KR20030020115A

KR20030020115A - 차량용 엔진의 터보챠저 보호장치

Info

Publication number: KR20030020115A
Application number: KR1020010053788A
Authority: KR
Inventors: 서경일
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-09-03
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2003-03-08

Abstract

터보차량의 시동 키 오프시 고속으로 회전하고 있는 터보챠져에 엔진오일을 공급하여 터보챠져 베어링부의 누착 등 손상을 방지할 목적으로;

엔진 시동 온 상태에서 엔진에 오일을 공급하는 오일 펌프(100)와; 하우징의 한쪽은 흡기다기관에 연결하고 다른 한쪽은 배기다기관에 연결하여 배기가스의 압력으로 배기쪽의 터빈을 회전시켜 흡입쪽의 임펠러에 의해 흡입 공기를 압축하여 엔진으로 공급하는 터보챠져(200)와; 상기 오일펌프(100)에서 공급되어 터보챠져(200)를 거쳐 흐르는 오일을 회수하는 오일 팬(300)과; 상기 오일펌프(100)에서 공급되는 오일의 일정 압을 유지할 수 있도록 조절하는 어큐머레이터(400)와; 상기 어큐머레이터(400)의 압력 변화에 따라 그 상태가 가변되는 압력 레귤레이터(500)와; 상기 어큐머레이터(400)로부터 배출되는 유압이 오일펌프(100)로 되돌아오는 것을 방지하는 제1 체크 밸브(600)및 제2 체크 밸브(700)와; 소정의 제어신호에 제어되어 온/오프 상태가 가변되며, 시동 오프시 유로를 따라 어큐머레이터(400)에서 공급되는 오일압력을 터보차져(200)에 공급하는 솔레노이드 밸브(800)로 구비되어 있어서, 상품성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있고, 불필요한 공회전의 방지로 인해 연비향상 뿐만 아니라 대기 오염 저감에도 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 엔진의 터보챠저 보호장치{DEVICE FOR TURBO CHARGER PROTECT OF ENGINE IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 엔진의 터보챠져(Turbo Charger)에 관한 것으로 더욱 상세하게는 엔진 시동 오프 전 고속으로 회전하고 있는 터보챠저에 엔진 오일을 공급하여 엔진 시동 오프와 함께 발생되는 터보챠져의 손상을 방지할 수 있는 차량용 엔진의 터보챠져 보호장치에 관한 것이다.

터보챠져는 기존 엔진의 배기량의 증대 없이 엔진에 공급되는 공기의 양을 많게 함으로써, 출력을 대폭 올릴 수 있는 방법이다.

일반적인 자연흡입(NA) 엔진은 일반 대기압하(1기압)에서 실린더의 부압을 이용해 공기를 흡입하게 된다.

그러나 터보장치는 흡입되는 공기의 압력을 약 1.5 기압까지 압축을 하여 공급해 줌으로 써, 터보를 장착했을 경우 공기를 약 50%정도 더 많이 공급이 가능하게 된다. 따라서 출력도 50%의 상승이 가능하다는 결론이 나오게 되나 이는 이론적인 것이고 실제로는 터빈을 돌리는 데 필요한 일 그리고 배기가스의 배압에 의한 손실 등에 의해 실제로는 약 30 ~ 40%의 출력향상이 가능케 되었다.

즉, 터보챠져는 1개의 축 양 끝에 각도가 서로 다른 터빈과 컴프레셔를 설치하여 하우징의 한쪽은 흡기다기관에 연결하고 다른 한쪽은 배기다기관에 연결하여 배기가스의 압력으로 배기쪽의 터빈을 회전시키며 흡입쪽의 임펠러도 회전하기 때문에 임펠러 중심부근의 공기는 원심력을 받아 외주로 가속되어 디퓨져에 들어간다.

상기 디퓨져에 공급된 공기는 통로의 면적이 크므로 공기의 속도 에너지가압력 에너지로 변환도어 실린더로 공급되기 때문에 체적효율이 향상되어 출력이 증가하게 된다.

그러나, 상기한 터보차량에는 실사용상에 있어서 상당히 불편한 부분이 있는데, 이는 고속주행이나 언덕길 주행 직후에 엔진의 시동을 바로 끄게되면 터빈은 고속(약 10 ~ 14만 RPM)으로 회전하고 있지만, 시동 키 오프와 동시에 터보챠져에는 엔진오일이 공급되지 않아 터보챠저 베어링부의 누착이나 심지어 터보차져 전체의 손상이 발생되는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 터보챠져의 손상을 방지하기 위해 엔진 시동 오프 전 소정의 시간 동안 차량의 엔진을 공회전 시킴으로써, 연비 저하 및 공해발생을 초래하는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터보차량의 시동 키 오프시 고속으로 회전하고 있는 터보챠져에 엔진오일을 공급함으로써, 터보챠져 베어링부의 누착 등 손상을 방지할 수 있는 차량용 엔진의 터보챠져 보호장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

엔진 시동 온 상태에서 엔진에 오일을 공급하는 오일 펌프(100)와; 하우징의 한쪽은 흡기다기관에 연결하고 다른 한쪽은 배기다기관에 연결하여 배기가스의 압력으로 배기쪽의 터빈을 회전시켜 흡입쪽의 임펠러에 의해 흡입 공기를 압축하여 엔진으로 공급하는 터보챠져(200)와; 상기 오일펌프(100)에서 공급되어터보챠져(200)를 거쳐 흐르는 오일을 회수하는 오일 팬(300)과; 상기 오일펌프(100)에서 공급되는 오일의 일정 압을 유지할 수 있도록 조절하는 어큐머레이터(400)와; 상기 어큐머레이터(400)의 압력 변화에 따라 그 상태가 가변되는 압력 레귤레이터(500)와; 상기 어큐머레이터(400)로부터 배출되는 유압이 오일펌프(100)로 되돌아오는 것을 방지하는 제1 체크 밸브(600)및 제2 체크 밸브(700)와; 소정의 제어신호에 제어되어 온/오프 상태가 가변되며, 시동 오프시 유로를 따라 어큐머레이터(400)에서 공급되는 오일압력을 터보차져(200)에 공급하는 솔레노이드 밸브(800)로 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

차량에 전원을 공급하는 배터리(BATT)와; 상기 배터리(BATT)에서 공급되는 과전압을 차단하기 위한 퓨즈(Fuse)와; 운전자의 시동 키 조작에 따라 상기 배터리(BATT)에서 공급되는 전원에 의해 차량을 시동시키는 시동 키(IG)와; 상기 시동 키(IG) 신호와 엔진 회전수 신호를 인가받아 차량 시동 오프 상태를 판단하여 엔진 시동 오프시 소정의 신호를 출력하는 제어장치(900)와; 상기 제어장치(900)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 온/오프 스위칭 상태가 가변되며, 작동 '온' 시 소정의 시간이 경과되면 작동 '오프' 되는 타이머기능을 갖는 제1 릴레이부(RLY1)와; 상기 제1 릴레이부(RLY1)의 온/오프 스위칭 상태에 따라 작동상태가 가변되는 제1 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 터보챠저 보호장치 구성도 이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 터보챠저 보호회로 구성 블록도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 오일펌프 200 : 터보챠져 210 : 오일인넷

220 : 오일 아웃넷 300 : 오일 팬 400 : 어큐머레이터

500 : 압력 레귤레이터 600 : 제1 체크밸브 700 : 제2 체크밸브

800 : 솔레노이드 밸브 IG : 시동 키 IC1 : NAND 게이트

IC2 : NOR 게이트 Q1 : 제1 트랜지스터 Q2 : 제2 트랜지스터

BATT : 배터리 Fuse : 퓨즈 RLY1 : 릴레이

D1 : 다이오드

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 터보챠져 보호 장치 구성 블록도 이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 터보챠져 보호 제어 장치 구성 회로도이다.

운전자가 차량을 주행시키기 위해 도 2에 도시되어 있는바와 같이 시동키(IG)를 조작하여 엔진에 시동을 걸거나, 또는 차량이 운행 중이면, 도 1에 도시되어 있는 오일 펌프(100)는 엔진 동작에 따라 작동되어 터보챠져(200)로 엔진오일을 공급한다.

또한 상기 오일펌프(100)에서 공급되는 엔진 오일은 상기 터보차져(200)에 엔진 오일을 공급하는 것과 동시에 압력 레귤레이터(500)를 통해 규정된 압력으로 엔진 오일이 어큐머레이터(400)에 저장되고 일정한 압력 이상이 되면 어큐머레이터(400)로 통하는 압력 레귤레이터(500)는 닫힌다.

이 후, 운전자가 차량의 운행을 중단하고 시동 키(IG)를 오프 시키면 이 신호는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 제어장치(900)로 인가된다.

상기 제어장치(900)는 제1 입력단자가 시동 키(IG) '온'단자와 연결되어 있고, 제2 입력단자가 전원(V+)단자와 연결된 난드 게이트(NAND : IC1)와, 일측이 전원(V+)단자와 연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 베이스 단자가 상기 난드 게이트(NAND : IC1)의 출력단자와 연결되어 있고, 컬렉터 단자가 상기 제1 저항(R1)의 타측 단자와 연결되어 있으며, 이미터 단자가 접지된 제1 트랜지스터(Q1)와, 베이스 단자가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터 단자와 연결되어 있고, 컬렉터 단자가 제2 저항(R2)의 타측 단자와 연결되어 있고, 이미터 단자가 접지된 제2 트랜지스터(Q2)와, 제1 입력단자가 상기 제2 트랜지스터(Q2)와 제2 저항(R2) 연결단자에 결합되어 있고, 제2 입력단자가 엔진 회전수 신호를 입력받는 노아(NOR)게이트(IC2)로 구비되어 이루어져 있다.

따라서, 차량의 운행을 정지하기 위한 운전자의 시동 키 '오프'시 제어장치(900)의 난드(NAND)게이트(IC1)의 제1 입력단자에는 '로우(LOW)' 신호가 인가되어지고, 제2 입력단자에는 '하이(High)' 신호가 인가되어져 출력단으로 '하이'신호를 출력한다.

상기 난드(NAND)게이트(IC1)의 '하이' 출력 신호는 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 전가되어 상기 제1 트랜지스터(Q1)를 도통시킨다.

상기 제1 트랜지스터(Q1)가 도통됨에 따라, 제2 트랜지스터(Q2) 또한 도통되어, 전원단자(V+)에서 공급되는 '로우' 전압이 노아(NOR)게이트(IC2)의 제1 입력단자로 인가되어진다.

이 때, 노아(NOR)게이트(IC2)의 제2 입력단자로 엔진 회전수가 입력되어지는데, 엔진 시동이 정지됨에 따라 제2 입력단자로 '로우' 신호가 인가되어 상기 노아(NOR)게이트(IC2)에서 연산 처리되어 출력단자에서는 '하이' 신호가 출력된다.

상기 노아(NOR)게이트에서 '하이' 신호가 출력됨에 따라 타이머 기능을 갖는 제1 릴레이부(RLY1)가 접점 '온'되어, 배터리(BATT)전압이 솔레노이드 밸브(800)로 전가된다.

상기 제1 릴레이부(RLY1)는 자체적으로 타이머 기능을 구비하고 있어 작동 '온' 후 소정의 시간(약 60sec)이 경과되면, 자동으로 '오프'된다.

상기 솔레노이드 밸브(800)는 인가되는 배터리(BATT) 전압에 의해 작동 '온'되어 상기 솔레노이드 밸브(800)가 열림에 따라 도 1에 도시되어 있는 어큐머레이터(400)에 일정한 압력으로 저장된 오일을 터보차져(200)의 오일인렛(210)을 통하여 터보챠져(200)에 공급된다.

도 1에 도시되어 있는 제1 체크 밸브(600)와 제2 체크 밸브(700)는 오일이 역류됨을 방지한다.

이로써, 엔진 시동 정지시 고속으로 회전하고 있는 터보차져에 소정의 시간(약 60sec)동안 엔진 오일을 공급하여 줌으로써, 터보챠져의 베어링 의 누착 등으로 인한 고장 발생을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 엔진의 터보챠져 보호장치는 터보차량의 시동 키 오프시 고속으로 회전하고 있는 터보챠져에 엔진오일을 공급함으로써, 터보챠져 베어링부의 누착 등 손상을 방지할 수 있어서, 상품성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있고, 불필요한 공회전의 방지로 인해 연비향상 뿐만 아니라 대기 오염 저감에도 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims

엔진 시동 온 상태에서 엔진에 오일을 공급하는 오일 펌프(100)와; 하우징의 한쪽은 흡기다기관에 연결하고 다른 한쪽은 배기다기관에 연결하여 배기가스의 압력으로 배기쪽의 터빈을 회전시켜 흡입쪽의 임펠러에 의해 흡입 공기를 압축하여 엔진으로 공급하는 터보챠져(200)와; 상기 오일펌프(100)에서 공급되어 터보챠져(200)를 거쳐 흐르는 오일을 회수하는 오일 팬(300)과; 상기 오일펌프(100)에서 공급되는 오일의 일정 압을 유지할 수 있도록 조절하는 어큐머레이터(400)와; 상기 어큐머레이터(400)의 압력 변화에 따라 그 상태가 가변되는 압력 레귤레이터(500)와; 상기 어큐머레이터(400)로부터 배출되는 유압이 오일펌프(100)로 되돌아오는 것을 방지하는 제1 체크 밸브(600)및 제2 체크 밸브(700)와; 소정의 제어신호에 제어되어 온/오프 상태가 가변되며, 시동 오프시 유로를 따라 어큐머레이터(400)에서 공급되는 오일압력을 터보차져(200)에 공급하는 솔레노이드 밸브(800)로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 터보챠저 보호 장치.
차량에 전원을 공급하는 배터리(BATT)와; 상기 배터리(BATT)에서 공급되는 과전압을 차단하기 위한 퓨즈(Fuse)와; 운전자의 시동 키 조작에 따라 상기 배터리(BATT)에서 공급되는 전원에 의해 차량을 시동시키는 시동 키(IG)와; 상기 시동 키(IG) 신호와 엔진 회전수 신호를 인가받아 차량 시동 오프 상태를 판단하여엔진 시동 오프시 소정의 신호를 출력하는 제어장치(900)와; 상기 제어장치(900)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 온/오프 스위칭 상태가 가변되며, 작동 '온' 시 소정의 시간이 경과되면 작동 '오프' 되는 타이머기능을 갖는 제1 릴레이부(RLY1)와; 상기 제1 릴레이부(RLY1)의 온/오프 스위칭 상태에 따라 작동상태가 가변되는 제1 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 터보챠져 보호 장치.
제 2항에 있어서, 제어장치(900)는 제1 입력단자가 시동 키(IG) '온'단자와 연결되어 있고, 제2 입력단자가 전원(V+)단자와 연결된 난드 게이트(NAND : IC1)와, 일측이 전원(V+)단자와 연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 베이스 단자가 상기 난드 게이트(NAND : IC1)의 출력단자와 연결되어 있고, 컬렉터 단자가 상기 제1 저항(R1)의 타측 단자와 연결되어 있으며, 이미터 단자가 접지된 제1 트랜지스터(Q1)와, 베이스 단자가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터 단자와 연결되어 있고, 컬렉터 단자가 제2 저항(R2)의 타측 단자와 연결되어 있고, 이미터 단자가 접지된 제2 트랜지스터(Q2)와, 제1 입력단자가 상기 제2 트랜지스터(Q2)와 제2 저항(R2) 연결단자에 결합되어 있고, 제2 입력단자가 엔진 회전수 신호를 입력받는 노아(NOR)게이트(IC2)로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 터보챠져 보호 장치.