KR20010065989A - Turbo charger apparatus having supercharing control fuction - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A turbo charger system with a supercharging pressure control function is provided to prevent increase of supercharging pressure by mechanically shutting off driving force of a blower in increasing the supercharging pressure supplied to a cylinder with simple modification of structure. CONSTITUTION: A turbocharger regulating supercharging pressure comprises: a turbine(2) rotated by energy of exhaust gas and installed in an exhaust pipe; a turbine rotating shaft(3) supporting the turbine to rotate; a blower(8) in an intake pipe pressurizing air and supplying to a cylinder; a blower rotating shaft(6) supporting the blower to rotate, and contacting to the turbine rotating shaft with moving axially; a pressure plate(11) fixed near a contact end of the blower rotating shaft; a bypass conduit(12) connected to the intake pipe flowing supercharging air and contacted to the pressure plate; and an elastic spring(14) supporting the pressure plate against the supercharging pressure through the bypass conduit. The supercharging pressure is regulated with mechanically shutting off power transmission of the turbine rotating shaft by moving the blower and the blower rotating shaft in case of the supercharging pressure against the pressure plate to be over the reference value. The turbocharger uses an engine room of simple structure efficiently.

Description

과급압 제어 기능을 갖는 터보차저 장치{Turbo charger apparatus having supercharing control fuction}Turbocharger apparatus having supercharge control function {Turbo charger apparatus having supercharing control fuction}

본 발명은 과급압 제어 기능을 갖는 터보차저 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a turbocharger device having a boost pressure control function.

엔진은 실린더내에 연료를 공급하여 연소시키므로써 동력을 얻는바, 이때 연료의 연소를 위하여는 공기의 공급을 필요로 한다.The engine obtains power by supplying fuel in a cylinder to combust it. At this time, air is required for combustion of fuel.

엔진이 높은 출력을 얻기 위해서는 많은 량의 연료의 연소가 필요하며, 이를 위해서는 더 많은 공기의 공급이 요구된다.The engine needs to burn a lot of fuel to get high power, which requires more air supply.

이때문에 대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입(과급)하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량의 공기 충전이 가능하여 이것에 맞추어 연료의 분사량을 증가시키므로써 엔진의 출력을 향상시키게 된다.Therefore, when air is charged (charged) to the engine at a pressure higher than atmospheric pressure, a large amount of air can be filled even in an engine having the same displacement, thereby increasing the injection amount of fuel accordingly, thereby improving the engine output.

엔진에 과급 공기를 공급하기 위한 장치로는 일반적으로 도 3에 도시하는 것과 같이 배기가스의 유동에너지를 이용하여 터빈(21)을 회전시키고, 터빈(21)과 동축으로 연결되어 회전하는 블로어(22)를 회전시켜, 이 블로어(22)에 의해 공기를 흡입한 후 가압하여 실린더(23)에 보내게 되는 터보차저 장치를 사용하고 있다.As a device for supplying the boost air to the engine, as shown in FIG. 3, a blower 22 which rotates the turbine 21 using the flow energy of the exhaust gas and which is coaxially connected to the turbine 21 and rotates ), A turbocharger is used in which air is sucked by the blower 22 and then pressurized and sent to the cylinder 23.

이 터보차저 장치는 실린더(23)로부터 연소되어 배출되는 배기가스량과 배기압이 증가하면 터빈(21)의 회전수도 높아지게 되며, 동시에 블로어(22)의 회전수가 증가하여 더욱 많은 공기를 가압하여 실린더(23)로 보내게 되므로써 엔진의 출력을 높일 수 있으나, 과급압력이 필요이상 높아지게 되는 경우에는 불필요한 연료의 낭비 및 장치의 무리로 인한 손상등을 가져오게 되므로 도시된 것과 같이 흡기계측과 배기계측에 각각 바이패스 관로(24)(25)를 설치하고 각 바이패스관로(24)(25)상에는 안전밸브(26)(27)를 설치하고 있다.This turbocharger increases the rotational speed of the turbine 21 when the amount of exhaust gas and the exhaust pressure which are combusted and discharged from the cylinder 23 increases, and at the same time, the rotational speed of the blower 22 increases and pressurizes more air to the cylinder ( 23) the engine output can be increased, but if the boost pressure becomes higher than necessary, it will cause unnecessary fuel waste and damage due to the overload of equipment. Bypass pipes 24 and 25 are provided, and safety valves 26 and 27 are provided on each bypass pipe 24 and 25.

이로써 배기가스압이 규정치 이상 높아지면 과급압의 급상승을 가져오게 되므로 이를 방지하기 위해서 바이패스 관로(25)의 안전밸브(27)가 열리게 되고 배기가스는 터빈(21)을 거치지 아니하고 우회로인 바이패스 관로(25)를 통하여 배출되므로 과급압 상승을 방지하게 되며, 또 흡기측의 과급압력 자체가 과도하게 상승하면 바이패스 관로(24)상의 안전밸브(26)가 열려 과급공기가 에어크리너(28)측으로 순환하므로써 실린더(23)에 공급되는 과급압을 적정치로 유지토록 하고 있다.As a result, when the exhaust gas pressure rises above the prescribed value, a sudden increase in the boost pressure is caused. Therefore, the safety valve 27 of the bypass pipe 25 is opened to prevent the exhaust gas, and the exhaust gas bypasses the turbine 21 and bypasses the bypass pipe. Since it is discharged through the (25) to prevent the increase in the boost pressure, and if the boost pressure itself on the intake side rises excessively, the safety valve 26 on the bypass line 24 is opened, the charge air to the air cleaner 28 side. By circulating, the boost pressure supplied to the cylinder 23 is maintained at an appropriate value.

그러나 장치의 과열 및 과급압의 급상승을 방지하기 위해서는 도시된 것 처럼 바이패스 관로(24)(25)와 솔레노이드에 의해 작동하는 릴리프밸브(26)(27)들을 설치하여야 하므로 그 구조가 매우 복잡해 진다는 단점이 있다.However, in order to prevent the overheating of the device and the sudden rise of the boost pressure, the bypass pipes 24 and 25 and relief valves 26 and 27 actuated by the solenoid must be installed as shown in the drawing, which makes the structure very complicated. Has its drawbacks.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 간단한 구조변경으로 실린더에 공급되는 과급압력이 규정압 이상으로 상승시 블로어의 구동력 전달을 기계적으로 차단하므로써 과급압의 급상승을 방지하는 과급압 제어기능을 갖는 터보차저 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above, and its object is to provide a simple structure change to prevent sudden increase of the boost pressure by mechanically blocking the transmission of the driving force of the blower when the boost pressure supplied to the cylinder rises above the prescribed pressure. It is to provide a turbocharger device having a boost pressure control function.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배기가스의 유동에너지에 의해 회전하도록 배기관의 도중에 설치되는 터빈과;In order to achieve the above object, the present invention includes a turbine installed in the middle of the exhaust pipe to rotate by the flow energy of the exhaust gas;

그 터빈을 회전가능하게 지지하는 터빈회전축과;A turbine rotating shaft rotatably supporting the turbine;

흡기관의 도중에 설치되어 공기를 흡입가압하여 실린더에 급송하는 블로어와;A blower which is installed in the middle of the intake pipe and sucks and pressurizes the air to feed the cylinder;

그 블로어를 회전가능하게 지지하며, 또한 축방향으로 이동이 허용되므로써 그 이동에 의해 상기 터빈회전축과 접속되거나 또는 접속해제되는 블로어 회전축과;A blower rotary shaft rotatably supporting the blower and being connected to or disconnected from the turbine rotary shaft by the movement by allowing movement in the axial direction;

상기 블로어 회전축의 접속 단부 가까이에 고정 설치되는 압력판과;A pressure plate fixed near the connection end of the blower rotation shaft;

과급공기가 급송되는 흡기관에 일단이 연통하며, 타단은 상기 압력판에 접하는 바이패스관로와;One end is in communication with the intake pipe through which the charge air is supplied, and the other end is a bypass pipe line in contact with the pressure plate;

상기 바이패스 관로를 통해 압력판에 작용하는 과급압에 대향하여 설정된 기준 압력값에 해당하는 탄성력으로 탄발토록 상기 압력판을 지지하는 탄성스프링으로 구성되어 있는 과급압제어 기능을 갖는 터보차저 장치 임을 특징으로 하고 있다.Characterized in that the turbocharger having a boost pressure control function consisting of an elastic spring to support the pressure plate to the elastic force corresponding to the reference pressure value set against the boost pressure acting on the pressure plate through the bypass pipe. have.

이와같은 구성에 의하면 과급압이 설정치 이상으로 상승하면 바이패스관로를 통해 압력판에 작용하는 힘이 압력판을 탄발 지지하는 탄발스프링의 탄발력을 보다 커지게 되므로 그 힘에 의해 블로어 회전축을 이동(도시 상태에서는 좌측 방향으로 이동)시켜 터빈 회전축과의 접속이 끊어지게 되므로써 블로어의 회전구동이 멈추어 과급압이 저하되어지게 된다.According to this configuration, when the boost pressure rises above the set value, the force acting on the pressure plate through the bypass pipe increases the repulsion force of the bullet spring supporting the pressure plate. In the leftward direction), the connection with the turbine rotation shaft is cut off, and thus the blower stops rotating and the supercharge pressure is lowered.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저 장치의 동력 접속 상태를 나타내는 도면1 is a view showing a power connection state of the turbocharger device according to the present invention.

도 2는 본 발명 터보차저 장치의 과급압 이상시에 동력 차단 상태를 나타내는 도면2 is a diagram showing a power cut-off state at the time of an abnormal pressure increase in the turbocharger device of the present invention.

도 3은 종래의 터보차저 장치3 is a conventional turbocharger device

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 : 배기관 2 : 터빈1: exhaust pipe 2: turbine

3 : 터빈회전축 5 : 접속홈3: turbine shaft 5: connection groove

6 : 블로어회전축 8 : 블로어6: blower rotary shaft 8: blower

9 : 흡기관 11 : 압력판9 intake pipe 11 pressure plate

12 : 바이패스 관로 14 : 탄발스프링12: Bypass line 14: Tanbal spring

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 터보차저 장치를 나타내는 도면으로 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 안내하는 배기관(1)의 도중에는 배기가스가 배출될 때의 유동에너지에 의해 회전구동되는 터빈(2)이 설치되고, 이 터빈(2)은 터빈 회전축(3)에 고정되어 있다.1 is a view showing a turbocharger of the present invention, in the middle of an exhaust pipe 1 for guiding exhaust gas discharged from an engine, a turbine 2 which is rotationally driven by flow energy when exhaust gas is discharged, The turbine 2 is fixed to the turbine rotation shaft 3.

터빈회전축(3)은 베어링(4)에 의해 회전가능하게 지지되어 있으며, 터빈 회전축(3)의 단부에는 다각형의 구멍으로 된 접속홈(5)이 형성되어 있다.The turbine shaft 3 is rotatably supported by a bearing 4, and a connection groove 5 made of a polygonal hole is formed at the end of the turbine shaft 3.

이 접속홈(5)에는 블로어 회전축(6)의 일단(6a, 접속홈과 같은 다각 형상의막대)이 끼워져 접속되며, 블로어 회전축(6)은 베어링(7)에 의해 회전가능하게 저지되고 있을 뿐 아니라 축방향으로 이동이 가능하다.One end 6a of the blower rotary shaft 6 (a polygonal rod such as a connecting groove) is inserted into the connecting groove 5, and the blower rotary shaft 6 is only blocked by the bearing 7 so as to be rotatable. It is also possible to move in the axial direction.

이 블로어 회전축(6)의 타단에는 블로어(8)가 고정 설치되고, 그 블로어(8)는 흡기관(9)의 도중에 설치되어 에어크리너(10)로부터 공기가 유입되도록 되어 있다.A blower 8 is fixedly installed at the other end of the blower rotary shaft 6, and the blower 8 is provided in the middle of the intake pipe 9 to allow air to flow from the air cleaner 10.

그리고 블로어 회전축(6)의 접속단부(6a) 가까이에는 원판으로 된 압력판(11)이 고정 설치되어 있고, 압력판(11)은 바이패스 관로(12)의 일단인 출구부(12a)를 막고 있다.A pressure plate 11 made of a disc is fixedly installed near the connection end 6a of the blower rotary shaft 6, and the pressure plate 11 blocks the outlet portion 12a, which is one end of the bypass pipe 12.

상기 바이패스 관로(12)의 타단인 입구부(12b)는 실린더(도시 생략)측에 접속되는 배기관(9)에 연통되어 있어, 배기관(9)내의 압력이 바이패스 관로(12)를 통하여 압력판(11)에 작용한다.The inlet 12b, which is the other end of the bypass pipe 12, is in communication with the exhaust pipe 9 connected to the cylinder (not shown) side, so that the pressure in the exhaust pipe 9 is passed through the bypass pipe 12. It acts on (11).

상기 압력판(11)은 고정 지지벽(13)과의 사이에서 탄발하는 탄발스프링(14)에 의해 상기 바이패스 관로(12)의 출구부(12a)를 막고 있다.The pressure plate 11 blocks the outlet portion 12a of the bypass conduit 12 by a shot spring 14 that is elastically spaced between the fixed support wall 13.

다시말해 바이패스 관로(12)내에 작용하는 과급압력에 대항하여 탄발스프링(14)이 탄발지지하고 있으며, 탄발스프링(14)의 탄성력은 블로어(8)에 의해 과급되는 과급압의 적정치 압력값(허용되는 상한 압력값)에 맞추어 설계된다.In other words, the ball spring 14 is elastically supported against the boost pressure acting in the bypass pipe 12, and the elastic force of the ball spring 14 is a proper pressure value of the boost pressure supercharged by the blower 8. It is designed according to (acceptable upper limit pressure value).

이와같은 본 발명의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention as follows.

배기관(1)을 통해 배기가스가 배출되면, 그 유동에너지에 의해 터빈(2)이 회전하게 되며, 터빈의 회전력은 터빈 회전축(3)과 그에 접속된 블로어 회전축(6)을 통해 블로어(8)를 회전시킨다.When the exhaust gas is discharged through the exhaust pipe 1, the turbine 2 rotates by the flow energy, and the rotational force of the turbine blows through the turbine rotation shaft 3 and the blower rotation shaft 6 connected thereto. Rotate

블로어(8)의 회전에 의해 에어크리너(10)로부터 외부 공기를 흡입하여 가압한 후 흡기관(9)을 통해 실린더(도시생략)에 과급된 공기를 공급하게 된다.The external air is sucked and pressurized by the air cleaner 10 by the rotation of the blower 8, and the supercharged air is supplied to the cylinder (not shown) through the intake pipe 9.

그러나 배기가스량이 많아져 터빈(2)과 블로어(8)가 고속 회전하여 흡기관(9)을 통해 공급되는 과급공기압이 기준치 이상으로 높아지면, 바이패스 관로(12)를 통해 압력판(11)에 작용하는 힘이 압력판(11)을 탄발지지하는 탄발스프링(14)의 탄성력보다 커져, 압력판(11)을 고정하고 있는 블로어 회전축(6)은 도시된 상태를 기준으로는 좌측, 즉 터빈(2)과 대향되는 반대측 방향을 향해 이동하게 되며, 그 슬라이딩 이동에 의해 터빈회전축(3)의 접속홈(5)에 끼워져 계합되어 있던 블로어 회전축(6)의 단부(6a)가 빠지게 되므로써 터빈 회전축(3)으로부터 전달되던 회전 구동력이 차단되어 블로어(8)의 회전 구동은 멈추게 된다.However, when the amount of exhaust gas increases and the turbo 2 and blower 8 rotate at high speed and the boost air pressure supplied through the intake pipe 9 becomes higher than the reference value, the pressure plate 11 is passed through the bypass pipe 12. The acting force is larger than the elastic force of the carbon spring 14 which supports the pressure plate 11 so that the blower rotary shaft 6 holding the pressure plate 11 is on the left side of the illustrated state, that is, the turbine 2. And the end of the blower rotary shaft 6 engaged with the connecting groove 5 of the turbine rotary shaft 3 by the sliding movement of the turbine shaft (3) The rotational driving force transmitted from the block is cut off, and the rotational driving of the blower 8 is stopped.

블로어(8)가 회전 구동을 멈추면, 과급 작용도 멈추고 실린더의 흡기 부압에 의해서만 공기가 흡입되므로 흡기관(9)내의 압력은 저하된다.When the blower 8 stops rotational driving, the supercharging action is also stopped and air is sucked only by the intake negative pressure of the cylinder, so the pressure in the intake pipe 9 is lowered.

압력이 설정치 보다 저하되면, 탄발스프링(14)의 탄성력에 의해 압력판(11)이 슬라이딩 이동하여 바이패스 관로(12)의 출구(12a)를 차단하게 되며, 그 상태에서 블로어 회전축(6)의 접속 단부(6a)는 터빈회전축(3)의 접속홈(5)내에 끼워져 양측(3)(6)이 다시 연결되어진다.When the pressure is lower than the set value, the pressure plate 11 is slid by the elastic force of the ball spring 14 to block the outlet 12a of the bypass pipe 12, and in this state, the blower rotary shaft 6 is connected. The end 6a is fitted in the connecting groove 5 of the turbine rotation shaft 3 so that both sides 3 and 6 are connected again.

이에따라 다시 블로어(8)가 회전 구동되어 과급 공기를 공급하게 되는 것이며, 다시 과급 공기압이 기준치 이상 높아지면 그 압력에 의해 양축(3)(6)이 분리되어 블로어 구동을 위한 동력 전달을 기계적으로 차단하게 되는 것이다.Accordingly, the blower 8 is rotated again to supply the boost air, and when the boost air pressure is higher than the reference value, both shafts 3 and 6 are separated by the pressure to mechanically block power transmission for driving the blower. Will be done.

이상과 같은 본 발명에 의하면 바이패스 관로를 통하여 압력판에 작용하는 과급 압력이 기준치 이상으로 높아지면 블로어 및 블로어 회전축을 이동시켜 터빈 회전축과의 동력 접속을 기계적으로 단절토록 하므로써 과급 압력의 조정이 가능하며, 이러한 구조는 종래 흡기관과 배기관 양쪽에 바이패스 관로를 마련하고 각각의 바이패스 관로에 전기적 솔레노이드 작동 방식에 의해 작동되는 안전 밸브들을 설치하는 방식에 비해 그 구조가 간단하고 좁은 엔진룸의 공간을 효율적으로 활용토록 만드는 효과가 있다.According to the present invention as described above, when the boost pressure acting on the pressure plate through the bypass pipe becomes higher than the reference value, the boost pressure can be adjusted by mechanically disconnecting the power connection with the turbine rotation shaft by moving the blower and the blower rotation shaft. This structure is simpler than the conventional method of providing bypass pipes on both intake pipes and exhaust pipes, and installing safety valves operated by electric solenoid operation in each bypass pipe. It is effective to make effective use.

Claims (1)

배기가스의 유동에너지에 의해 회전하도록 배기관의 도중에 설치되는 터빈과;A turbine installed in the middle of the exhaust pipe so as to rotate by the flow energy of the exhaust gas; 그 터빈을 회전가능하게 지지하는 터빈회전축과;A turbine rotating shaft rotatably supporting the turbine; 흡기관의 도중에 설치되어 공기를 흡입가압하여 실린더에 급송하는 블로어와;A blower which is installed in the middle of the intake pipe and sucks and pressurizes the air to feed the cylinder; 그 블로어를 회전가능하게 지지하며, 또한 축방향으로 이동이 허용되므로써 그 이동에 의해 상기 터빈회전축과 접속되거나 또는 접속해제되는 블로어 회전축과;A blower rotary shaft rotatably supporting the blower and being connected to or disconnected from the turbine rotary shaft by the movement by allowing movement in the axial direction; 상기 블로어 회전축의 접속 단부 가까이에 고정 설치되는 압력판과;A pressure plate fixed near the connection end of the blower rotation shaft; 과급공기가 급송되는 흡기관에 일단이 연통하며, 타단은 상기 압력판에 접하는 바이패스관로와;One end is in communication with the intake pipe through which the charge air is supplied, and the other end is a bypass pipe line in contact with the pressure plate; 상기 바이패스 관로를 통해 압력판에 작용하는 과급압에 대향하여 설정된 기준 압력값에 해당하는 탄성력으로 탄발토록 상기 압력판을 지지하는 탄성스프링으로 구성되어 있는 과급압제어 기능을 갖는 터보차저 장치 임을 특징으로 하는 과급압 제어기능을 갖는 터보차저 장치.Characterized in that the turbocharger having a boost pressure control function consisting of an elastic spring for supporting the pressure plate to the elastic force corresponding to the reference pressure value set against the boost pressure acting on the pressure plate through the bypass pipe. Turbocharger with boost pressure control.
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