KR20000051099A

KR20000051099A - 터보랙 현상 방지 장치

Info

Publication number: KR20000051099A
Application number: KR1019990001354A
Authority: KR
Inventors: 안병현
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-08-16

Abstract

본 발명은 터보랙(Turbo Lag) 현상 방지장치에 관한 것으로서,

종래의 터보차저는 초기 시동시 콤프레서가 정상적으로 회전하지 못함에 따라 엔진으로 공기가 정상적으로 공급되지 못하여 엔진의 출력이 감소하는 터보랙 현상이 발생되어 초기 시동시 엔진의 출력이 현저히 감소하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 흡기관으로 흡입된 공기가 터보차저의 콤프레서를 거치지 않고 우회하여 엔진의 흡기매니폴드로 공급될 수 있도록 하는 보조 흡기관을 설치하고, 상기 보조 흡기관을 개폐하는 밸브수단을 설치하여 엔진 초기 시동시 밸브수단이 개방되어 흡입된 공기가 보조 흡기관을 통해 곧바로 엔진으로 공급되도록 하므로서, 초기시동시 콤프레서가 원활히 회전하지 못하면서 발생하는 터보랙 현상을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인해 차량의 저속 주행 성능을 향상시킬 수 있도록 한 터보랙 현상 방지장치에 관한 것이다.

Description

터보랙 현상 방지장치{Preventing device of turbo lag phenomenon}

본 발명은 터보랙(Turbo Lag) 현상 방지장치에 관한 것으로서, 특히 흡기관으로 흡입된 공기가 터보차저의 콤프레서를 거치지 않고 우회하여 엔진의 흡기매니폴드로 공급될 수 있도록 하는 보조 흡기관을 설치하고, 상기 보조 흡기관을 개폐하는 밸브수단을 설치하여 엔진 초기 시동시 밸브수단이 개방되어 흡입된 공기가 보조 흡기관을 통해 곧바로 엔진으로 공급되도록 하므로서, 초기시동시 콤프레서가 원활히 회전하지 못하면서 발생하는 터보랙 현상을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인해 차량의 저속 주행 성능을 향상시킬 수 있도록 한 터보랙 현상 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 디젤을 연료로 사용하는 차량에는 엔진의 출력을 향상시키기 위한 장치로서 터보차저가 사용되고 있다.

도 1 은 종래의 터보차저를 도시한 것으로서,

엔진이 구동하면 엔진에서 배출되는 배기가스가 배기관(2)을 통해 배출되고, 배기관(2)을 통해 배출되는 배기가스가 배기관(2) 상에 설치되어 있는 터보차저(3)의 터빈(4)을 고속으로 회전시키게 된다.

이때, 상기 터빈(4)과 동일 축상에 형성되어 있는 콤프레서(5) 또한 터빈(4)과 같은 속도로 회전하게 되고, 이 콤프레서(5)가 고속으로 회전함에 따라 흡기관(1)을 통해 흡입된 공기가 고압으로 압축된 상태로 엔진의 흡기 매니폴드로 공급되어 엔진의 출력이 향상되게 된다.

그러나, 종래의 터보차저는 초기 시동시 콤프레서가 정상적으로 회전하지 못함에 따라 엔진으로 공기가 정상적으로 공급되지 못하여 엔진의 출력이 감소하는 터보랙 현상이 발생되어 초기 시동시 엔진의 출력이 현저히 감소하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 터보차저가 장착된 차량에서는 엔진에서 배출되는 배기가스에 의해 터빈이 정상적으로 회전할때 이와 연동 회전하는 콤프레서에 의해 흡기 공기가 압축되어 엔진으로 공급되므로서 엔진이 고출력을 얻을 수 있게되는 것이기 때문에, 초기 시동시에는 엔진에서 발생되는 배기가스의 양이 많지 않을 뿐만 아니라 배기압 또한 낮게되어 터빈이 고속으로 회전하지 못하고, 이와같은 이유로 엔진이 정상적으로 동작할 만큼의 공기가 엔진으로 공급되지 못함에 따라 엔진의 출력이 급격히 감소하게 되는 문제점이 발생하는 것이다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 흡기관으로 흡입된 공기가 터보차저의 콤프레서를 거치지 않고 우회하여 엔진의 흡기매니폴드로 공급될 수 있도록 하는 보조 흡기관을 설치하고, 상기 보조 흡기관을 개폐하는 밸브수단을 설치하여 엔진 초기 시동시 밸브수단이 개방되어 흡입된 공기가 보조 흡기관을 통해 곧바로 엔진으로 공급되도록 하므로서, 초기시동시 콤프레서가 원활히 회전하지 못하면서 발생하는 터보랙 현상을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인해 차량의 저속 주행 성능을 향상시킬 수 있도록 한 터보랙 현상 방지장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

흡기관(1)과 배기관(2)이 구비되고, 상기 흡기관(1) 상에 엔진으로 공급되는 공기를 압축시키기 위한 콤프레서(5)가 설치되고 배기관(2) 상에 배기갑에 따라 회전하여 콤프레서(5)를 회전시켜 주는 터빈(4)이 각각 설치되어서 된 터보차저(3)를 포함하여 구성된 차량에 있어서,

흡입된 공기가 콤프레서(5)를 거치지 않고 우회하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급될 수 있도록 흡기관(1) 상에 설치되는 보조 흡기관(11)과;

엔진에서 배출된 배기가스가 터빈(4)을 거치지 않고 우회하여 배출될 수 있도록 배기관(2) 상에 설치되는 보조 배기관(12)과;

초기 시동시 흡기관(1) 내에 형성되는 부압에 의해 동작하여 상기 보조 흡기관(11)을 개방시키는 제 1 밸브수단(20)과;

초기 시동시 흡기관(1) 내에 형성되는 부압에 의해 동작하여 상기 보조 배기관(12)이 닫히도록 하여 모든 배기가스가 터빈(4)을 통과하도록 하는 제 2 밸브수단(30)과;

배기관(2) 내의 배기압에 따라 동작하며, 배기압이 일정값 이상일때 동작하여 상기 제 1 밸브수단(20)이 닫히도록 하는 제 3 밸브수단(40)과;

상기 흡기관(1)과 연통되어 엔진 시동시 발생되는 부압을 제 1 및 제 2 밸브수단(20)(30)에 공급하는 부압관(50)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래의 터보차저를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 터보랙 현상 방지장치를 보인 도면.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 흡기관,2 : 배기관,

3 : 터보차저,4 : 터빈,

5 : 콤프레서,11 : 보조 흡기관,

12 : 보조 배기관,20 : 제 1 밸브수단,

21 : 돌기, 22 : 흡기홀,

23 : 제 1 밸브, 24 : 작동로드,

30 : 제 2 밸브수단,31 : 제 2 밸브,

32 : 작동로드,33 : 제 3 실린더,

40 : 제 3 밸브수단,41 : 제 3 밸브,

42 : 작동로드,43 : 제 3 실린더,

45 : 연결관,50 : 부압관,

이하, 첨부된 도면 도 2 를 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 의하면, 본 발명은 보조 흡기관(11), 보조 배기관(12), 제 1 내지 제 3 밸브수단(20)(30)(40), 부압관(50)으로 대별 구성된다.

상기 보조 흡기관(11)은 흡기관(1)을 통해 흡입된 공기가 콤프레서(5)를 거치지 않고 직접 엔진으로 공급될 수 있도록 하는 것으로서, 흡기관(1) 상에 설치하되 일측이 콤프레서(5)의 전단과 연통되고 그 타측은 콤프레서(5)의 후단과 연통되도록 형성한다.

상기 보조 배기관(12)은 엔진에서 배출된 배기가스가 터빈(4)을 거치지 않고 우회하여 배출될 수 있도록 하는 것으로서, 배기관(1) 상에 설치하되 일측이 터빈(4)의 전단과 연통되고 그 타측은 터빈(4)의 후단과 연통되도록 형성한다.

제 1 밸브수단(20)은 흡기관(1) 내의 부압 발생 여부에 따라 동작하여 보조 흡기관(11)을 개폐시키는 것으로서, 보조 흡기관(11)의 내벽면상에 돌기(21)를 내향 돌출시켜 이 돌기(21)의 사이에 흡기홀(22)이 형성되도록 하고, 별도의 보조관(27)에 의해 후설하는 부압관(50)과 연통되도록 제 1 실린더(25)를 구성하며, 상기 흡기홀(22)을 개폐시키기 위한 제 1 밸브(23)가 일측 끝단에 형성된 작동로드(24)의 타측을 제 1 실린더(25)의 내부에 스프링(26)에 의해 탄지되도록 하여 구성한다.

이와같이 구성된 제 1 밸브수단(20)은 엔진 정지상태에서는 스프링(26)의 탄성에 의해 작동로드(24)가 상승하게 되므로 밸브(23)가 흡기홀(22)을 차단하고 있는 상태가 되며, 엔진 초기 시동시에는 흡기관(1) 내에 부압이 발생하게 되므로 이 부압이 부압관(50)을 통해 제 1 실린더(25)로 공급되어 작동로드(24)가 스프링(26)의 탄성을 이기고 하강하므로 제 1 밸브(23)가 흡기홀(22)로 부터 이탈되므로 보조 흡기관(11)이 개방된 상태가 되는 것이다.

상기 제 2 밸브수단(30)은 초기 시동시 흡기관(1) 내에 형성되는 부압에 의해 동작하여 보조 배기관(12)이 닫히도록 하는 것으로서, 보조 배기관(12)을 개폐시키기 위한 제 2 밸브(31)를 보조 배기관(12)의 일측에 형성한다.

그리고, 상기 부압관(50)과 연통되는 제 2 실린더(33)를 구비하고, 일측이 상기 제 2 밸브(31)에 결합되어 있는 작동로드(32)의 타측이 제 2 실린더(33)의 내부에 스프링(34)에 의해 탄지되도록 하여 흡기관(1)에서 부압이 발생할 경우 작동로드(32)가 스프링(34)의 탄성을 이기고 후진하여 제 2 밸브(31)가 보조 배기관(12)을 차단하도록 한 것이다.

상기 설명과 같이 초기 시동시 보조 배기관(12)이 닫히도록 하는 이유는 배기관(2)을 통해 배출되는 모든 배기가스가 터빈(4)을 거치도록 하여 보다 빠른 시간 내에 터빈(4)이 고속으로 회전하도록 하므로서, 터빈(4)과 동일축상에 형성되어 있는 콤프레서(5) 또한 빠른 시간 내에 고속으로 회전하여 엔진으로 많은 공기를 공급할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 부압관(50)은 도 2 에 도시된 바와같이 일측이 흡기관(1)과 연통된 상태로 그 타측이 제 1 실린더(25)및 제 2 실린더(33)와 연통되도록 형성된 것으로, 흡기관(1) 내의 압력상태를 그대로 제 1 실린더(25)와 제 2 실린더(33)에 전달한다.

상기 제 3 밸브수단(30)은 엔진에서 배출되는 배기가스가 일정값 이상 상승하였을때 동작하여 상기 제 1 밸브수단(30)이 보조 흡기관(11)을 닫도록 하기 위한 것으로서, 별도의 연결관(45)에 의해 배기관(2)과 연통되는 제 3 실린더(43)를 구비하고, 일측이 제 3 실린더(43)의 내부에 스프링(44)에 의해 탄지되며, 타측에는 전후진하여 상기 보조관(27)을 차단 또는 개방시키는 제 3 밸브(41)가 형성되어 있는 작동로드(42)로 구성된다.

즉, 제 3 밸브수단(30)은 엔진이 동작한 후 일정시간이 경과하여 배기관(2)을 통해 배출되는 배기가스가 일정치 이상으로 상승하면, 그 배기압에 의해 작동로드(42)가 스프링(44)의 탄성을 이기고 전진하므로서, 제 3 밸브(41)가 보조관(27)을 차단하게 되는 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진이 구동하기 전 초기상태를 설명하면,

초기상태에서는 엔진이 동작하지 않으므로 제 1 밸브수단(20)의 작동로드(24)가 스프링(26)의 탄성에 의해 상승하므로 제 1 밸브(23)가 흡기홀(22)을 막고있고, 제 2 밸브수단(30)의 작동로드(34) 또한 스프링(34)의 탄성에 의해 전진한 상태이므로 제 2 밸브(31)가 보조 배기관(12)을 개방하고 있는 상태이며, 제 3 밸브수단(40)의 작동로드(42) 또한 스프링(44)의 탄성에 의해 후진한 상태이므로 제 3 밸브(41)가 보조관(27)을 개방시킨 상태가 된다.

이와같은 상태에서 엔진이 동작하게 되면,

엔진이 초기 동작할 때에는 엔진에서 배출되는 배기가스가 그리 많지 않은 상태이므로 터빈(4)이 느리게 회전하게 되므로 콤프레서(5)도 저속으로 회전하게 된다.

따라서, 엔진 초기 시동시에는 순간적으로 엔진에 많은 양의 공기가 공급되므로 흡기관(1) 내부에 순간적으로 부압이 발생하게 된다.

흡기관(1)에 부압이 발생하면, 이 부압이 부압관(50)을 통해 제 1 실린더(25)와 제 2 실린더(33)로 공급되고, 제 1 밸브수단(20)의 작동로드(24)는 상기 부압에 의해 스프링(26)의 탄성을 이기고 하강하므로 밸브(23)가 흡기홀(22)로 부터 이탈되어 흡기관(1)으로 흡입되는 많은 양의 공기가 콤프레서(5)를 거치지 않고 보조 흡기관(11)을 통해서 엔진으로 공급되므로서 엔진이 조기에 정상동작하게 되는 것이다.

그리고, 제 2 밸브수단(30)의 작동로드(32) 또한 상기 부압에 의해 스프링(34)의 탄성을 이기고 후진하므로 밸브(31)가 보조 배기관(12)을 차단하고, 이로 인해 배기관(2)을 통과하는 모든 배기가스는 터빈(4)을 거쳐 배출된다.

따라서, 터빈(4)에 가해지는 배기압이 증가하게 되어 보다 빠른 시간내에 터빈(4)이 고속으로 회전하게 되고, 콤프레서(5) 또한 상기 터빈(4)에 연동되어 빠른 시간내에 고속으로 회전하게 되어 흡기관(1)을 통해 많은 양의 공기가 엔진으로 공급된다.

상기 설명과 같이 엔진이 구동한 후 흡기관(1)을 통해 많은 양의 공기가 엔진으로 공급되면 엔진의 동작이 활성화되면서 배출되는 배기가스의 양 또한 많아지게 되어 배기관(2) 내의 배기압이 높아진다.

배기관(2) 내의 배기압이 높아지면, 이 배기압이 연결관(45)을 통해 제 3 실린더(43)로 공급되므로 작동로드(42)가 스프링(44)의 탄성을 이기고 전진하면서 제 3 밸브(41)가 보조관(27)을 차단하게 되므로 제 1 실린더(25) 내의 부압이 제거되면서 작동로드(24)가 스프링(26)의 탄성에 의해 상승하여 제 1 밸브(23)가 흡기홀(22)을 차단한다.

제 1 밸브(23)가 흡기홀(22)을 차단하면 흡기관(1)을 통해 흡입된 모든 공기가 고속으로 회전하는 콤프레서(5)를 통과하게 되므로 엔진으로는 압축된 많은 양의 공기가 공급되어 엔진이 정상적으로 동작하게 되는 것이다.

한편, 상기 콤프레서(5)가 정상적인 속도로 회전하게 되어 압축된 공기가 흡기관(1)을 통해 엔진으로 공급되면, 부압관(50)에 가해졌던 부압이 제거되면서 제 2 밸브수단(30)의 작동로드(32)가 스프링(34)의 탄성에 의해 전진하므로서 제 3 밸브(31)가 열리게된다.

상기 제 3 밸브(31)가 열리면, 배기관(2)을 통해 배출되는 배기가스 중의 일부가 터빈(4)을 거치지 않고 보조 배기관(12)을 통해 배출되므로 엔진의 배기효율이 좋아지므로 엔진의 출력이 향상되는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 흡기관으로 흡입된 공기가 터보차저의 콤프레서를 거치지 않고 우회하여 엔진의 흡기매니폴드로 공급될 수 있도록 하는 보조 흡기관을 설치하고, 상기 보조 흡기관을 개폐하는 밸브수단을 설치하여 엔진 초기 시동시 밸브수단이 개방되어 흡입된 공기가 보조 흡기관을 통해 곧바로 엔진으로 공급되도록 하므로서, 초기시동시 콤프레서가 원활히 회전하지 못하면서 발생하는 터보랙 현상을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인해 차량의 저속 주행 성능을 향상시킬 수 있도록 한 터보랙 현상 방지장치이다.

Claims

흡기관(1)과 배기관(2)이 구비되고, 상기 흡기관(1) 상에 엔진으로 공급되는 공기를 압축시키기 위한 콤프레서(5)가 설치되고 배기관(2) 상에 배기갑에 따라 회전하여 콤프레서(5)를 회전시켜 주는 터빈(4)이 각각 설치되어서 된 터보차저(3)를 포함하여 구성된 차량에 있어서,

흡입된 공기가 콤프레서(5)를 거치지 않고 우회하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급될 수 있도록 흡기관(1) 상에 설치되는 보조 흡기관(11)과;

엔진에서 배출된 배기가스가 터빈(4)을 거치지 않고 우회하여 배출될 수 있도록 배기관(2) 상에 설치되는 보조 배기관(12)과;

초기 시동시 흡기관(1) 내에 형성되는 부압에 의해 동작하여 상기 보조 흡기관(11)을 개방시키는 제 1 밸브수단(20)과;

초기 시동시 흡기관(1) 내에 형성되는 부압에 의해 동작하여 상기 보조 배기관(12)이 닫히도록 하여 모든 배기가스가 터빈(4)을 통과하도록 하는 제 2 밸브수단(30)과;

상기 흡기관(1)과 연통되어 엔진 시동시 발생되는 부압을 제 1 및 제 2 밸브수단(20)(30)에 공급하는 부압관(50)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터보랙 현상 방지장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 밸브수단(20)은 보조 흡기관(11)의 내벽면 상에 내향 돌출되는 돌기(21)와, 사기 돌기(21)에 의해 형성되는 흡기홀(22)과, 보조관(27)에 의해 상기 부압관(50)과 연통되는 제 1 실린더(25)와, 일측이 상기 실린더(25)의 내부에 스프링(26)에 의해 탄지되도록 설치되고, 타측 끝단에는 상기 흡기홀(22)을 개폐하기 위한 제 1 밸브(23)가 형성되어 있는 작동로드(24)로 구성되며,

상기 제 2 밸브수단(30)은 보조 배기관(12)을 개폐시키기 위한 제 2 밸브(31)와, 상기 부압관(50)과 연통되는 제 2 실린더(33)와, 일측이 상기 실린더(33)의 내부에 스프링(34)에 의해 탄지되도록 설치되고, 타측 끝단은 밸브(31)의 일측에 결합되는 작동로드(32)로 구성된 것을 특징으로 하는 터보랙 현상 방지장치.
제 1 항에 있어서,

배기관(2) 내의 배기압에 따라 동작하며, 배기압이 일정값 이상일때 동작하여 상기 제 1 밸브수단(20)이 닫히도록 하는 제 3 밸브수단(40)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터보랙 현상 방지장치.
제 3 항에 있어서,

별도의 연결관(45)에 의해 배기관(2)과 연통되는 제 3 실린더(43)를 구비하고, 일측이 제 3 실린더(43)의 내부에 스프링(44)에 의해 탄지되며, 타측에는 전후진하여 상기 보조관(27)을 차단 또는 개방시키는 제 3 밸브(41)가 형성되어 있는 작동로드(42)로 구성된 것을 특징으로 하는 터보랙 현상 방지장치.