KR20020024395A

KR20020024395A - 터보 챠저 시스템

Info

Publication number: KR20020024395A
Application number: KR1020000056130A
Authority: KR
Inventors: 마세현
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-03-30

Abstract

엔진의 출력에 영향을 받지 않고, 별도로 구성된 에어 컴프레서에 의해 저장된 에어탱크내 상온의 압축공기를 이용하여 터보 챠저의 터빈을 회전시킴으로서 열부하를 줄여 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 터보 챠저 시스템을 제공할 목적으로,

터빈과 컴프레서로 구성되는 터보 챠저를 이용하여 에어 클리너로부터 신기를 흡입하여 엔진의 흡기 매니폴드에 공급하도록 이루어지는 터보 챠저 시스템에서,

상기 터보 챠저의 터빈을 회전시키도록 터빈 흡입측과 제1관로로 연결되어 압축공기를 공급하는 에어 컴프레서와; 상기 에어 컴프레서로부터 상기 터보 챠저에 공급되어 터빈을 회전시킨 후, 배출되는 압축공기를 저장하도록 터빈 배출측과 제2관로를 통하여 연결되는 에어탱크와; 상기 에어탱크와 상기 제1관로를 연결하는 바이패스 관로와; 상기 바이패스 관로 상에 장착되어 ECU에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 챠저 시스템을 제공한다.

Description

터보 챠저 시스템{TURBO-CHARGER SYSTEM}

본 발명은 터보 챠저 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 출력에 영향을 받지 않고, 별도로 구성된 에어 컴프레서에 의해 에어탱크에 저장된 상온의 압축공기를 이용하여 터보 챠저의 터빈을 회전시킴으로서 배기가스의 열부하를 제거하여 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 하는 터보 챠저 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진에는 흡입되는 공기의 충진효율을 증대시키기 위하여 배기 가스에 의하여 작동되어 흡기를 과급시키도록, 엔진의 배기 매니폴드 측에 설치되는 터빈과, 엔진의 흡기 매니폴드 측에 설치되는 컴프레서를 샤프트로 연결하고, 이 샤프트를 저널 베어링으로 지지하는 구조의 터보 챠저를 이용하여 터보 챠저 시스템을 적용하고 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 터보 챠저 시스템의 블록 구성도로서, 종래 터보챠저 시스템의 구성을 설명하면, 상기 터빈(미도시)과 컴프레서(미도시)로 구성되는 터보 챠저(51)는 상기 터빈이 엔진(53)의 배기 매니폴드(55)로부터 배기가스를 공급받을 수 있도록 관로(67)로 연결되고, 상기 컴프레서는 인터쿨러(57)를 통하여 엔진(53)에 신기를 공급하기 위하여 흡기 매니폴드(59)와 관로(69)로 연결된다.

그리고 상기 터빈측으로 공급되는 배기가스를 배출하기 위한 배출관로(61)와, 상기 신기를 흡입하기 위하여 에어 클리너(63)와 연결되는 흡입관로(65)가 구성된다.

따라서 엔진의 배기가스 배출압에 의해 상기 터보 챠저(51)의 터빈이 회전하면, 이와 샤프트를 통하여 연결된 컴프레서가 회전하면서 에어 클리너(63)로부터 신기를 공급받아 흡기 매니폴드(59)로 압축 냉각 공기를 공급하도록 이루어진다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 터보 챠저 시스템에 의하면, 약 50,000RPM 이상의 고속으로 회전하는 터보 챠저가 약 600도 이상 고온의 배기가스에 의해 과도한 열부하를 받게됨으로 냉각 효율이 나쁘게 되며, 특히, 엔진 정지시 터보 챠저 내에 엔진 오일이 일시적으로 공급되지 않을 경우에는 베어링부의 온도 상승에 따른 베어링 소착 또는 고온에 의한 엔진 오일 변질 등의 문제점이 있으며, 저속 주행에서는 응답성 지연으로 인한 저속 출력 저하 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진의 출력에 영향을 받지 않고, 별도로 구성된 에어 컴프레서에 의해 저장된 에어탱크내 상온의 압축공기를 이용하여 터보 챠저의 터빈을 회전시킴으로서 열부하를 줄여 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 터보 챠저 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 터보 챠저 시스템의 블록 구성도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 터보 챠저 시스템의 블록 구성도이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 터보 챠저 시스템은, 터빈과 컴프레서로 구성되는 터보 챠저를 이용하여 에어 클리너로부터 신기를 흡입하여 엔진의 흡기 매니폴드에 공급하도록 이루어지는 터보 챠저 시스템에서,

상기 터보 챠저의 터빈을 회전시키도록 터빈 흡입측과 제1관로로 연결되어 압축공기를 공급하는 에어 컴프레서와; 상기 에어 컴프레서로부터 상기 터보 챠저에 공급되어 터빈을 회전시킨 후, 배출되는 압축공기를 저장하도록 터빈 배출측과 제2관로를 통하여 연결되는 에어탱크와; 상기 에어탱크와 상기 제1관로를 연결하는 바이패스 관로와; 상기 바이패스 관로 상에 장착되어 ECU에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 터보 챠저 시스템의 블록 구성도로서, 본 발명은 터빈(1)과 컴프레서(3)로 구성되는 터보 챠저(5)를 이용하여 에어 클리너(7)로부터 신기를 흡입하여 엔진(9)의 흡기 매니폴드(11)에 공급하도록 이루어진다.

이때, 본 발명에 따른 터보 챠저 시스템은 상기 터보 챠저(5)의 터빈(1)을 회전시키도록 압축공기를 생성하여 공급하는 에어 컴프레서(13)와, 이 에어 컴프레서(13)로부터 상기 터보 챠저(5)에 공급되어 터빈(1)을 회전시킨 후, 배출되는 압축공기를 다시 저장하는 에어탱크(15)를 별도로 추가하여 구성한다.

이러한 터보 챠저 시스템의 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 터보 챠저(5)의 컴프레서(3) 흡입측은 에어 클리너(7)와 신기 흡입관로(17)를 통하여 연결되어 신기를 흡입할 수 있도록 되며, 컴프레서(3) 배출측은 흡기 매니폴드(11)와 신기공급관로(19)를 통하여 연결되어 엔진(9)에 신기를 공급할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 신기공급관로(19) 상에는 인터쿨러(21)를 개재하여 신기를 냉각하여 충진효율을 높이도록 하고 있다.

그리고 상기 터보 챠저(5)의 터빈(1) 흡입측은 상기 에어 컴프레서(13)와 압축 공기 관로(23)로 연결하고, 터빈(1) 배출측은 상기 에어탱크(15)와 리턴 관로(25)로 연결된다.

또한, 상기 에어탱크(15)는 상기 압축 공기 관로(23)와 바이패스 관로(27)를 통하여 연결되며, 상기 바이패스 관로(27)상의 일측에는 ECU(29)에 의해 온,오프 제어되는 솔레노이드 밸브(31)를 개재하여 구성된다.

이때, 상기 에어탱크(15)는 일측에 에어탱크(15) 내의 압력 조절 및 이물질을 배출하기 위한 체크밸브(33)가 구성된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 터보 챠저 시스템의 작동은, 먼저, 엔진(9)의 초기 시동에 따른 저속 저부하시에는 ECU(29)가 상기 솔레노이드 밸브(31)를 열어 에어탱크(15)내에 저장된 압축공기를 상기 바이패스 관로(27)와 압축 공기 관로(23)를 통하여 터보 챠저(5) 터빈(1) 흡입측으로 공급하여 터빈(1)을 회전시켜터보 챠저(5) 컴프레서의 회전력을 확보하게 되고, 이에 따라 엔진(9)에는 인터쿨러(21)를 거친 냉각 압축 공기가 충분히 공급되어 엔진(9)의 충진효율을 높여 출력을 증대시키도록 한다.

그리고 엔진(9)이 고속으로 회전하게 되면, ECU(29)는 상기 솔레노이드 밸브(31)를 닫아 상기 에어 컴프레서(13)로부터 생성되는 압축공기를 상기 터보 챠저(5)의 터빈(1) 흡입측으로 공급하여 터빈(1)을 회전시킴으로서 터보 챠저(5) 컴프레서(3)의 회전력을 확보하게 된다.

따라서 상기한 바와 같이, 엔진(9)에는 인터쿨러(21)를 거친 냉각 압축 공기가 충분히 공급되어 엔진(9)의 충진효율을 높여 출력을 증대시키도록 한다.

이때, 상기 터빈(1)을 회전시킨 후, 리턴 관로(25)를 통하여 배출되는 압축 공기는 다시 에어탱크(15)에 저장되어 엔진(9)의 시동 초기에 저속 저부하 상태에서 사용할 수 있게 된다.

이와 같이, 종래 고온의 배기가스에 의한 구동력을 대신에 에어 컴프레서(13)로부터 생성되는 상온의 압축공기를 이용하여 상기한 터보 챠저(5)의 터빈(1)을 회전시키게 되면, 과도한 열부하를 배제할 수 있어, 냉각효율이 향상되며, 특히, 엔진 정지시 터보 챠저(5) 내에 엔진 오일이 일시적으로 공급되지 않아도 베어링 소착 또는 고온에 의한 엔진 오일 변질 등의 문제점을 극복할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 터보 챠저 시스템에 의하면, 엔진의 출력에 영향을 받지 않고, 별도로 구성된 에어 컴프레서에 의해 저장된 에어탱크내 상온의 압축공기를 이용하여 터보 챠저의 터빈을 회전시킴으로서 터보 챠저가 받는 열부하를 줄여 냉각효율을 향상시킬 수 있게 되며, 저속 주행에서는 응답성을 향상시켜 저속 출력을 향상시키는 등의 효과가 있다.

Claims

터빈과 컴프레서로 구성되는 터보 챠저를 이용하여 에어 클리너로부터 신기를 흡입하여 엔진의 흡기 매니폴드에 공급하도록 이루어지는 터보 챠저 시스템에 있어서,

상기 터보 챠저의 터빈을 회전시키도록 터빈 흡입측과 제1관로로 연결되어 압축공기를 공급하는 에어 컴프레서와;

상기 에어 컴프레서로부터 상기 터보 챠저에 공급되어 터빈을 회전시킨 후, 배출되는 압축공기를 저장하도록 터빈 배출측과 제2관로를 통하여 연결되는 에어탱크와;

상기 에어탱크와 상기 제1관로를 연결하는 바이패스 관로와;

상기 바이패스 관로 상에 장착되어 ECU에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브와;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 챠저 시스템.
터빈과 컴프레서로 구성되는 터보 챠저를 이용하여 에어 클리너로부터 신기를 흡입하여 엔진의 흡기 매니폴드에 공급하도록 이루어지는 터보 챠저 시스템에 있어서,

압축공기를 생성하는 에어 컴프레서와, 압축공기를 저장하는 에어탱크를 별도로 구성하며,

상기 터보 챠저의 컴프레서 흡입측을 에어 클리너와 신기흡입관로로 연결하고, 컴프레서 배출측은 신기공급관로상에 인터쿨러를 개재하여 엔진의 흡기 매니폴드와 연결하며,

상기 터보 챠저의 터빈 흡입측은 상기 에어 컴프레서와 압축 공기 관로로 연결하고, 터빈 배출측은 상기 에어탱크와 리턴 관로로 연결하며,

상기 에어탱크는 상기 압축 공기 관로와 바이패스 관로를 통하여 연결하며, 상기 바이패스 관로상에는 ECU에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 챠저 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 에어탱크는

일측에 에어탱크 내의 압력을 조절하기 위한 체크밸브가 구성되는 것을 특징으로 하는 터보 챠저 시스템.