KR200190827Y1 - Electric control throttle valve use turbo charger waste gate - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
Abstract
본 고안은 배기가스의 바이패스량을 정밀하게 제어하여 엔진의 고부하 영역에서의 흡기 교축손실을 감소시킬 수 있도록 하는 전자제어 교축밸브를 이용한 터보차저 웨이스트 게이트를 제공하는 것으로, 엔진 배기가스의 에너지를 이용하여 터빈 임펠러를 돌려 이 터빈 임펠러와 동축으로 연결된 컴프레서 임펠러가 흡입공기를 압축시켜 공급하는 터보차저에 배기가스의 바이패스시켜 흡입공기의 압축정도를 제어하는 웨이스트 게이트에 있어서, 상기 웨이스트 게이트에 전자식 액튜에이터에 의해 개폐되는 교축밸브를 설치한 것을 특징으로 한다.The present invention provides a turbocharger waste gate using an electronically controlled throttling valve that can precisely control the bypass amount of exhaust gas to reduce intake throttling loss in the high load region of the engine. In the waste gate which rotates a turbine impeller and a compressor impeller connected coaxially with this turbine impeller bypasses exhaust gas to the turbocharger which compresses and supplies intake air, and controls the compression degree of intake air. It is characterized in that the throttling valve is opened and closed by the actuator.
Description
본 고안은 엔진의 흡입공기량을 증대시키기 위한 과급기(이하 터보차저라 칭함)에 관한 것으로, 특히 터빈으로 유입되는 배기가스량을 제어하여 엔진의 고속회전시 배기가스의 유량을 감소시킴으로서 흡입공기의 압축정도를 제어하도록 웨이스트 게이트에 교축밸브를 설치하고 이를 전자제어하여 배기가스 바이패스량을 정밀 제어할 수 있도록 하는 전자제어 교축밸브를 이용한 터보차저 웨이스트 게이트에 관한 것이다.The present invention relates to a supercharger (hereinafter referred to as a turbocharger) for increasing the amount of intake air of an engine, and in particular, to control the amount of exhaust gas flowing into a turbine to reduce the flow rate of the exhaust gas during high-speed rotation of the engine, thereby compressing the intake air. The present invention relates to a turbocharger waste gate using an electronically controlled throttling valve for precisely controlling the exhaust gas bypass amount by installing an throttling valve in the waste gate and controlling the electronically.
엔진 배기가스의 에너지를 이용하여 터빈 임펠러를 돌려 이 터빈 임펠러와 동축으로 연결된 컴프레서 임펠러가 흡입공기를 압축시켜 공급하는 터보차저에는 과급압력을 제어하기 위하여 웨이스트 게이트를 구성하고 있다.The turbocharger, in which a compressor impeller connected coaxially with the turbine impeller by using the energy of the engine exhaust gas and coaxially connected with the turbine impeller, compresses the intake air and supplies a waste gate to control the boost pressure.
엔진은 공기와 연료의 연소에 의하여 발생되는 에너지를 이용하는 장치로서, 엔진에 있어 공기량은 출력 및 기타 운전 조건을 결정짓는 중요한 변수로 작용하며, 공기량에 따른 엔진 운전 특성변화는 다음과 같은 내용을 들 수 있다.The engine is a device that uses energy generated by combustion of air and fuel.In the engine, the air volume acts as an important variable for determining the output and other operating conditions. Can be.
따라서 공기량은 엔진의 전 운전 영역에 대하여 항상 최적제어가 요구되는 것이다.Therefore, the air volume always requires optimum control over the entire operating region of the engine.
도 1은 일반적인 웨이스트 게이트를 갖는 터보차저의 배기가스 흐름도를 나타낸 것으로, 웨이스트 게이트(50)의 열림량은, 터빈 임펠러(52)로 유입되는 배기가스량을 바이패스시켜 그 배기가스량을 감소시킴으로서 터빈 임펠러(52)와 동축으로 연결되어 흡입공기를 공급하는 컴프레서 임펠러(54)가 공기량을 제어하게 된다.1 shows a flow chart of an exhaust gas of a turbocharger having a general waste gate. The opening amount of the waste gate 50 bypasses the amount of exhaust gas flowing into the turbine impeller 52 and reduces the amount of exhaust gas. The compressor impeller 54 which is coaxially connected with the 52 and supplies the suction air controls the amount of air.
도 2는 종래 웨이스트 게이트의 제어를 위한 밸브의 구성도를 도시한 것이다.2 is a block diagram of a valve for controlling a conventional waste gate.
도시된 바와 같이 웨이스트 게이트(50)를 개폐하는 원판형 밸브(60)가 연결로드(62)를 통해 연결되고, 이 연결로드(62)의 단부가 기계식 액튜에이터(64)의 로드(66)와 조인트(68) 연결되어 상기 기계식 액튜에이터(64)가 공압에 의하여 작동함에 따라 원판형 밸브(60)가 가상선과 같이 개폐동작을 하도록 구성된 것이다.As shown, a disk-shaped valve 60 for opening and closing the waste gate 50 is connected via the connecting rod 62, and an end of the connecting rod 62 is jointed with the rod 66 of the mechanical actuator 64. (68) As the mechanical actuator 64 is operated by pneumatic, the disk-shaped valve 60 is configured to open and close like a virtual line.
상기와 같이 구성된 원판형 밸브(60)는 기구학적 구조상 최초 열리는 순간에 바이패스 유로의 전 면적이 열리기 때문에, 일단 밸브(60)가 열린 후에는 배기가스 바이패스량의 정확한 제어가 불가능하였다.Since the disk-shaped valve 60 configured as described above opens the entire area of the bypass flow path at the moment of first opening due to the kinematic structure, it is impossible to accurately control the exhaust gas bypass amount once the valve 60 is opened.
따라서 본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 배기가스의 바이패스량을 정밀하게 제어하여 엔진의 고부하 영역에서의 흡기 교축손실을 감소시킬 수 있도록 하는 전자제어 교축밸브를 이용한 터보차저 웨이스트 게이트를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems of the prior art, and has an electronically controlled throttling valve which can precisely control the bypass amount of the exhaust gas to reduce the intake throttling loss in the high load region of the engine. It is an object of the present invention to provide a turbocharged waste gate.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,The present invention to achieve the above object,
엔진 배기가스의 에너지를 이용하여 터빈 임펠러를 돌려 이 터빈 임펠러와 동축으로 연결된 컴프레서 임펠러가 흡입공기를 압축시켜 공급하는 터보차저에 배기가스의 바이패스시켜 흡입공기의 압축정도를 제어하는 웨이스트 게이트에 있어서,In the waste gate which controls the compression level of the intake air by turning the turbine impeller by using the energy of the engine exhaust gas and bypassing the exhaust gas to the turbocharger which the compressor impeller connected coaxially with the turbine impeller compresses and supplies the intake air. ,
상기 웨이스트 게이트에 전자식 액튜에이터에 의해 개폐되는 교축밸브를 설치한 것을 특징으로 한다.The waste gate is characterized in that the throttling valve is opened and closed by an electronic actuator.
도 1은 일반적인 웨이스트 게이트를 갖는 터보차저의 배기가스 흐름도.1 is a flow chart of an exhaust gas of a turbocharger having a general waste gate.
도 2는 종래 웨이스트 게이트의 제어를 위한 밸브의 구성도.2 is a block diagram of a valve for controlling a conventional waste gate.
도 3은 본 고안의 웨이스트 게이트의 제어를 위한 밸브의 구성도.3 is a block diagram of a valve for controlling the waste gate of the present invention.
도 4는 본 고안의 웨이스트 게이트의 제어 흐름도.4 is a control flowchart of the waste gate of the present invention.
도 5는 본 고안의 비교 그래프도.5 is a comparative graph of the present invention.
도 6a, 6b는 본 고안의 비교 그래프도.6a and 6b are comparative graphs of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 터빈 하우징 12 : 웨이스트 게이트10 turbine housing 12 waste gate
14 : 전자식 액튜에이터 16 : 교축밸브14 electronic actuator 16 throttle valve
16a : 밸브축16a: valve shaft
이하에서 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 고안의 웨이스트 게이트의 제어를 위한 밸브 구성도를 도시한 것이다.Figure 3 shows a valve configuration for the control of the waste gate of the present invention.
도시된 바와 같이 터보차저를 구성하는 터빈 하우징(10)에 형성되어 배기가스가 터빈 임펠러로 유입되기 전에 바이패스시키는 웨이스트 게이트(12)에 전자식 액튜에이터(14)에 의하여 개폐되는 교축밸브(16)를 설치하여 구성된다.As illustrated, the throttling valve 16 formed in the turbine housing 10 constituting the turbocharger is opened and closed by the electronic actuator 14 to the waste gate 12 which bypasses exhaust gas before entering the turbine impeller. It is configured by installation.
상기와 같이 구성된 본 고안에 따르면 전자식 액튜에이터(14)에 따라 교축밸브(16)가 밸브축(16a)을 중심으로 가상선과 같이 개폐되어 웨이스트 게이트(12)의 개방면적(바이패스량) 상호간 선형성이 뛰어나 바이패스 제어에 매우 유리하다.(도 5 참조)According to the present invention configured as described above, the throttling valve 16 is opened and closed like an imaginary line around the valve shaft 16a according to the electronic actuator 14, and thus the linearity between the open areas (bypass amount) of the waste gate 12 is Excellent and very advantageous for bypass control (see Figure 5).
도 4는 본 고안의 웨이스트 게이트의 제어 흐름도로서, 엔진의 폭발행정에 의하여 고온 고압의 배기가스가 발생하여 그 배기가스가 터빈으로 유입되어 일부는 웨이스트 게이트를 통해 바이패스되며, 나머지는 터빈 임펠러를 구동시킨 후 방출되고, 터빈 임펠러와 동축으로 연결된 컴프레서 임펠러에 의하여 과급압력을 발생시키고 압력센서를 통해 실제과급압력을 측정한 후 목표과급압력과 비교하여 목표값과 실제값 차이를 비교하여 액튜에이터의 움직임량을 PID제어기(proportional position action integral action derivative action)가 제어함으로서 교축밸브가 웨이스트 게이트의 열림량을 정밀 제어하게 되는 것이다.Figure 4 is a control flow chart of the waste gate of the present invention, the exhaust gas of the high temperature and high pressure is generated by the explosion stroke of the engine, the exhaust gas is introduced into the turbine, and some are bypassed through the waste gate, the rest of the turbine impeller It is discharged after driving and generates the boost pressure by the compressor impeller coaxially connected to the turbine impeller, measures the actual boost pressure through the pressure sensor, compares the target value with the target boost pressure, and compares the difference between the actual value and the actuator. The amount is controlled by the PID controller (proportional position action integral action derivative action) so that the throttling valve precisely controls the opening amount of the waste gate.
상기와 같은 과정을 반복하여 실제과급압력과 목표과급압력 일치시 해당 움직임량을 유지하고 운전점 변경이 지속되는 차량의 주행상태에서는 이 제어가 지속적으로 수행된다.By repeating the above process, the control is continuously performed in the driving state of the vehicle in which the movement amount is maintained when the actual boost pressure coincides with the target boost pressure and the driving point change is continued.
상기와 같이 구성된 본 고안에 따르면 전자식 액튜에이터와 교축밸브 및 피드백 제어에 의한 정확한 배기가스 바이패스량 및 과급압력을 제어하는 효과를 갖는다.According to the present invention configured as described above has the effect of controlling the accurate exhaust gas bypass amount and the boost pressure by the electronic actuator, the throttling valve and the feedback control.
도 6a, 6b는 운전자의 가속페달 밟힘량에 따른 흡기계통 교축밸브 열림량(도 6a) 및 과급압력(도 6b)을 종래와 비교한 그래프도이다.(여기서 불꽃점화엔진은 엔진의 출력제어를 위해 흡기측에 교축밸브를 적용하여 엔진으로 공급되는 연료 공기 혼합기의 양을 조정하는 것을 나타내고 있다)6A and 6B are graphs comparing the intake cylinder throttle valve opening amount (FIG. 6A) and the boost pressure (FIG. 6B) according to the driver's accelerator pedal stepping amount with the conventional method. To adjust the amount of fuel air mixer supplied to the engine by applying a throttling valve to the intake side.
종래 방식은 페달 밟힘량과 원판형 밸브 열림량이 비례하며, 따라서 과급압력도 이 두 변수에 비례하여 발생하게 된다.In the conventional method, the pedal stepped amount and the disc-shaped valve opening amount are proportional to each other, so that the boost pressure is also generated in proportion to these two variables.
본 고안은 이용한 방식은 페달 밟힘량과 흡기 교축밸브 열림량이 일정한도 이하의 저부하 영역에서만 비례하며, 그 이후 영역(고부하 영역)에서는 페달 밟힘량의 증가와 관계없이 흡기 교축밸브는 완전 열림 위치를 유지하게 된다.In this method, the pedal stepping amount and the intake throttling valve opening amount are proportional only in the low load area below a certain level, and in the subsequent area (high load area), the intake throttling valve is in the fully open position regardless of the increase in the pedal stepping amount. Will be maintained.
따라서 이 영역의 과급압력 제어는 터보차저 웨이스트 게이트의 교축밸브에 의해 실시되게 되며, 이를 요약하면 다음과 같다.Therefore, the boost pressure control in this area is carried out by the throttling valve of the turbocharger waste gate.
상기와 같이 본 고안은 고부하 영역에서의 흡기 교축손실 감소가 가능한 바, 흡기계통의 교축손실은 연소실 내부에 강한 부압을 발생시킴으로서 피스톤링 부위 및 밸브계통을 통한 연소실 내부로의 오일유입을 초래하게 되어 오일소비량을 증가시키게 되는데 본 고안에 의하여 오일소비량의 증가를 방지할 수 있게 되는 것이다.As described above, the present invention can reduce the intake throttling loss in the high load region, and the throttling loss of the intake cylinder generates a strong negative pressure inside the combustion chamber, resulting in oil inflow into the combustion chamber through the piston ring portion and the valve system. To increase the oil consumption is to be able to prevent the increase of the oil consumption by the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 배기가스의 바이패스량을 전자제어에 의한 교축밸브가 정밀하게 제어하여 엔진의 연비를 향상시키는 효과를 갖는다.As described above, the present invention has the effect of precisely controlling the throttling valve by electronic control of the bypass amount of the exhaust gas, thereby improving the fuel economy of the engine.
Claims (1)
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KR2019990030126U KR200190827Y1 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Electric control throttle valve use turbo charger waste gate |
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KR2019990030126U KR200190827Y1 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Electric control throttle valve use turbo charger waste gate |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR2019990030126U KR200190827Y1 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Electric control throttle valve use turbo charger waste gate |
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KR (1) | KR200190827Y1 (en) |
-
1999
- 1999-12-29 KR KR2019990030126U patent/KR200190827Y1/en not_active IP Right Cessation
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