KR20020019267A - System for cooling a turbocharger and method for the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A turbocharger cooling system and control method thereof are provided to prevent burning, to improve durability of an engine and to make possible to turn off immediately after a vehicle stops. CONSTITUTION: A turbocharger cooling system comprises a temperature sensor(51); a water pipe(52); a driving motor(53); a relay(54); and an ECU(60). The temperature sensor is installed in a bearing part(41) of a turbocharger(40) installed on one side of an engine(30). The water pipe is connected to the turbocharger for water to circulate in. The driving motor is installed on one side of the water pipe. The relay is connected with the driving motor to turn on/off the driving motor according to the temperature detected by the temperature sensor. The ECU is connected with the relay and the temperature sensor to transmit and receive control signal to the relay and from the temperature sensor.

Description

터보차저 냉각 시스템 및 그 제어방법{SYSTEM FOR COOLING A TURBOCHARGER AND METHOD FOR THE SAME}Turbocharger cooling system and its control method {SYSTEM FOR COOLING A TURBOCHARGER AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 터보차저(turbocharger) 냉각 시스템(cooling system)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 내구성, 조립성, 및 정비성을 향상시키기 위하여 그 구조가 개선된 터보차저 냉각 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger cooling system, and more particularly, to a turbocharger cooling system having improved structure and a control method thereof in order to improve durability, assemblability, and maintainability of an engine. It is about.

디젤 엔진에서는 사용자의 보다 더 향상된 동력 성능 요구와, 환경적 측면즉, 배기가스를 줄이는 방법으로 더 많은 신기를 불어넣기 위하여 터보차저를 장착한다.Diesel engines are equipped with turbochargers for greater power performance requirements from the user and to blow more fresh air in an environmental way, reducing emissions.

그런데 이러한 터보차저 장착으로 인하여 많은 문제점을 야기하고 있지만, 이중 한가지가 터보차저의 냉각 시스템이다.By the way, there are many problems due to the installation of the turbocharger, but one of them is the cooling system of the turbocharger.

이 냉각 시스템은 공냉식과 수냉식으로 대별되지만, 수냉식이 주를 이루고 있다. 터보차저로 들어오는 배기가스의 열과 터빈의 높은 회전수로 인하여 베어링부의 이상마모 및 소착을 발생시킨다.The cooling system is divided into air cooling and water cooling, but water cooling is mainly used. Due to the heat of the exhaust gas entering the turbocharger and the high rotational speed of the turbine, abnormal wear and sintering of the bearing part occur.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 일측에 설치된 터보차저(11)의 베어링부(12) 둘레에 워터 자켓(water jacket)을 만들어 냉각수를 주입하여 높은 열을 빼앗아 냉각시킨다.To solve this problem, as shown in FIG. 1, a water jacket is formed around the bearing portion 12 of the turbocharger 11 installed at one side of the engine 10 to inject coolant to generate high heat. Take away and cool.

그런데 터보차저 냉각 시스템 및 그 제어방법 중에서 수냉식은 엔진(10) 온(on)시 엔진(10)의 워터 펌프(13)에서 터보차저(11)로 물을 공급하지만 엔진(10)이 온 상태에서 오프(off) 상태로 변경시 워터 펌프(13)의 구동은 멈추기 때문에 워터 대류 현상으로 터보차저(11)를 냉각시킨다.However, in the turbocharger cooling system and its control method, the water-cooled system supplies water from the water pump 13 of the engine 10 to the turbocharger 11 when the engine 10 is on, but the engine 10 is turned on. Since the driving of the water pump 13 is stopped when the switch is turned off, the turbocharger 11 is cooled by the water convection phenomenon.

한편, 도 1에서 설명되지 않은 참조부호 15는 라디에이터를 나타낸 것이다.On the other hand, reference numeral 15, which is not described in FIG. 1, represents a radiator.

그런데 어떠한 원인으로 대류 현상이 원활하지 못할 경우, 터보차저(11)의 갑작스러운 온도 상승으로 인하여 터보차저(11)의 고장을 유발시킨다. 특히, 갑작스러운 시동 꺼짐이 발생한 경우 심각하다.However, if the convection phenomenon is not smooth for some reason, the turbocharger 11 may be broken due to a sudden temperature rise of the turbocharger 11. This is especially true if a sudden start off occurs.

그리고 전술한 바와 같이 냉각 부족으로 인하여 터보차저(11)의 베어링부(12)에 소착이 발생하고, 워터 파이프(14)의 설계가 복잡하며, 주차시 터보차저가 장착된 차량의 경우에는 시동 즉시 오프가 불가능하다.As described above, sintering occurs in the bearing portion 12 of the turbocharger 11 due to lack of cooling, the design of the water pipe 14 is complicated, and in the case of a vehicle equipped with a turbocharger during parking, immediately after starting OFF is impossible.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 소착이 방지되고, 엔진 내구성이 향상되며, 정차후 시동이 즉시 오프될 수 있도록 한 터보차저 냉각 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a turbocharger cooling system and a method of controlling the same so that seizure is prevented, engine durability is improved, and starting can be immediately turned off after stopping. have.

도 1은 일반적인 터보차저 냉각 시스템의 구성을 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing the configuration of a typical turbocharger cooling system.

도 2는 본 발명에 따른 터보차저 냉각 시스템의 구성을 나타낸 개략도.2 is a schematic view showing a configuration of a turbocharger cooling system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 터보차저 냉각 시스템의 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트.3 is a schematic flowchart sequentially illustrating a control method of a turbocharger cooling system according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

40. 터보차저 41. 베어링부40. Turbocharger 41. Bearing part

51. 온도 센서 52. 워터 파이프51.Temperature Sensor 52.Water Pipe

53. 구동모터 54. 릴레이53. Drive motor 54. Relay

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보차저 냉각 시스템은, 엔진의 일측에 설치된 터보차저의 베어링부에 설치된 온도 센서와; 상기 터보차저에 연결되어 워터가 순환토록 설치된 워터 파이프와; 상기 워터 파이프의 일측에 설치된 구동모터와; 상기 구동모터와 연결되어 상기 구동모터를 온/오프 시키는 릴레이와; 상기 릴레이 및 상기 온도 센서와 연결되어 이들과 제어신호가 송수신 되도록 하는 ECU;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Turbocharger cooling system of the present invention for achieving the above object, the temperature sensor is installed on the bearing portion of the turbocharger installed on one side of the engine; A water pipe connected to the turbocharger and configured to circulate water; A drive motor installed at one side of the water pipe; A relay connected to the driving motor to turn on / off the driving motor; And an ECU connected to the relay and the temperature sensor to transmit and receive a control signal with the relay and the temperature sensor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보차저 냉각 시스템 제어방법은, (a) 터보차저의 베어링부 내 워터 온도를 감지하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에 따라 감지하여 검출된 검출온도와 허용온도를 비교 판단하는 단계와; (c) 상기 단계 (b)에서, 상기 검출온도가 상기 허용온도보다 같거나 클 경우, 구동모터가 작동되도록 하는 단계와; (d) 상기 구동모터의 작동에 따라 차가운 워터를 상기 베어링부로 송출시키는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Turbocharger cooling system control method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: (a) sensing the water temperature in the bearing portion of the turbocharger; (b) comparing and detecting the detected detection temperature according to the step (a) and the allowable temperature; (c) in step (b), operating the drive motor if the detection temperature is equal to or greater than the allowable temperature; (d) sending cold water to the bearing part according to the operation of the driving motor.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명에 따른 터보차저 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다. 여기에서는 일반적인 터보차저 냉각 시스템의 구성 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 구성만을 설명하기로 한다.2 is a schematic view showing a turbocharger cooling system according to the present invention. Here, the description of the configuration of the general turbocharger cooling system will be omitted, and only the configuration according to the features of the present invention will be described.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 터보차저 냉각 시스템은, 최하단부에 오일팬(31)이 설치되고, 상기 오일팬(31)의 상부에 실린더 블록(32), 실린더 헤드(33), 및 헤드 커버(34)가 순차적으로 적층 조립된 엔진(30)의 일측에 설치된 터보차저(40)의 베어링부(41)에 설치된 온도 센서(51)와, 상기 터보차저(40)의 베어링부(41)에 연결되어 워터가 순환토록 설치된 워터 파이프(52)와, 상기 워터 파이프(52)의 일측에 연결 설치되며 예컨대 베인(vane)부와 회전자로 이루어진 구동모터(53)와, 상기 구동모터(53)의 베인부와 연결되어 이 구동모터(53)를 온/오프 시키도록 하는 릴레이(54)와, 상기 릴레이(54) 및 온도 센서(51)와 연결되어 이들에게 제어신호를 수신하거나 송신토록 하는 ECU(60)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, in the turbocharger cooling system according to the present invention, an oil pan 31 is installed at a lower end thereof, and a cylinder block 32, a cylinder head 33, and a head cover are disposed on the oil pan 31. To the temperature sensor 51 provided in the bearing portion 41 of the turbocharger 40 installed on one side of the engine 30 in which the 34 is sequentially stacked and assembled, and to the bearing portion 41 of the turbocharger 40. A water pipe 52 connected to the water so as to circulate, a drive motor 53 connected to one side of the water pipe 52, for example, a vane and a rotor, and the drive motor 53 A relay 54 connected to the vane of the driving unit 53 to turn on / off the driving motor 53 and an ECU connected to the relay 54 and the temperature sensor 51 to receive or transmit a control signal to the relay 54 and the temperature sensor 51. It consists of 60.

상기 ECU(60)에는 온도 제어부(61)가 구비되어 있으며, 이 온도 제어부(61)와 온도 센서(51) 및 릴레이(54)가 통전 가능한 와이어(wire)(L)로 연결된다.The ECU 60 is provided with a temperature control unit 61, and the temperature control unit 61, the temperature sensor 51, and the relay 54 are connected to each other by a wire L that can conduct electricity.

한편, 상기 릴레이(54)는 배터리(B)가 연결되어 있고, 도 2에 기재된 참조부호 중에서 도 1과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.On the other hand, the relay 54 is connected to the battery B, and the same reference numerals as those in FIG.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 터보차저 냉각 시스템 제어방법을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 터보차저 냉각 시스템 제어방법의 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 방법만을 설명하기로 한다.Referring to the turbocharger cooling system control method according to the present invention having the configuration as described above are as follows. Here, the description of the general turbocharger cooling system control method will be omitted, and only the method according to the features of the present invention will be described.

도 3에는 본 발명에 따른 터보차저 냉각 시스템 제어방법을 순차적으로 설명한 플로차트가 도시되어 있다.3 is a flowchart sequentially illustrating a method of controlling a turbocharger cooling system according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 우선, 터보차저(40)의 베어링부(41) 내 워터 온도를 감지한다.(단계 100) 여기서 온도 감지는 ECU(60)의 온도 제어부(61)와 베어링부(41)의 일측에 설치된 온도 센서(51)의 신호 교환으로서 가능하다.2 and 3, first, the water temperature in the bearing portion 41 of the turbocharger 40 is detected. (Step 100) Here, the temperature detection is performed by the temperature control portion 61 and the bearing portion of the ECU 60. It is possible as a signal exchange of the temperature sensor 51 provided on one side of 41.

상기 단계 100에 따라 감지하여 검출된 검출온도와 허용온도를 비교 판단한다.(단계 200) 이는 ECU(60) 내의 온도 제어부(61)에서 검출온도와 허용온도를 비교 판단하는 것이다.The detection temperature detected according to the step 100 and the allowable temperature are compared and determined. (Step 200) This is to compare and determine the detected temperature and the allowable temperature by the temperature control unit 61 in the ECU 60.

상기 단계 200에서, 상기 검출온도가 허용온도보다 같거나 클 경우 구동모터(53)가 작동되도록 한다.(단계 300)In step 200, when the detection temperature is equal to or greater than the allowable temperature, the driving motor 53 is operated.

상기 구동모터(53)의 작동에 따라 차가운 워터를 터보차저(40)의 베어링부(41)로 송출시킨다.(단계 400)Cool water is sent to the bearing part 41 of the turbocharger 40 according to the operation of the drive motor 53 (step 400).

상기 단계 200에서, 상기 검출온도가 상기 허용온도보다 작을 경우에는 상기 단계 100부터 재 시행토록 한다.In the step 200, if the detection temperature is less than the allowable temperature it is to be repeated from the step 100.

상기 단계 200에서, 상기 허용온도는 각 엔진(30)별 테스트시 설정된 온도이다.In the step 200, the allowable temperature is a temperature set in the test for each engine 30.

그리고 상기 단계 300에서, 상기 구동모터(53)의 작동은 구동모터(53)와 연결된 릴레이(54)에 의해 즉, 상기 릴레이(54)의 온(on)신호로 배터리 전류를 구동모터(53)에 전달됨으로서 가능하다.In operation 300, the driving motor 53 is operated by the relay 54 connected to the driving motor 53, that is, the battery current is driven by the on signal of the relay 54. By being delivered to

상기 단계 400에서, 차가운 워터는 실린더 블록(32) 내의 워터 갤러리(water gallery)로부터 강제로 터보차저(40)의 베어링부(41)로 송출토록 한다.In step 400, the cold water is forced out of the water gallery in the cylinder block 32 to the bearing portion 41 of the turbocharger 40.

이와 같이 본 발명에 따르면, 갑작스러운 엔진(30) 꺼짐과 주차시 엔진(30) 꺼짐으로 인하여 엔진(30)의 워터 펌프(13)의 구동이 정지하여 터보차저(40) 내의 베어링부(41) 특히, 워터 자켓으로 워터 공급이 원활하지 못하고, 터보차저(40)에서 나오는 워터 파이프(52) 내에 기포 발생으로 물 순환을 방해할 경우, 베어링부(41)의 소착을 방지하게 된다.As described above, according to the present invention, the driving of the water pump 13 of the engine 30 is stopped due to the sudden engine 30 turning off and the engine 30 turning off during parking, so that the bearing portion 41 in the turbocharger 40 is stopped. In particular, when the water jacket is not smoothly supplied to the water jacket, and the water circulation is prevented due to bubbles generated in the water pipe 52 coming out of the turbocharger 40, seizure of the bearing portion 41 is prevented.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 터보차저 냉각 시스템 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the turbocharger cooling system and its control method according to the present invention have the following effects.

종래의 터보차저 장착 차량은 차량 정지후 수분후 시동 오프가 가능하여 터보차저의 베어링부 소착 현상 발생 가능성이 높았으나, 본 발명에서는 정차후 시동 즉시 오프 가능하여 소착이 방지된다.Conventional turbocharged vehicle is capable of starting off after a few minutes after the vehicle stops, so that there is a high possibility of occurrence of bearing ignition of the turbocharger, but in the present invention, it is possible to immediately turn off after stopping to prevent seizure.

터보차저의 베어링부의 소착방지로 엔진의 내구성이 향상되고, 터보차저에 장착되는 각 부재의 설계가 용이하다. 예컨대, 워터 파이프의 단순화가 가능하여 조립성 및 정비성이 향상된다. 그리고 고가의 플레어 조인트 사용을 폐지하고 저가의 일반 아이 조인트를 사용할 수 있어서 원가 절감이 가능하다.By preventing the seizure of the bearing portion of the turbocharger, the durability of the engine is improved, and the design of each member mounted on the turbocharger is easy. For example, the water pipe can be simplified to improve the assemblability and maintainability. In addition, cost savings can be achieved by eliminating the use of expensive flare joints and using inexpensive general eye joints.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 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.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (7)

엔진의 일측에 설치된 터보차저의 베어링부에 설치된 온도 센서와;A temperature sensor installed at a bearing of a turbocharger installed at one side of the engine; 상기 터보차저에 연결되어 워터가 순환토록 설치된 워터 파이프와;A water pipe connected to the turbocharger and configured to circulate water; 상기 워터 파이프의 일측에 설치된 구동모터와;A drive motor installed at one side of the water pipe; 상기 구동모터와 연결되어 상기 구동모터를 온/오프 시키는 릴레이와;A relay connected to the driving motor to turn on / off the driving motor; 상기 릴레이 및 상기 온도 센서와 연결되어 이들과 제어신호가 송수신 되도록 하는 ECU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저 냉각 시스템.And an ECU connected to the relay and the temperature sensor to transmit and receive a control signal with the relay and the temperature sensor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 ECU와 상기 온도 센서는 통전 가능한 와이어로 연결된 것을 특징으로 하는 터보차저 냉각 시스템.And the ECU and the temperature sensor are connected by an electrically conductive wire. (a) 터보차저의 베어링부 내 워터 온도를 감지하는 단계와;(a) sensing the water temperature in the bearing portion of the turbocharger; (b) 상기 단계 (a)에 따라 감지하여 검출된 검출온도와 허용온도를 비교 판단하는 단계와;(b) comparing and detecting the detected detection temperature according to the step (a) and the allowable temperature; (c) 상기 단계 (b)에서, 상기 검출온도가 상기 허용온도보다 같거나 클 경우, 구동모터가 작동되도록 하는 단계와;(c) in step (b), operating the drive motor if the detection temperature is equal to or greater than the allowable temperature; (d) 상기 구동모터의 작동에 따라 차가운 워터를 상기 베어링부로 송출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저 냉각 시스템 제어방법.and (d) discharging cool water to the bearing unit according to the operation of the drive motor. 제3항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,The method of claim 3, wherein in step (b), 상기 검출온도가 상기 허용온도보다 작을 경우에는 상기 단계 (a)부터 재 시행토록 하는 것을 특징으로 하는 터보차저 냉각 시스템 제어방법.If the detection temperature is less than the allowable temperature, the method of controlling the turbocharger cooling system, characterized in that to perform again from the step (a). 제3항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,The method of claim 3, wherein in step (b), 상기 허용온도는 각 엔진별 테스트시 설정된 온도인 것을 특징으로 하는 터보차저 냉각 시스템 제어방법.The allowable temperature is a turbocharger cooling system control method characterized in that the temperature set during each engine test. 제3항에 있어서, 상기 단계 (c)에서,The method of claim 3, wherein in step (c), 상기 구동모터와 연결된 릴레이에 의해 배터리 전류를 상기 구동모터에 전달토록 하여 상기 구동모터가 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 터보차저 냉각 시스템 제어방법.Turbocharger cooling system control method characterized in that the drive motor is operated by transmitting a battery current to the drive motor by a relay connected to the drive motor. 제3항에 있어서, 상기 단계 (d)에서,The method of claim 3, wherein in step (d), 상기 차가운 워터는 실린더 블록 내의 워터 갤러리로부터 강제로 상기 베어링부로 송출토록 한 것을 특징으로 하는 터보차저 냉각 시스템 제어방법.And the cold water is forced out of the water gallery in the cylinder block to the bearing part.
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