KR20010006535A - 터보장치를 보호하기 위한 방법과 장치 - Google Patents

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Abstract

운전특성치를 얻기위한 가능한 적은 센서의 갯수를 포함하는 장치 또는 장치를 이루기 위해서, 특성곡선(20)이 구비되어 있으며, 이 특성곡선으로 부터 터보압력(PL), 모터회전수(n) 그리고 운전페달위치에 상응한 기준연료량(QK)에 따라서 터보(3, 5)의 공기 흡입압력(AL)이 유도되며, 그리고 공기 흡입압력(AL)에 따라서 내연기관(1)에 연료량(QK')을 할당하기 위한 한계치(QKG1)을 결정하는 수단(21)이 구비되어 있다.

Description

터보장치를 보호하기 위한 방법과 장치{method and device for protecting a turbo-supercharger}
모터기술 잡지 MTZ, 53(1992) 10,의 454 내지 462쪽으로부터 고도가 상승하고 이에 따라 주위압력의 감소, 즉 공기밀도의 감소로 인해 요구되는 터보장치의 터보압력은 단지 터보 회전수의 증가에 의해 도달시키고 있다. 이를 위해서 터보장치의 가스배기측의 웨이스트-게이트(waste-gate)가 닫히게 되고, 이에 따라서 터빈은 배기량이 크게 되어 작동된다. 주위압력이 감소되는 경우에 터보장치를 파괴시키는 터보회전수의 과증가가 발생되지 않도록 하기 위해서, 센서에 의해서 주위압력을 감지하고, 이에 따라서 제어를 위한 터보압력-규정값이 감소한다.
독일특허 DE 43 02 339 A1호에 따라 정밀도를 요구하는 연료분사량은 온도, 압력과 같은 운전특성치에 의해 설정된다. 터보장치를 장착한 - 특히 자동점화(self-ignition, 보통 디젤엔진의 경우)되는 - 내연기관의 터보공기온도는 주위온도, 주위압력 그리고 터보압력으로 부터 얻게 된다.
본발명의 목적은 도입부에서 이미 기술한, 운전특성치를 감지하기 위해 가능한 작은 갯수의 센서로 이루어진 장치와 방법를 제공하는 것이며, 이러한 장치와 방법으로 부터 터보장치의 보호기능을 달성한다.
본발명은 내연기관의 터보장치(turbo supercharger)를 터보회전수의 증가로 인한 파괴에서 보호하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.
도 1은 터보장치를 포함한 내연기관의 블록회로도를 도시한 도면,
도 2는 터보장치의 회전수를 제한하기 위한 제어장치의 기능 다이어그램을 도시한 도면.
상기 과제는 청구항 1항 또는 6항에 의해서 다음과 같이, 즉 터보압력, 모터회전수와 가속페달위치에 상응한 기본 연료량값에 따른 터보의 공기 흡입압력의 특성곡선을 유도하고, 유도된 공기 흡입압력에 따라서 내연기관에서 측정된 연료량의 한계값을 얻음으로써 해결된다. 이러한 사실로 또다른 운전특성치로부터 나온 공기 흡입압력이 특성곡성에서 유도되기 때문에 공기흡입압력용 센서가 더이상 필요하지 않게 된다.
공기흡입압력에 따라서 내연기관에서 측정된 연료량을 제한하므로써, 터보장치의 공기 흡입압력을 감소시켜, 자신의 임계 회전수를 초과하지 못하도록 하고 있다. 연료량이 감소하므로써 터빈장치의 터빈과 관련된 전체 에너지는 배기로에서 감소하게 된다. 이에 따라서 임계 터보회전수를 초과하지 못한다. 이러한 기능으로 터보장치는 주위압력의 감소(예를 들어 경사진 산을 오를 때) 또는 공기필터의 오염에 의해서 발생되는 공기 흡입압력이 감소되어, 고유의 임계 회전수를 초과하여 발생되는 고장(곧 파괴)에서 보호된다.
종속항에 따라서 터보전 공기흡입로에 장치되는 공기필터의 주위압력은 부가적으로 측정되며, 따라서 측정된 주위압력과 공기흡입압력사이의 편차로 부터 공기필터의 오염이 있는지를 감지하게 된다.
도면에 도시된 실시예에 따라서 본발명은 다음과 같이 상세히 설명한다.
도 1의 개념적인 블록회로도에서 도시한 것과 같이, 내연기관(1)은, 특히 하나의 자동점화식 내연기관- 자신의 흡입로(2)에서 하나의 압축기(compressor)(3)와 배기로(4)에서는 배기가스터보의 터빈(5)를 구비하고 있다. 동시에 터빈(5)의 바이패스(by-pass)로에는 바이패스 밸브(6)가 여기서 상세히 기술되지 않은 터보장치의 제어 또는 조정을 위해서 장착되어 있다. 내연기관에서 하나의 센서(7)는 터보압력(PL)을 결정하기 위해서 배치된다. 흡입로(2)에서와 압축기(3)의 흡입측에는 공기필터(9)가 있으며, 공기필터전에 하나의 센서(10)가 주위압력(AT)을 측정하기 위해서 장착된다. 제어장치(11)로 이미 기술한 운전특성값, 즉 모터회전수(n), 터보압력(PL), 주위압력(AT) 그밖에 페달위치와 상응한 기본 연료량값(OK)이 송출된다. 도 2에 따라 이미 설명된 것 처럼 제어장치(11)는 모든 기술된 입력-운전특성값으로부터 하나의 측정된 연료량(QK')를 얻을 수 있으며, 이때의 연료량(QK')은 분사장치(12)로 운송된다.
도 2에 도시한 것 처럼, 제어장치는 하나의 특성곡선(20)을 가지고 있으며, 이 특성곡선으로 부터 터보압력(PL), 모터 회전수(n) 그리고 운전페달에 상응한 연료량의 설정(QK)에 따라서 공기 흡입압력(AL)은 공기필터(9)과 압축기(3) 사이에서 유도된다. 이때의 측정에 의해서 결정될 수 없는 공기 흡입압력(AL)은 또다른 특성곡선(21)에 따라 송출되고, 이때의 특성곡선(21)으로부터 공기 흡입압력과 모터 회전수(n)에 따라서 내연기관에 연료량 할당을 위한 제 1 한계값(QKG1)이 결정된다. 공기 흡입압력의 크기는 예를 들어서 경사진 산을 오를 때 주위압력에 따라 변경된다. 그리고 공기필터의 오염은 공기 흡입압력의 감소를 가져온다. 공기 흡입압력에 따라 연료량이 측정되면 터보장치는 공기필터 오염에 따른 회전수의 초과를 방지할 수 있다.
자동점화식 내연기관에 있어서 매연특성곡선(22)이 구비되어 있으며, 매연특성곡선으로 부터 터보압력(PL)과 모터회전수(n)에 따라서 연료량을 측정하기 위한 제2 한계값(QKG2)이 유도된다.
접속블록(23)에서 흡입로(2)에서의 공기필터(9)전에 측정된 주위압력(AT)와 공기필터(9)후의 특성곡선(20)으로 부터 판독되는 공기 흡입압력(AL)과의 편차가 발생하게 된다. 공기필터의 오염으로 인한 편차는 설정된 한계값을 초과하게 된다. 흡입압력(AL)과 주위압력(AT) 사이의 편차에 대한 설정 한계값을 초과하는 경우에 접속블록(23)에 의해 자동차의 광학 신호화면(24)이 제어된다.
내연기관에 연료량을 할당하기 위한 두 기술된 한계값(QKG1, QKG2)은 연료량설정값(QK)과 함께 운전페달위치를 통해 최소선택을 위해서 접속회로(25)로 송출된다. 기준 연료량값(QK)은 접속블록(26)에서 모터회전수(n)와 운전페달위치(27)의 출력신호(FP)에 따라서 생성된다. 3개의 입력값(QKG1, QKG2, QK)의 각각의 값마다 최소한의 할당된 연료량을 필요로 하며, 이어서 내연기관(1)의 연료분사장치(12)를 제어하는 출력신호(QK')로 된다.
기술된 배치는 연료가 할당되는 경우에 주위압력이 감소되는 것 뿐만아니라 매연에 따른 공기필터의 오염을 고려하여야 한다. 상기 3개의 보호기능은 터보장치가 회전수가 증가되므로써 파괴되는 위험을 상당히 줄일 수 있다. 그러나 어떠한 경우라도 3개의 모든 보호기능이 모두 사용될 수는 없다.

Claims (6)

  1. 회전수 초과에 의한 내연기관의 터보장치의 파괴에 대해 보호하기 위한 방법에 있어서, 터보압력(PL), 모터회전수(N)와 운전페달위치(FP)에 상응한 연료량의 설정(QK)에 따른 특성곡선(20)으로 부터 터보(3, 5)의 공기흡입압력(AL)이 유도되며, 이러한 공기흡입압력(AL)에 따라 내연기관(1)에 연료량(QK')을 할당하기 위한 한계값(QKG1)이 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 터보압력(PL)과 모터 회전수(n)에 따른 매연특성곡선(22)로 부터 연료량(QK')을 위한 제2 한계값(QKG2)이 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주위압력(AT)가 공기흡입로(2) 앞에서 측정되며, 또한 이때의 공기필터(2)는 터보(3) 앞에 장치되며, 그리고 공기오염을 인식하기 위해서 측정된 주위압력(AT)과 공기흡입압력(AL) 사이에 편차가 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한항에 있어서, 기준연료량(QK)와 공기흡입압력 특성곡선(21)과 매연특성곡선(22)으로 부터 유도된 적어도 두개의 한계값(QKG1, QKG2)으로 부터 연료량(QK)를 위한 하나의 최소선택(25)이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 회전수 초과에 의한 내연기관의 터보장치의 파괴에 대해 보호하기 위한 장치에 있어서,
    특성곡선(20)이 구비되어 있으며, 이 특성곡선(20)으로 부터 터보압력(PL), 모터회전수(n)와 운전페달위치(FP)에 상응한 기준연료량(QK)에 따라서 터보(3, 5)의 공기 흡입압력(AL)이 유도되며, 공기흡입압력(AL)에 따라서 내연기관에 연료량(QK')의 할당을 위해 한계값(QKG1)을 결정하는 수단(21)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 압력센서(10)가 구비되어 있으며, 이때의 압력센서(10)는 주위압력(AT)를 공기필터(9) 앞에서 측정하고, 또한 공기필터(9)는 공기 흡입로(2)에서 터보(3) 앞에 장치되어 있으며, 그리고 측정된 주위압력(AT)와 공기흡입압력(AL) 사이에 편차(DI)를 발생하며, 증폭값을 초과하는 편차(DI)의 경우에 공기필터(9)의 오염을 신호처리하는 수단(21)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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