KR20020049993A

KR20020049993A - 터보차저의 ｅｇｒ 압축장치

Info

Publication number: KR20020049993A
Application number: KR1020000079322A
Authority: KR
Inventors: 진영수
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-06-26

Abstract

본 발명은 터보차저의 콤프레셔 후면에 EGR가스를 압축할 수 있는 블레이드를 설치하여 고압의 EGR가스를 엔진의 흡기측으로 공급함으로써 NOx의 저감 및 연비를 향상시킬 수 있는 터보차저의 EGR 압축장치에 관한 것으로, 이 EGR 압축장치는 샤프트(36)의 슬라이딩부(36a)를 따라 미끄럼 이동하는 가능하게 설치된 슬라이더(42)와, 슬라이더(42)에 의해서 가압되어 콤프레셔(30)와 밀착됨으로써 흡입통로(31c)를 통해 유입된 배기가스의 일부를 압축한 다음 배출통로(31d)로 배출시키도록 콤프레셔(30)와 슬라이더(42)사이에 배치되는 블레이드(40)와, 핀(44)에 의해서 상기 슬라이더(42)와 작동적으로 결합되고 힌지(46)를 중심으로 회동 가능하게 장착되는 연동링크(48)와, 에어밸브(62)의 개방으로 에어탱크(64)로부터 전달되는 공압에 의해서 피스톤(52)에 부착된 피스톤 로드(54)를 돌출시켜 상기 연동링크(48)를 회동시키는 제어 실린더(50)와, 흡입공기량 및 O2센서로부터 전달되는 배기중의 산소농도 등에 의거하여 상기 에어밸브(62)를 개폐시키는 ECU(60)로 구성된다.

Description

터보차저의 ＥＧＲ 압축장치{DEVICE FOR COMPRESSING EGR OF A TURBOCHARGER}

본 발명은 터보차저의 EGR 압축장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터보차저의 콤프레셔 후면에 EGR가스를 압축할 수 있는 블레이드를 설치하여 고압의 EGR가스를 엔진의 흡기측으로 공급함으로써 NOx의 저감 및 연비를 향상시킬 수 있는 터보차저의 EGR 압축장치에 관한 것이다.

차량에는 배기가수의 일부를 흡기계통으로 재순환시켜서 NOx의 발생을 억제하기 위한 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation:이하, EGR)장치가 설치되어 있다. 일반적으로, NOx의 발생이 적은 공회전시나 고속 운전시에는 대개 작동하지 않는다. 도 1은 종래기술에 의한 벤츄리 형태의 EGR시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 엔진(2)의 배기 매니폴드(4)에서 방출되는 배기가스의 일부는 EGR 쿨러(12)를 지나면서 냉각된 다음, 벤츄리(14)를 통해 흡기 매니폴드(6)로 재순환되는 한편, 나머지 배기가스는 터보차저(8)의 터빈(8a)을 회전시킨 후에 배기 파이프쪽으로 배출된다.

터버처저(8)에서는 배기가스에 의해 터빈(8a)이 회전되면, 샤프트(8c)에 의해 터빈(8a)과 연결된 콤프레셔(8b)가 회전되면서 흡입공기를 압축시킨다. 압축된 흡기는 인터쿨러(10)를 지나면서 냉각된 다음, 벤츄리(14)에서 재순환된 배기가스와 혼합된 후에 화살표 방향(Q)을 따라 흡기 매니폴드(6)로 공급된다.

이러한 종래의 EGR시스템에서는 터보차저(8)의 콤프레셔(8a)에서 나오는 압축공기의 압력(P1)이 EGR 쿨러(12)를 통과한 배기가스의 압력(P2)보다 낮아야 하나, 실제로는 P1의 압력이 P2의 압력보다 높기 때문에, 배기압을 상승시키기 위해서 P2쪽에는 펌프나 벤츄리 믹서와 같은 별도의 장치를 필요로 한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 터보차저의 콤프레셔 후면에 EGR의 압력을 상승시킬 수 있는 블레이드를 설치하여 고압의 EGR가스를 엔진의 흡기쪽으로 공급함으로써 종래의 배기압 상승을 위한 별도의 부품삭제로 인한 원가절감을 꾀할 수 있는 터보차저의 EGR 압축장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 벤츄리 형태의 EGR시스템을 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 본 발명의 이중 터보차저 콤프레셔를 구비한 EGR시스템을 개략적으로 도시한 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 터보차저의 EGR 압축장치의 단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

2:엔진 4:흡기 매니폴드

6:배기 매니폴드 10:인터쿨러

20:EGR 쿨러 22:믹서

30:터보차저 32:터빈

34:콤프레셔 36:샤프트

40:EGR 블레이드 42:슬라이더

46:힌지 48:연동링크

50:제어 실린더 52:피스톤

54:피스톤 로드 56:스프링

60:ECU 62:에어밸브

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보차저의 EGR 압축장치는 배기가스에 의해 회전되는 터빈과, 샤프트를 통해서 전달되는 터빈의 회전력으로 흡입공기를 압축시키는 콤프레셔를 구비하는 차량용 터보차저에 있어서, 샤프트의 슬라이딩부를 따라 미끄럼 이동하는 가능하게 설치된 슬라이더와, 이 슬라이더에 의해서 가압되어 콤프레셔와 밀착됨으로써 흡입통로를 통해 유입된 배기가스의 일부를 압축한 다음 배출통로로 배출시키도록 콤프레셔와 슬라이더 사이에 배치되는 블레이드와, 핀에 의해서 상기 슬라이더와 작동적으로 결합되고 힌지를 중심으로 회동 가능하게 장착되는 연동링크와, 에어밸브의 개방으로 에어탱크로부터 전달되는 공압에 의해서 피스톤에 부착된 피스톤 로드를 돌출시켜 상기 연동링크를 회동시키는 제어 실린더와, 흡입공기량 및 O2센서로부터 전달되는 배기중의 산소농도 등에 의거하여 상기 에어밸브를 개폐시키는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터보차저의 EGR 압축장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 이중 터보차저 콤프레셔를 구비한 EGR시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 터보차저의 EGR 압축장치의 단면도이다.

EGR 배기압을 상승시키기 위한 방안으로 본 발명의 바람직한 실시예에서는 통상의 터보차저에 EGR 압축용 블레이드를 추가하여 EGR을 압축시키는 EGR압축장치를 예시하였다. 즉, 도 2에서 보면, 터보차저(30)의 콤프레셔 후방에 EGR 콤프레셔(40) 역할을 하는 블레이드를 설치한 다음, 엔진의 배기 매니폴드(4)에서 방출된 배기가스의 일부를 EGR 쿨러(20)로 통과시켜 냉각한 다음, 본 발명의 EGR 콤프레셔(40)를 통해 압축시킨 후에 믹서(22)또는 벤츄리로 공급한다. 종래와 마찬가지로 콤프레셔(30)에서 압축된 흡기는 믹서(22)또는 벤츄리에서 재순환된 배기가스와 혼합되어 엔진(2)의 흡기 매니폴드(6)로 공급된다.

도 3에는 본 발명에 따른 터보차저(30)의 EGR 압축장치가 도시되어 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 터보차저(30)에는 엔진(2)의 배기 매니폴드(4)에서 공급된 배기가스가 터빈(32)을 회전시킨 다음 배기 파이프로 배출되는 배출구(31b)가 형성되어 있으며, 타단에는 흡기 파이프를 통해 에어클리너를 통과한 흡기가 유입되는흡입구(31a)가 형성되어 있다. 터빈(32)과 콤프레셔(30)를 연결하는 샤프트(36)는 터보차저(30)의 중앙에 길이방향으로 배치되어 있으며, 일단에는 콤프레셔(30)의 이탈을 방지하도록 너트(38)가 끼워져 있다.

이러한 구성의 터보차저(30)에 있어서, 콤프레셔(30)의 후방에는 EGR 압축용 콤프레셔인 블레이드(40)가 설치되어 있으며, 이 블레이드(40)의 후방에는 슬라이더(42)가 배치되어 있다. 슬라이더(42)는 샤프트(36)의 슬라이딩부(36a)에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 상태에서, 전방으로 이동하면서 블레이드(40)를 콤프레셔(30)쪽으로 가압하는 역할을 한다.

또한, 슬라이더(42)의 후방에는 핀(44)에 의해서 연동링크(48)가 결합되어 있다. 연동링크(48)는 힌지(46)를 중심으로 소정의 각도로 회동하면서 슬라이더(42)를 화살표 방향을 따라 수평 이동시킨다. 연동링크(48)의 일단에는 핀(47)에 의해서 피스톤 로드(54)가 결합되어 있으며, 피스톤 로드(54)는 제어 실린더(50)내의 피스톤(52)에 일체적으로 결합되어 있다.

제어 실린더(50)에는 리턴 스프링(56)에 가압된 상태로 피스톤(52)이 미끄럼 이동할 수 있도록 장착되어 있으며, 공압포트(58)를 통해서 에어탱크(64)로부터 압축 공기가 유입된다. ECU(60)는 흡입공기량 및 가령, O2센서에서 전달되는 산소량을 바탕으로 현재의 연소상태를 판단한 다음, 에어밸브(62)에 출력신호를 보내 이를 작동시킨다. 에어밸브(62)는 ECU(60)에서 전달되는 신호에 따라 개방되면서 에어탱크(64)내의 압축공기를 공압포트(58)를 통해 제어 실린더(50)로 공급한다.

그에 따라, 제어 실린더(50)내의 피스톤(52)은 리턴 스프링(56)의 힘을 이기고 제어 실린더(50)의 내벽을 따라 상방으로 미끄럼 이동하게 되고, 피스톤(52)의 상승으로 피스톤 로드(54)가 화살표 방향을 따라 수직으로 상승되면서 연동링크(48)를 가압하게 된다. 피스톤 로드(54)의 가압에 따라 연동링크(48)는 힌지(46)를 중심으로 회동되면서 슬라이더(42)를 가압한다. 그 결과, 슬라이더(42)에 의해 블레이드(40)는 콤프레셔(30)의 후면과 밀착되면서 함께 회전하면서 흡입통로(31c)를 통해 흡입된 배기가스의 일부를 압축한 다음, 배출통로(31d)를 통해서 EGR 쿨러(20)로 배출하게 된다.

한편, EGR이 필요없는 운전영역에 도달하면 ECU(60)는 에어밸브(62)로는 더 이상 제어신호를 출력하지 않게 된다. 그 결과, 피스톤(52)은 리턴 스프링(56)에 의해서 원래의 위치로 복귀됨과 동시에, 피스톤 로드(54)와 연동링크(48)가 당겨지면서 슬라이더(42)를 후방으로 이동시킨다. 그 결과, 블레이드(40)는 슬라이더(42)와 함께 후방으로 이동하면서 콤프레셔(30)와의 밀착상태가 해제되어 배기가스의 압축은 더 이상 진행되지 않게 된다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 터보차저의 콤프레셔 후면에 EGR가스의 압을 상승시킬 수 있는 블레이드를 설치하여 고압의 EGR가스를 엔진의 흡기쪽으로 공급함으로써 종래의 배기압 상승을 위한 별도의 부품삭제로 인한 원가절감을 꾀할 수 있는 한편, NOx의 저감과 함께 연비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

배기가스에 의해 회전되는 터빈(32)과, 샤프트(36)를 통해서 전달되는 터빈(32)의 회전력으로 흡입공기를 압축시키는 콤프레셔(30)를 구비하는 차량용 터보차저에 있어서,

상기 샤프트(36)의 슬라이딩부(36a)를 따라 미끄럼 이동하는 가능하게 설치된 슬라이더(42)와,

상기 슬라이더(42)에 의해서 가압되어 콤프레셔(30)와 밀착됨으로써 흡입통로(31c)를 통해 유입된 배기가스의 일부를 압축한 다음 배출통로(31d)로 배출시키도록 콤프레셔(30)와 슬라이더(42)사이에 배치되는 블레이드(40)와,

핀(44)에 의해서 상기 슬라이더(42)와 작동적으로 결합되고 힌지(46)를 중심으로 회동 가능하게 장착되는 연동링크(48)와,

에어밸브(62)의 개방으로 에어탱크(64)로부터 전달되는 공압에 의해서 피스톤(52)에 부착된 피스톤 로드(54)를 돌출시켜 상기 연동링크(48)를 회동시키는 제어 실린더(50)와,

흡입공기량 및 O2센서로부터 전달되는 배기중의 산소농도 등에 의거하여 상기 에어밸브(62)를 개폐시키는 ECU(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저의 EGR 압축장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어 실린더(50)에는 공압의 해제시에 상기 피스톤(52)을 원래의 위치로 복귀시키는 리턴 스프링(56)이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저의 EGR 압축장치.