KR20030037935A - Waste gate valve and valve stay for turbo chager - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A waste gate valve and a valve stay for a turbo charger are provided to prevent deterioration of boost pressure during the early stage of diesel engine operation, by reducing abrasion through the increase of the initial contact area between the waste gate valve and valve stay. CONSTITUTION: A waste gate valve(10) and a valve stay(20) are arranged to make surface contact with each other through a surface contact portion(60). The surface contact portion of the valve stay is surface-treated to the degree of CO.2 corresponding to the radius of the round portion of the waste gate valve.

Description

터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이{Waste gate valve and valve stay for turbo chager}Waste gate valve and valve stay for turbo chager

본 발명은 터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이 간의 접촉부위에 면접촉 구조를 적용함으로써, 초기 접촉면적 증가효과에 의한 초기의 마모를 줄일 수 있고, 이에 따라 디젤엔진의 운전초기에 발생되는 과급압 저하를 개선할 수 있도록 한 터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이에 관한 것이다.The present invention relates to a waste gate valve and a valve stay of a turbocharger, and more particularly, by applying a surface contact structure to the contact portion between the waste gate valve and the valve stay, it is possible to reduce the initial wear due to the initial contact area increase effect. Accordingly, the present invention relates to a waste gate valve and a valve stay of a turbocharger capable of improving the boost pressure drop occurring at the beginning of operation of a diesel engine.

일반적으로 터보차져는 엔진의 배기에너지를 이용하여 터빈을 구동시키고, 터빈과 같은 축의 컴프레서에 의해 공기를 압축하여 엔진에 공급하는 장치로서, 흡입공기의 온도를 냉각시키는 인터쿨러와 함께 출력향상을 위해 대부분의 디젤엔진에서 적용되고 있는 장치이다.In general, a turbocharger is a device that drives a turbine by using the exhaust energy of the engine and compresses the air by a compressor on the same shaft as the turbine to supply the engine. The turbocharger is mostly used to improve output with an intercooler that cools the temperature of intake air. This is the device used in diesel engines.

도 1은 차량용 터보차져의 작동개념에 대해 나타낸 것이다.1 illustrates an operation concept of a vehicle turbocharger.

실린더에서 연소된 배기가스는 배기 매니폴드에 부착되어 있는 터보차져의 터빈(100)의 블레이드를 통해 흐르게 되며, 따라서 터빈(100)은 회전을 하게 된다.The exhaust gas combusted in the cylinder flows through the blades of the turbine 100 of the turbocharger attached to the exhaust manifold, so that the turbine 100 rotates.

터빈 샤프트의 다른 한쪽 끝에는 컴프레서(200)가 설치되어 있으며, 상기 컴프레서(200)가 터빈(100)의 힘으로 외부의 신기를 흡입, 압축하여 실린더로 강제적으로 압송하게 된다.A compressor 200 is installed at the other end of the turbine shaft, and the compressor 200 sucks and compresses external external devices with the force of the turbine 100 to forcibly transport the cylinder.

컴프레서(200)는 원심펌프의 일종으로 블레이드의 중앙으로 공기를 모은 뒤 블레이드가 회전함에 의해 실린더 안으로 공기를 과급하게 된다.The compressor 200 is a kind of centrifugal pump that collects air to the center of the blade and then charges the air into the cylinder by rotating the blade.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 터보차져는 웨이스트 게이트 밸브(10)를 가지고 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the turbocharger has a waste gate valve 10.

상기 웨이스트 게이트 밸브(10)는 배기가스가 터빈 블레이드를 바이패스 할 수 있도록 해주는 밸브장치로서, 배기가스의 압력을 감지한 후 압력이 너무 높은 경우 터빈(100)의 고회전을 막기 위해 터빈 블레이드 주변의 배기가스를 바이패스 시킨다.The waste gate valve 10 is a valve device that allows the exhaust gas to bypass the turbine blade, and after sensing the pressure of the exhaust gas, if the pressure is too high, the turbine gate around the turbine blade to prevent high rotation of the turbine 100. Bypass the exhaust gas.

상기 웨이스트 게이트 밸브(10)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 터보차져의 컴프레서(200)에 장착되어 있는 액추에이터(30)에 의해 작동되며, 액추에이터(30)의 스프링 상수 및 초기 세팅치에 의해 중고속 영역에서의 과급압 특성이 결정된다.The waste gate valve 10 is operated by an actuator 30 mounted on the compressor 200 of the turbocharger, as shown in FIG. 3, and by the spring constant and the initial setting of the actuator 30. The boost pressure characteristic in the mid to high speed range is determined.

터보차져 장착 디젤엔진의 경우, 일반적으로 운전시간 경과에 따라 과급압력이 저하되는 현상이 발생되고 있으며, 이러한 과급압력의 저하는 엔진출력의 저하, 배기가스 온도의 증가로 인한 내구성 악화 및 매연의 증가 등의 엔진 성능 및 내구성에 악영향을 미친다.In the case of turbocharged diesel engines, the supercharge pressure generally decreases as the operating time elapses, and such a decrease in the supercharge pressure causes deterioration of durability due to a decrease in engine output, an increase in exhaust gas temperature, and an increase in smoke. Adversely affect the engine performance and durability.

터보차져 디젤엔진의 과급압 저하의 주요 원인은 크게 터보차져 액추에이터의 특성변화, 액추에이터 링키지의 변형, 터보차져 및 컴프레서 하우징 부위의 변형문제 등으로 나눌 수 있다.The main causes of the turbocharger's supercharge drop can be largely divided into the characteristics of the turbocharger actuator, the deformation of the actuator linkage, and the deformation of the turbocharger and compressor housing.

터보차져 디젤엔진에서의 내구시험 완료 후의 과급압 저하기준은 초기치 대비 5% 이내로 되어 있으며, 이 기준은 터보차쳐 부품의 마모 및 열피로에 의한 변형을 고려하여 설정된 것이다.After completion of the endurance test in the turbocharged diesel engine, the standard for lowering the boost pressure is within 5% of the initial value, and this criterion is set in consideration of the wear and deformation of the turbocharger parts.

KJ2.9 C/Rail 디젤엔진의 경우 운전시간에 따라 터보차져 과급압 저하량이 매우 큰 것으로 평가되었으며, 이에 대한 원인조사 및 대책이 요구되었다.In the case of KJ2.9 C / Rail diesel engine, the turbocharger boost pressure drop was estimated to be very large according to the operation time, and the cause investigation and countermeasures were required.

KJ2.9 C/Rail 디젤엔진의 운전시간 경과에 따른 터보차져 과급압의 저하는대체로 운전초기에 급격히 저하되며, 이후 완만하게 감소하는 특성을 나타낸다.As the KJ2.9 C / Rail diesel engine's operation time elapses, the turbocharger's supercharge pressure decreases rapidly at the beginning of operation, and then gradually decreases.

그러므로, 터보차져 과급압 저하의 개선을 위해서는 운전초기에 과급압이 저하되는 원인 조사가 필요하였으며, 이에 터보차져 액추에이터 링키지 부위의 마모 및 변형 여부에 주목하게 되었다.Therefore, in order to improve the turbocharger supercharge pressure drop, it is necessary to investigate the cause of the supercharge pressure drop in the early stage of operation, thereby paying attention to the wear and deformation of the turbocharger actuator linkage part.

액추에이터와 웨이스트 게이트 밸브를 포함한 액추에이터 링키지는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 액추에이터(30), 액추에이터 로드, 링크 샤프트, 링크 플레이트(40), 밸브 스테이(20), 로드 샤프트, 밸브 베어링, 웨이스트 게이트 밸브(10)로 구성되며, 각 부품은 고온의 배기가스에 충분히 견딜 수 있는 재질로 되어 있다.Actuator linkages, including actuators and wastegate valves, as shown in Figs. 2 and 3, actuator 30, actuator rod, link shaft, link plate 40, valve stay 20, rod shaft, valve bearing And the waste gate valve 10, and each component is made of a material that can withstand high temperature exhaust gas sufficiently.

밸브 스테이는 액추에이터 로드를 통해 전달되는 작동력을 웨이스트 게이트 밸브에 직접 접촉하여 전달하는 기능을 하며, 가공 정도 및 재질관리가 중요한 부품이다.The valve stay functions to transfer the operating force transmitted through the actuator rod by directly contacting the waste gate valve, and the degree of processing and material management are important parts.

도 4에 도시한 바와 같이, 웨이스트 게이트 밸브(10)와 밸브 스테이(20)는 선접촉부(50)를 통하여 선접촉하는 구조이다.As shown in FIG. 4, the waste gate valve 10 and the valve stay 20 are in line contact with the line contact unit 50.

이러한 구조에 의해 엔진 운전시 액추에이터에서 전달되는 작동력 및 엔진 진동에 의해 밸브 스테이 접촉부가 마모되었으며, 이는 대체로 엔진 운전초기에 발생되고, 이에 의해 터보차져 과급압이 저하되는 것으로 조사되었다.With this structure, the valve stay contact was worn out by the operating force and the engine vibration transmitted from the actuator during engine operation, which occurred in the early stage of engine operation, and the turbocharger supercharge pressure was lowered thereby.

그러므로, 본 발명에서는 터보차져 디젤엔진에서 발생되는 운전초기의 과급압 저하를 터보차져 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이 간의 접촉방식, 특히 밸브 스테이의 형상 변경을 통해 개선하고자 한다.Therefore, the present invention is intended to improve the decrease in the boost pressure generated during the initial operation of the turbocharged diesel engine by changing the contact method between the turbocharged waste gate valve and the valve stay, in particular, the shape of the valve stay.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이 간의 접촉방식을 종전의 선접촉방식에서 면접촉방식으로 개선함으로써, 엔진 운전초기 접촉면적 증가효과에 의한 초기의 마모를 줄일 수 있고, 이에 따라 디젤엔진의 운전초기에 발생되는 과급압 저하를 개선할 수 있는 터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and by improving the contact method between the waste gate valve and the valve stay from the conventional line contact method to the surface contact method, the initial wear caused by the effect of increasing the initial contact area of the engine operation. It is an object of the present invention to provide a turbocharged waste gate valve and a valve stay that can reduce the pressure, thereby improving the boost pressure drop occurring in the early stage of operation of the diesel engine.

도 1은 차량용 터보차져를 보여주는 개략도1 is a schematic view showing a vehicle turbocharger

도 2는 일반적인 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이의 설치상태를 보여주는 정면도Figure 2 is a front view showing the installation state of the general waste gate valve and valve stay

도 3은 도 2의 측면도3 is a side view of FIG. 2

도 4는 종래 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이를 보여주는 측면도Figure 4 is a side view showing a conventional waste gate valve and valve stay

도 5는 본 발명의 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이를 보여주는 측면도Figure 5 is a side view showing the waste gate valve and the valve stay of the present invention

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10 : 웨이스트 게이트 밸브 20 : 밸브 스테이10: waste gate valve 20: valve stay

30 : 액추에이터 40 : 링크 플레이트30: actuator 40: link plate

50 : 선접촉부 60 : 면접촉부50: line contact portion 60: surface contact portion

100 : 터빈 200 : 컴프레서100 turbine 200 compressor

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이에 있어서, 상기 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이는 면접촉부(60)를 통하여 면접촉하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the present invention, the waste gate valve and the valve stay of the turbocharger are characterized in that the waste gate valve and the valve stay are in surface contact with the surface contact portion 60.

또한, 상기 밸브 스테이의 면접촉부(60)는 웨이스트 게이트 밸브 라운드부위의 R에 해당하는 C0.2로 면취가공되어 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the surface contact portion 60 of the valve stay is characterized in that it is formed by chamfering C0.2 corresponding to R of the waste gate valve round portion.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명은 터보차져의 부품인 웨이스트 게이트 밸브(10)와 밸브 스테이(20)의 접촉방식, 즉 밸브 스테이(20)의 형상 변경을 통해 터보차져 디젤엔진의 운전초기에 발생되는 과급압 저하를 개선한 것이다.As shown in FIG. 5, the present invention provides an initial operation of a turbocharged diesel engine through a contact method between a waste gate valve 10 and a valve stay 20, that is, a shape of the valve stay 20. This is to improve the drop in boost pressure generated.

본 발명에 따른 기술은 GQ KJ2.9 C/Rail 엔진에 대해 실시하였다.The technique according to the invention was carried out on a GQ KJ2.9 C / Rail engine.

GQ KJ2.9 C/Rail 엔진의 경우 운전시간 경과에 따라 터보차져 과급압이 급격이 저하되는 문제가 발생되었으며, 주로 운전초기에 대부분의 과급압 저하현상이 관찰되었다.In the case of the GQ KJ2.9 C / Rail engine, the turbocharger boosting pressure suddenly decreased as the operation time elapsed, and most of the boosting pressure drop was observed in the early stage of operation.

이에 터보차져 관련 부품에 대한 원인 조사결과, 밸브 스테이의 밸브 접촉부 형상이 직각단면(선접촉)으로 되어 있어 운전중 밸브 스테이 작동압 및 진동에 의한 마모가 발생되는 것을 알 수 있었다.As a result of investigating the cause of the turbocharger related parts, it was found that the valve contact portion of the valve stay has a right angled cross section (line contact), causing wear of the valve stay operating pressure and vibration during operation.

특히, 이러한 마모는 운전초기에 대부분 발생되는 것으로 이에 대한 대책이 요구되었다.In particular, such abrasion occurs mostly in the early stage of operation, and a countermeasure was required.

이는 현사양이 양 부품이 선접촉함에 따라 밸브 스테이 부위의 에지부가 웨이스트 게이트 밸브 라운드 부위의 R(반경)만큼 마모가 진행되면서 터보차져 과급압의 저하를 가져오는 것으로 판단되었다.This is because the current specifications of both parts are in line contact, the edge portion of the valve stay portion wears as much as R (radius) of the waste gate valve round portion, it was determined that the turbocharger to reduce the supercharge pressure.

그러므로, 밸브 스테이의 형상 변경은 상대부품인 웨이스트 게이트 밸브가 라운드 형상임을 고려하여 밸브 스테이의 접촉부위에 C0.2 정도의 면취가공을 하여 초기 접촉면적을 증가시키는 것으로 하였다.Therefore, the change of the shape of the valve stay was to consider that the waste gate valve, which is a counterpart, has a round shape, and the initial contact area was increased by chamfering about C0.2 to the contact portion of the valve stay.

따라서, 상기와 같은 밸브 스테이 형상 변경에 의한 초기 접촉면적의 증가효과에 의해 운전초기의 마모는 개선되었으며, 이에 따라 과급압 저하를 개선할 수 있었다.Therefore, the wear of the initial operation was improved by the effect of increasing the initial contact area due to the change in the shape of the valve stay as described above, thereby reducing the supercharge pressure.

이상에서와 같이 본 발명은 면접촉방식을 채용한 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이를 제공함으로써, 초기 접촉면적 증가효과에 의한 초기의 마모를 줄일 수 있으며, 이에 따라 디젤엔진의 운전초기에 발생되는 과급압 저하를 개선할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention provides a waste gate valve and a valve stay employing the surface contact method, thereby reducing the initial wear caused by the initial contact area increase effect, and thus, the boost pressure generated at the initial operation of the diesel engine. There is an effect that can improve the degradation.

Claims (2)

터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이에 있어서,In the waste gate valve and the valve stay of the turbocharger, 상기 웨이스트 게이트 밸브와 밸브 스테이는 면접촉부(60)를 통하여 면접촉하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이.The waste gate valve and the valve stay is a waste gate valve and the valve stay of the turbocharger, characterized in that the surface contact structure made through the surface contact portion (60). 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 스테이의 면접촉부(60)는 웨이스트 게이트 밸브 라운드부위의 R에 해당하는 C0.2로 면취가공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 웨이스트 게이트 밸브 및 밸브 스테이.The turbo gate waste gate valve and valve stay of claim 1, wherein the surface contact portion (60) of the valve stay is formed by chamfering with C0.2 corresponding to R of the round portion of the waste gate valve.
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