KR200178442Y1 - 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환수단 - Google Patents

Abstract

본 고안은 터보-인터쿨러 장착 디젤엔진의 스모그 저감장치용 통로전환수단에 관한 것으로서, 따라서, 엔진 냉각수온의 변화에 따라 작동되는 통로전환수단를 바이패스관에 장착하여, 엔진초기에 압축공기가 적정 온도에 도달하지 않게 되면 인터쿨러를 통과하지 않고 바로 흡기관으로 공급가능하도록 한 장치를 제공하기 위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 고안은 압축기 후 흡기관(6)과 바이패수관(7)의 입구 및 인터쿨러 공기흡입관(6A)의 입구와 결합되는 파이프출구를 가지는 하우징(21)과, 하우징 내에서 인터쿨러 공기흡입관(6A) 및 바이패스관(7)으로 연통되는 출구에 설치된 밸브수단(28, 29)과, 이 밸브수단(28, 29)이 그 어느 하나의 출구를 선택적으로 개방하도록 작동시키는 밸브구동수단(22, 26a, 26b)을 포함하는 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환수단에 있어서, 상기 밸브수단은 상기 인터쿨러 공기흡입관(6A)과 연통되는 출구를 슬라이드 개폐시키는 통로개패관(28)과, 바이패스관(7)과 연통되는 출구를 개폐시키는 포핏밸브(29)로 이루어지고, 이 포핏밸브(29)의 내면 주위로 지지판(27)을 개재하여 피스톤(22)의 작동로드(24)가 결합되고, 포핏밸브(29)의 하단 모서리부와 바이패스출구 격벽(21A) 사이에 스프링(26b)이 설치된 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환수단

본 고안은 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환수단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보-인터쿨러를 장착한 디젤엔진에 있어서 냉각수온의 온도변화에 따라 고온화된 흡입공기가 인터쿨러로 통과하지 못하게 바이패스시켜 바로 흡기매니폴드에 공급함으로써, 엔진의 저온상태에서 발생하는 화이트 스모그 현상을 저감시킬 수 있는 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환수단에 관한 것이다.

오늘날 터보과급 엔진에서 과급공기의 압축에 의한 고온화의 단점을 해소하기 위해 인터쿨러(INTERCOOLER)를 장착하여 과급공기의 냉각에 의해 공기밀도를 증기시키므로써 엔진의 출력을 더욱 증가시켜 가고 있는 경향에 있다.

통상의 인터쿨링 장치는 터보과급기의 압축기를 통과한 고온의 과급공기를 흡개매니폴드 직선에시 냉각시키도록 공냉식 및 수냉식 시스템이 많이 사용되고 있다.

일반적으로 공냉식 시스템이 구조가 단순하고 신뢰성 및 냉각성능이 양호하여 많은 차량에 채택되고 있다. 공냉식 인터쿨링 시스템은 흡기관 중간에 설치된 터보과급기의 압축기 출구가 인터쿨러의 입구로 연결되어 흡기공기를 압축하여 인터쿨리로 공급하고 여기서 냉각된 압축공기는 인터쿨러 출구를 통해 흡기매니폴드로 공급된다. 터보과급기 내의 압축기는 엔진의 배기관 중간에 설치된 터빈의 축과 연걸되어 배기가스의 추진력으로 터빈을 돌려줌에 의해 압축기가 구동된다.

또한, 종래의 공냉식 시스템에는 보통 흡기관을 통해 흡입되는 고온의 압축 공기를 엔진의 가열상태나 주변 온도에 따라 인터쿨러를 통해 냉각시켜 공급하게 되는데, 거울철이나 시동초기와 같이 압축공기를 냉각할 필요가 없을 때에는 바로 흡기관으로 압축공기를 공급할 수 있도록 바이패스시켜서 사용하도록 구성되어 있다.

그러나, 이와 같은 인터쿨링 시스템은 압축공기를 바이패스 시키기 위해 인터쿨러의 입출구 사이에 바이패스관을 구비하되, 압축공기가 인터쿨러를 통과시켜 흡입관으로 보낼 것인지 그렇지 않으면 바이패스관을 통해 흡기관으로 보낼 것인지를 결정하기 위해 그 입구부에는 3방향 밸브를 설치하여 사용하게 되는데, 이 3방향 밸브에는 이것을 동작시켜 주기 위한 엑츄에이터를 구비하여 사용하고 있어 부가비용이 더 들고 복합해 지게 되는 문제가 있어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.

따라서, 본 고안은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진냉각수온의 변화에 따라 작동되는 통로전환수단를 바이패스관에 장착하여, 엔진초기에 압축공기가 적정 온도에 도달하지 않게 되면 인터쿨러를 통과하지 않고 바로흡기관으로 공급가능하도록 한 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안은 디젤엔진의 화이트 스모그 과다 발생과 관련하여 시험결과 엔진 냉각수온이 40℃ 이상일 경우에 화이트 스모그가 발생하지 않는다는 것에 인식의 기초를 두고 있다.

제1도는 본 고안에 따른 통로전환수단가 장착된 일실시예를 보여주는 터보-인터쿨러 장치의 시스템 개략도,

제2도는 본 고안에 따른 바이패스 통로전환수단의 일예를 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 라디에이터

4a, 4b : 냉각수연장관 6 : 흡기관

6A : 인터쿨러 입구 8 : 흡기다기관

8A : 인터쿨러입구 9 : 배기관

10 : 터보과급기 12 : 인터쿨러

20 : 통로전환수단 22 : 피스톤

24 : 작동로드 26a, 26b : 스프링

28 : 통로개폐판 29 : 포핏밸브

30 : 밸브구동수단 31 : 더모왓스

본 고안에 따르면, 압축기 후 흡기관과 바이패스관의 입구 및 인터쿨러 공기 흡입관의 입구와 결합되는 파이프출구를 가지는 하우징과, 하우징 내에서 인터쿨러 공기흡입관 및 바이패스관으로 연통되는 출구에 설치된 배브수단과, 이 밸브수단이 그 어느 하나의 출구를 선택적으로 개방하도록 작동시키는 밸브구동수단을 포함하는 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환수단에 있어서, 상기 밸브수단은 상기 인터쿨러 공기흡입관과 연통되는 출구를 슬라이드 개폐시키는 통로개폐관과, 바이패스관과 연통되는 출구를 개폐시키는 포핏밸브로 이루어지고, 이 포핏밸브의 내면 주위로 지지판을 개재하여 피스톤의 작동로드가 결합되고, 포핏밸브의 하단 모서리부와 바이패스출구 격벽 사이에 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 것이다.

상기한 본 고안의 목적과 특징 및 장점을 이해하기 쉽도록 이하 첨부도면을 참고하여 본 고안의 일 실시예에 대해 상세히 설명한다.

첨부도면 제1도는 본 고안에 따른 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로 전환수단이 장착된 전체 시스템 구성을 나타내는 것으로, 엔진 흡기관(6)과 연통되는 터보괴급기(10)내 압축기 후단에 연결된 인터쿨러(12) 공기흡입관(6A)과 인터쿨러 배출관(8A) 사이에서 체크밸브(15)를 개재하여 바이패스관(7)이 설치되고, 상기압축기 후 흡기관(6)과 바이패스관(7)의 입구 및 인터쿨러 공기흡입관(6A)의 입구와 결합되어 흡기관(6)으로부터 바이패스관(7) 또는 인터쿨러 흡입관(6A)으로 압축공기의 흐름통로를 전환시키는 통로전환수단(20)가 설치된다.

상기 바이패스관(7) 내의 체크밸브(15)는 인터쿨러 출구(8A)에 연결된 관을 통해 유출되는 압축공기가 바이패스관(7)을 통해 역류되는 것을 방지한다.

상기 통로전환수단(20)은 상기 바이패스관(7) 및 인터쿨러 흡입관(6A)의 입구를 개방 또는 폐쇄시키는 밸브장치를 포함한다.

또한, 상기 통로전환수단(20)은 엔진의 냉각수온을 감지하여 소정온도 이하일 때 상기 바이패스관(7) 입구의 밸브를 개방시키는 구동수단을 포함한다.

본 고안의 실시예에서, 상기 바이패스관(7) 또는 인터쿨러 흡입관(6A)의 입구에 설치된 밸브를 구동하기 위해 냉각수온에 따라 팽창 및 수축하는 서모스탯이 상기 통로전환수단(20) 내에 결합된다. 이 서모스탯이 냉각수온을 감지할 수 있도록 엔진(1)과 라디에이터(2) 사이의 냉각수 순환파이프(4)로부터 상기 통로전환수단(20)끼지 냉각수 연장관(14a, 14b)이 결합된다.

본 고안의 양호한 실시예에서, 상기 서모스탯은 통상 수온조절기에서 사용하는 더모왁스(Thermowax)를 포함한다.

도면에서, 미설명 부호 3은 라디에이터 팬을 나타내고, 9는 배기관을 나타낸다.

본 고안에 따른 통로전환수단(20)은 일 실시예를 첨부도면 제2도를 참조하여 상세히 설명한다.

통로전환수단(20)은 압축기 후 흡기관(6)과 바이패스관(7)의 입구 및 인터쿨러 공기흡입관(6A)의 입구와 결합되는 파이프출구를 가지는 하우징(21)과, 하우징 내에서 인터쿨러 공기흡입관(6A) 및 바이패스관(7)으로 연통되는 출구에 설치된 밸브수단(28, 29)과, 이 밸브수단(28, 29)이 그 어느 하나의 출구를 선택적으로 개방하도록 작동시키는 밸브구동수단(22, 26A, 26B)을 포함한다.

또한, 상기 통로전환수단(20)은 하우징(2)의 일측단에서 하우징 본체와 나사로 수밀하게 결합되는 덮개(31)롤 포함하고, 이 덮개(31)의 양측면에 파이프 입구 및 출구가 형성되어 엔진으로부터 라디에이터를 통하는 냉각수 연장관(14a, 14b)이 각각 결합된다.

첨부도면 제2도에서, 밸브수단은 상기 인터쿨러 공기흡입관(6A)과 연통되는 출구를 슬라이드 개폐시키는 통로개폐관(28)과, 바이패스관(7)과 연통되는 출구를 개폐시키는 포핏밸브(29)로 이루어진다. 밸브수단(28, 29)은 함께 연동되도록 소정 위치에서 서로 결합되어 있고, 이 밸브를 구동하기 위해 포핏밸브(29) 내면과 지지판(27)을 개재하여 피스톤(22)의 작동로드(24)가 결합되고, 포핏밸브(29)의 하단 모서리부와 바이패스출구 격벽(21A) 사이에 스프링(26b)이 설치된다.

상기 피스톤(22)은 바이패스출구 격벽(21A) 반대쪽의 하우징(21) 내벽을 따라 시일링(23)에 의해 밀봉관계로 결합되고, 피스톤 작동로드(24)의 걸림판 하난모서리부(25)와 상기 지지판(27) 사이에 스프링(26b)이 설치된다.

피스톤(22)의 머리부 위로 상기 덮개(31)가 덮어지고, 이 피스톤의 머리부와 덮개(31) 상부 내측면 사이에 맞닿게 연장된 원통(32)이 삽입된다. 이 원통 내부에는 전술한 바와 같은 더모왁스(33)가 채워지게 된다.

위와 같은 구성의 통로전환수단(20)에서, 하우징(21)과 덮개(31)의 결합시 피스톤(22)은 스프링(26a)의 반발력에 의해 첨부도면 제2도에서 나타낸 위치를 유지하여 피스톤(22)의 작동로드(24)와 결합된 통로개폐판(28) 및 포핏밸브(29)가 인터쿨러 공기흡입관(6A)과 연통되는 출구를 패쇄시킴과 동시에 바이패스관(7)과 연통되는 출구를 개방시킨다.

따라서, 엔진 시동 초기에는 냉각수온이 40℃ 이하로 되어 냉각수 연장관(14a, 14b)을 통해 엔진 냉각수가 순환되더라도 하우징덮개(31) 내부의 원통(32)에 채워진 더모왁스(33)가 팽창하지 않게 되고, 압축기 후 흡기관(6)을 통해 유입되는 고온의 압축공기는 바이패스관(7) 및 체크밸브(15)를 통해 바이패스되어 바로 흡기다기관(8)으로 공급된다.

한편, 엔진이 가열되어 냉각수온이 40℃ 이상으로 올라갈 때 냉각수 연장관(14, 14b)을 통해 엔진 냉각수가 순환되면서 더모왁스(33)로 냉각수의 열이 전달된다. 더모왁스(33)가 팽창하면 피스톤(22)을 아래로 밀게 되고, 이 피스톤의 작동로드(24)와 결합된 통로개폐판(28)과 포핏밸브(29)가 스프링(26b)의 힘을 이기고 함께 이동하여 상기 인터쿨러 공기흡입판(6A)과 연통되는 출구를 개방시킴과 동시에 바이패스관(7)과 연통되는 출구를 폐쇄시킨다. 따라서, 바이패스관(7)온 차단되고, 흡기관(6)을 통해 유입되는 압축공기가 인터쿨러 공기흡입관(6A)으로 송출되어 인터쿨러(12)에 의한 흡입공기 냉각의 정상동작을 수행하게 된다.

상기한 바와 같이, 인터쿨러가 장착된 터보과급 엔진에서 시동초기에 냉각수온이 40℃ 이하로 되면 전술한 통로전환수단(20)에 의해 압축기 후의 고온화된 흡입공기가 인터쿨러(12)를 통과하지 못하고 바이패스되어 바로 흡기매니폴드로 공급되므로써 엔진 냉각에 따른 화이트 스모그의 발생을 억제할 수 있게 된다.

본 고안에서, 상기 통로전환수단(20) 내의 밸브수단, 즉 통로개폐판(28) 및 포핏밸브(29)틀 통상의 솔레노이드로 구동하는 2개의 전자밸브 또는 전기 모우터로 구동되는 하나의 댐퍼로 대체하여 구성할 수도 있다.

이 경우, 이 분야의 숙력된 기술자에게 명백한 바와 같이, 상기 피스톤(22) 및 이를 구동하기 위한 더모왁스(33) 및 냉각수 연장관(14a, 14b)의 기계식 결합구조를 삭제하고, 엔진에 부착된 냉각수온 센서로부터 검출된 엔진의 온도값이 소정온도 이상인지를 자동차 전자제어장치 내의 동작 프로그램에 의해 판단하게 하여 설정온도치에 미달할 때 상기 전자 밸브 또는 댐퍼모우터를 구동하기 위한 전기적 구동신호를 발생하게 만들 수 있다.

전자제어장치로부터 밸브구동 신호를 공급받으면 전자밸브 또는 댐퍼모우터가 전원을 공급받아 상기 인터쿨러 공기흡입관(6A)과 연통되는 출구를 폐쇄시킴과 동시에 바이패스관(7)과 연통되는 출구를 개방시키는(그 역 또한 같다) 동작이 수행된다. 이와 같은 전자식 밸브구동 시스템은 본 고안의 다른 실시예로서의 기능이 가능하며, 본 고안의 정신과 범위에 포함된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면 인터쿨러가 장착된 터보과급 엔진에서 시동초기에 압축기 후의 고온화된 흡입공기를 인터쿨러를 통과하지 못하게 바이패스 시켜 바로 흡기매니폴드에 공급함으로써 엔진의 저온 상태에서 발생하는 화이트 스모그를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 압축기 후 흡기관(6)과 바이패스관(7)의 입구 및 인터클러 공기흡입관(6A)의

   입구외 길합되는 파이프출구를 가지는 하우징(21)과, 하우징 내에서 인터쿨러 공기 흡입관(6A) 및 바이패스관(7)으로 연통되는 출구에 설치된 밸브수단(28, 29)과, 이 밸브수단(28, 29)이 그 어느 하나의 출구를 선택적으로 개방하도록 작동시키는 밸브 구동수단(22, 26a, 26b)을 포함하는 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환 수단에 있어서, 상기 밸브수단은 상기 인터쿨러 공기흡입관(6A)과 연통되는 출구를 슬라이드 개폐시키는 통로개폐관(28)과, 바이패스관(7)과 연통되는 출구를 개페시키는 포핏 밸브(29)로 이루어지고, 이 포핏밸브(29)의 내면 주위로 지지판(27)을 개재하여 피스톤(22)의 작동로드(24)가 결합되고, 포핏밸브(29)의 하단 모서리부와 바이패스출구 격벽(21A) 사이에 스프링(26b)이 설치된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치용 통로전환수단.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 통로전환수단(20)은 하우징(21)의 일측단에서 하우싱 본체와 나사로 수밀하게 결합되는 덮개(31)를 포함하고, 이 덮개(3l)의 양측면에 파이프 입구 및 출구가 형성되어 엔진으로부터 라디에이터로 통하는 냉각수 연장관(14a, 14b)이 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 화이트 저감장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤(22)의 머리부와 덮개(31) 상부 내측면 사이에 맞닿게 원통(32)이 삽입되고, 이 원통(32) 내부에 더모왁스(33)가 채워진 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 화이트 스모그 저감장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 통로전환수단(20) 내의 밸브수단은 솔레노이드로 구동되는 2개의 전자밸브 또는 전기 모우터로 구동되는 하나의 댐퍼로 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 스모그 저감장치.