13)로 관로(15)에 연결된다.When the exhaust back pressure of the exhaust manifold 3 is equal to or higher than a predetermined pressure (idle region), the exhaust manifold 3 is provided with a back pressure control valve 13 installed in the conduit 17 so as to drive the actuator 9 at the exhaust back pressure. Is connected to the conduit 15.

이 배압 컨트롤 밸브(13)는 배기 매니폴드(3)의 배기 배압을 액츄에이터(9)에 작용시킬 수 있도록 체크 밸브로 구성된다.This back pressure control valve 13 is comprised with a check valve so that the exhaust back pressure of the exhaust manifold 3 can be acted on the actuator 9.

상술한 바와 같이 구성되는 터보 챠저 제어 장치를 구비한 엔진(1)을 기동시키면, 에어 크리너(19)로 흡입되는 공기는 흡기 매니폴드(7)로 흡입되어 엔진(1)에서 연료와 함께 연소되어 배기 매니폴드(3)로 배출되면서 동력을 발생시키게 한다.When the engine 1 having the turbocharger control device configured as described above is started, the air sucked into the air cleaner 19 is sucked into the intake manifold 7 and burned together with the fuel in the engine 1. It is discharged to the exhaust manifold 3 to generate power.

이때 엔진(1)의 구동이 아이들 영역일 경우에는 배기 매니폴드(3)로 배출되는 배기 배압이 상승하게 되는 데, 이 배기 배압은 가상선 화살표와 같이, 관로(17)로 연결되는 배압 컨트롤 밸브(13)를 작동시키고, 이에 연결되는 관로(15)를 통하여 액츄에이터(9)로 공급되어 이를 작동시킨다.At this time, when the driving of the engine 1 is an idle region, the exhaust back pressure discharged to the exhaust manifold 3 is increased, and this exhaust back pressure is a back pressure control valve connected to the conduit 17 as shown by an imaginary line arrow. (13) is operated and supplied to the actuator (9) through the conduit (15) connected thereto to operate it.

따라서 액츄에이터(9)는 포핏의 개도를 증대시켜 터보 챠저(5)의 회전 속도를 저감시키고, 이에 따라 엔진(1)의 회전 속도를 저감시켜 연료 소비를 저감시킨다.Accordingly, the actuator 9 increases the opening degree of the poppet to reduce the rotational speed of the turbocharger 5, thereby reducing the rotational speed of the engine 1 to reduce fuel consumption.

한편 엔진(1)의 구동이 고속 영역일 경우에는 엔진 스피드(a)와 엔진 부하(b) 및 흡기 매니폴드 부스트 압력(c)에 따라 전자제어유닛(ECU)이 진공펌프(11)를 구동시킨다.On the other hand, when the engine 1 is driven at a high speed range, the electronic control unit ECU drives the vacuum pump 11 according to the engine speed a, the engine load b, and the intake manifold boost pressure c. .

따라서 진공펌프(11)에서 발생된 진공압은 실선 화살표와 같이 관로(15)를 통하여 액츄에이터(9)로 공급되어 이를 작동시킨다.Therefore, the vacuum pressure generated in the vacuum pump 11 is supplied to the actuator 9 through the conduit 15 as a solid arrow to operate it.

상기 액츄에이터(9)는 포핏의 개도를 증대시켜 터보 챠저(5)의 회전 속도를 저감시켜 흡기 매니폴드(7)측이 일정한 부스트 압력을 갖게 한다.The actuator 9 increases the opening degree of the poppet to reduce the rotational speed of the turbocharger 5 so that the intake manifold 7 side has a constant boost pressure.

따라서 본 실시예의 터보 챠저 제어 장치는 엔진 아이들 영역에서 연료 소비를 저감시키고, 고속 영역에서 엔진(1)의 실린더에 높은 부스트 압력이 작용하는 것을 방지하여 엔진(1)의 내구성을 향상시킨다.Therefore, the turbocharger control device of the present embodiment reduces fuel consumption in the engine idle region, and prevents high boost pressure from acting on the cylinder of the engine 1 in the high speed region, thereby improving durability of the engine 1.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 터보 챠저 제어 장치는 아이들 영역에서 배압 컨트롤 밸브가 작동되어 배기 배압으로 액츄에이터를 제어하고, 고속 영역에서 엔진 스피드, 엔진 부하, 흡기 매니폴드 부스트 압력의 감지신호를 받은 전자제어유닛(ECU)이 진공펌프를 작동시켜 액츄에이터를 제어하므로;As described above, in the turbocharger control device according to the present invention, the back pressure control valve is operated in the idle region to control the actuator by exhaust back pressure, and in the high speed region, the electronics receive the detection signals of the engine speed, engine load, and intake manifold boost pressure. The control unit ECU operates the vacuum pump to control the actuator;

아이들 영역에서 엔진 작동에 불필요한 배기 배압을 제거하여 연료 소비량을 저감시키고, 고속 영역에서 흡기 매니폴드측 부스트 압력을 저하시켜 엔진 내구력을 향상시킬 수 있다.It is possible to reduce fuel consumption by removing exhaust back pressure unnecessary for engine operation in the idle region, and improve engine durability by lowering the intake manifold side boost pressure in the high speed region.

Claims

A turbocharger installed at an exhaust manifold of the engine, the turbocharger being operated by the exhaust gas discharged therefrom and configured and connected to fill and supply air to the intake manifold;

An actuator for controlling the bypass amount of the exhaust gas by controlling the poppet by the boost pressure on the exhaust manifold side to adjust the rotational speed of the turbocharger;

A vacuum pump connected to the actuator by a conduit so as to be controlled by an electronic control unit (ECU) receiving the detection signals of engine speed, engine load, and intake manifold boost pressure such that the actuator is controlled according to an idle and a high speed region;

And a back pressure control valve connecting the exhaust manifold and the conduit such that exhaust back pressure of the exhaust manifold acts on the actuator through the conduit.

The turbocharger control device according to claim 1, wherein the back pressure control valve is composed of a check valve configured to actuate the exhaust back pressure to the actuator when the exhaust back pressure of the exhaust manifold is equal to or higher than a predetermined pressure.