KR20010059162A - 터보 차저 엔진 - Google Patents

Abstract

터보 차저 엔진(turbo charger engine)이 개시된다. 개시된 터보 차저 엔진은, 흡기 및 배기 매니폴드가 구비된 엔진과; 상기 흡기 매니폴드로 공기가 유입될 수 있도록 설치된 흡기관과; 상기 엔진으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되도록 상기 배기가스가 배출되는 상기 엔진의 배기 파이프의 일측에 설치된 터보 차저와; 상기 터보 차저에 의해 구동되어 상기 공기를 고온 및 고압으로 압축하도록 설치된 압축기와; 상기 압축기에 의해 압축된 공기를 냉각시키고 냉각된 공기가 상기 엔진으로 공급되도록 상기 엔진과 연결 설치된 인터쿨러와; 상기 인터쿨러와 상기 흡기 매니폴드에 연결되어 공기가 상기 인터쿨러로부터 상기 흡기 매니폴드로 유입되도록 공기의 유량을 제어하는 스로틀 바디와; 상기 스로틀 바디와 상기 인터쿨러 사이에 설치되어 터보 래그와 쇼크 노이즈를 방지하기 위한 보조밸브와; 상기 보조밸브를 제어하여 작동시키기 위해 상기 보조밸브와 연결 설치된 제어수단과; 상기 보조밸브와 상기 흡기관을 연결하는 연결관;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 터보 래그와 쇼크 노이즈가 방지되는 이점이 있다.

Description

터보 차저 엔진{TURBO CHARGER ENGINE}

본 발명은 터보 차저 엔진(turbo charger engine)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보 래그(turbo lag) 및 쇼크 노이즈(shock noise)를 방지하기 위해 그 구조가 개선된 터보 차저 엔진에 관한 것이다.

일반적인 엔진에 출력 향상을 위해 터보 차저와 인터쿨러(inter-cooler)가 설치된 것이 엔진이 터보 차저 엔진 또는 티시아이(TCI)엔진이라 한다.

터보 차저는 배기 가스의 에너지로 터빈을 돌려 그것에 직결되어 있는 압축기로 흡입 공기를 압축하여 높은 출력을 끌어내고 있다. 그 때문에 감속한 상태로부터 가속 페달을 밟아도 압축기가 즉시 고속 회전으로는 되지 않는다. 상기 가속 페달을 밟음으로써 힘이 좋아진 엔진으로부터 힘이 좋은 배기 가스가 나와서 터빈을 돌리고 이것이 압축기에 전달되어야 터보의 효과가 나오기 때문이다. 이와 같이 가속 페달을 밟아도 즉시 강력한 응답이 보이지 않고, 약간의 시간적인 지연이 일어나는데, 이것을 터보 래그 또는 타임 래그라 한다.

다시 말해, 터보 차저 엔진은 중속 및 고속 영역에서는 출력을 향상시킬 수 있으나, 저속 영역에서는 터보 차저가 장착된 엔진의 단점인 터보 래그(turbo lag) 현상으로 자연 흡기 엔진 또는 엔에이(NA ;Naturally Aspirated) 엔진이라 불리는 일반 엔진에 비해 오히려 출력이 감소되는 현상이 발생한다.

이러한 터보 래그를 작게 하는 수단으로써, 될 수 있는 한 가벼운 터빈을 쓰거나, 감속시에 발생하는 흡기측의 압력 상승을 억제하여 이것을 터빈쪽에 리사이클 시켜서 회전 저하를 억제하는 방식 또는 레이싱 카와 같은 작은 터빈을 2개 사용하는 등의 방법을 쓰고 있다.

이와 같이 터보 래그는 터보 차저 엔진에서 흔히 나타나는 문제점이고, 또한 스로틀을 급히 닫을 때 챠징된 공기의 역류 및 스로틀 밸브측의 누출(leakage)에 의해 노이즈가 발생되며, 이는 운전성 및 운전감에 상당한 역기능으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 터보 래그 및 감속시 쇼크 노이즈가 방지되도록 한 터보 차저 엔진을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터보 차저 엔진의 구성을 나타낸 개략도.

도 2는 도 1에 채용된 보조밸브의 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31. 스로틀 바디

32. 보조밸브

33. 연결관

34. 액츄에이터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보 차저 엔진은, 흡기 및 배기 매니폴드가 구비된 엔진과; 상기 흡기 매니폴드로 공기가 유입될 수 있도록 설치된 흡기관과; 상기 엔진으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되도록 상기 배기가스가 배출되는 상기 엔진의 배기 파이프의 일측에 설치된 터보 차저와; 상기 터보 차저에 의해 구동되어 상기 공기를 고온 및 고압으로 압축하도록 설치된 압축기와; 상기 압축기에 의해 압축된 공기를 냉각시키고 냉각된 공기가 상기 엔진으로 공급되도록 상기 엔진과 연결 설치된 인터쿨러와; 상기 인터쿨러와 상기 흡기 매니폴드에 연결되어 공기가 상기 인터쿨러로부터 상기 흡기 매니폴드로 유입되도록 공기의 유량을 제어하는 스로틀 바디와; 상기 스로틀 바디와 상기 인터쿨러 사이에 설치되어 터보 래그와 쇼크 노이즈를 방지하기 위한 보조밸브와; 상기 보조밸브를 제어하여 작동시키기 위해 상기 보조밸브와 연결 설치된 제어수단과; 상기 보조밸브와 상기 흡기관을 연결하는 연결관;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 제어 밸브에 연결되어 상기 제어 밸브를 작동되도록 제어하는 액츄에이터와; 상기 액츄에이터에 작동 신호를 보내어 작동되도록 하는 ECU;를 포함하여 된다.

여기서, 상기 제어 밸브에는 상기 액츄에이터와 연결되어 상기 제어 밸브가 제어되도록 하는 레버가 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 터보 차저 엔진은, 일반적으로 터보 차저가 설치된 엔진의 회전수가 낮을 때 발생되는 터보 래그 현상이나, 스로틀을 급히 닫을 때 챠징된 공기의 역류 및 스로틀 밸브 측의 누출에 의해 발생되는 노이즈를 방지하기 위한 것으로 그 구성을 상술하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 터보 차저 엔진의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 터보 차저 엔진은, 흡기 매니폴드(17) 및 배기 매니폴드(12)가 구비된 엔진(11)과, 상기 흡기 매니폴드(17)로 공기가 유입될 수 있도록 설치된 흡기 호스(intake hose) 또는 흡기관(18)과, 상기 엔진(11)으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되도록 배기가스가 배출되는 엔진(1)의 배기 파이프(19)의 일측에 설치된 터보 차저(13)와, 상기 터보 차저(13)에 의해 구동되어 공기를 고온 및 고압으로 압축하도록 설치된 압축기(compressor)(14)와, 상기 압축기(14)에 의해 압축된 공기를 냉각시키고 냉각된 공기가 상기 엔진(11)으로 공급되도록 엔진(11)과 연결 설치된 인터쿨러(16)와, 상기 인터쿨러(16)와 엔진의 흡기 매니폴드(17)에 연결되어 공기가 인터쿨러(16)로부터 상기 흡기 매니폴드(17)로 유입될 때 공기의 유량을 제어하는 스로틀 바디(31)와, 상기 스로틀 바디(31)와 인터쿨러(16) 사이에 설치되어 터보 래그와 쇼크 노이즈를 방지하기 위한 보조밸브(32)와, 상기 보조밸브(32)를 제어하여 작동되도록 이 제어 밸브(32)와 연결 설치된 제어수단과, 상기 보조밸브(32)와 상기 흡기관(18)을 연결하는 연결 호스 또는 연결관(33)을 포함하여 구성된다.

상기 제어수단은, 상기 보조밸브(32)를 제어하여 작동되도록 이 보조밸브의 일측에 연결된 액츄에이터(34)와, 상기 액츄에이터(34)에 작동 신호를 보내 작동되도록 하는 ECU(Electronic Control Unit)(24)로 이루어진다. 상기 보조밸브(32)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 이 보조밸브(32)가 제어되도록 하는 레버(32a)가 상기 액츄에이터(34)와 연결 설치된다.

한편 도 1에서 설명되지 않은 참조부호 21, 22, 23은 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation) 밸브 및 파이프, 소음기(muffler)를 나타낸 것이고, 그리고 ECU(24)는 엔진 및 기타 다른 장치들에 연결되어 이들을 제어한다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 터보 차저 엔진의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 터보 차저 엔진의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.

도 1, 2를 다시 참조하면, 상기 엔진(11)의 운전 중에 엔진(11)의 배기 매니폴드(12)로부터 배출되는 배기가스의 에너지를 이용해서 터보 차저(13)의 배기 터빈을 회전시키고 이 배기 터빈과 직결된 압축기(14)로 에어 클리너(air cleaner)(15)를 경유하여 유입되는 공기를 고온 및 고압으로 압축시킨다.

이렇게 압축된 공기를 인터쿨러(16)를 통하여 냉각시켜 저온 고압인 공기를 흡기 매니폴드(17)로 보냄으로써 많은 량의 공기를 엔진(11)의 연소실로 보낼 수 있고, 이와 비례해서 연료량을 분사시켜 줄 수 있어서 출력을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 가속시는 스로틀 바디(31)의 스로틀 밸브를 열면 이때 흡입 공기의 응답 지연에 의해 초기에 가속력을 얻지 못하다 차징(charging) 효과에 의해 가속력을 얻는다. 이는 초기에는 압축기(14)에 의한 흡기 저항 유도가 생기며, 후에는 터빈 회전수 증가에 의한 차징 때문이다.

이러한 터보 래그를 해결하기 위해 TPS(Throttle Position Sensor)의 변화가 급격한 가속이라고 판단되면, 이때 액츄에이터(34)에 의해 보조밸브(32)를 열어서 압축기(14)를 통하지 않고(흡기 저항 최소화), 공기가 흡기 매니폴드(17)로 유입된 후, 이 흡기 매니폴드(17) 내의 절대 압력(MAP)의 변화치를 파악하여 변화량이 임의의 값 이상이면 보조밸브(32)를 오프(off)한다. 이를 통해 가속 초기의 미흡한 가속력이 보완된다.

그리고 감속시 발생되는 쇼크 노이즈는 TPS의 변화량(-값)이 감속이라고 판단되면(아이들(idle) 판단) 상기 보조밸브(32)를 온(on)하여 부스팅 압력(boosting pressure)을 떨어뜨려 노이즈 발생을 억제한다.

이러한 보조밸브(32)의 크기(직경) 및 연결관(33)의 길이, 연결관(33) 내 밴츄리(venturi) 삽입 등은 시험에 의해 가속 응답력, 노이즈를 개선할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 터보 차저 엔진은, 가속 초기의 터보 form를 방지하여 가속감이 좋아지고, 노이즈 발생을 억제하여 운전자의 운전감을 좋게 하는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 흡기 및 배기 매니폴드가 구비된 엔진과;

   상기 흡기 매니폴드로 공기가 유입될 수 있도록 설치된 흡기관과;

   상기 엔진으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되도록 상기 배기가스가 배출되는 상기 엔진의 배기 파이프의 일측에 설치된 터보 차저와;

   상기 터보 차저에 의해 구동되어 상기 공기를 고온 및 고압으로 압축하도록 설치된 압축기와;

   상기 압축기에 의해 압축된 공기를 냉각시키고 냉각된 공기가 상기 엔진으로 공급되도록 상기 엔진과 연결 설치된 인터쿨러와;

   상기 인터쿨러와 상기 흡기 매니폴드에 연결되어 공기가 상기 인터쿨러로부터 상기 흡기 매니폴드로 유입되도록 공기의 유량을 제어하는 스로틀 바디와;

   상기 스로틀 바디와 상기 인터쿨러 사이에 설치되어 터보 래그와 쇼크 노이즈를 방지하기 위한 보조밸브와;

   상기 보조밸브를 제어하여 작동시키기 위해 상기 보조밸브와 연결 설치된 제어수단과;

   상기 보조밸브와 상기 흡기관을 연결하는 연결관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 차저 엔진.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은,

   상기 제어 밸브에 연결되어 상기 제어 밸브를 작동되도록 제어하는 액츄에이터와;

   상기 액츄에이터에 작동 신호를 보내어 작동되도록 하는 ECU;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 터보 차저 엔진.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어 밸브에는 상기 액츄에이터와 연결되어 상기 제어 밸브가 제어되도록 하는 레버가 설치된 것을 특징으로 하는 터보 차저 엔진.