KR20040046031A - Partition turbocharger controller - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A partition turbocharger control device is provided to obtain the optimum boost pressure by comparing the desired boost pressure with the actual boost pressure and controlling the opening degree of a throttle valve through control of the air pressure supplied to a throttle valve actuator. CONSTITUTION: A partition turbocharger control device forms two air passages by partitions(3) installed in a turbine housing of a turbocharger, and a throttle valve(7) for controlling the flowing of air is mounted to one of the air passages. The partition turbocharger control device comprises a 3-way solenoid valve(30) selectively outputting air pressure of the upper stream and lower stream of a compressor(40) of the turbocharger; an actuator(20) operating the throttle valve according to the air pressure output from the 3-way solenoid valve; and a control unit comparing the desired pressure with the actual boost pressure and controlling the 3-way solenoid valve according to the compared result.

Description

격막 터보 챠저 제어장치 {Partition turbocharger controller}Diaphragm turbocharger controller {Partition turbocharger controller}

본 발명은 격막 터보 챠저 제어장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 터보 챠저의 터빈 하우징내에 설치된 격막에 의해 2개의 공기통로가 형성됨과 더불어 어느 하나의 공기통로에는 공기흐름을 제어하기 위한 스로틀밸브가 장착되어 있는 격막 터보 챠저를 제어하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a diaphragm turbocharger control device, and more specifically, two air passages are formed by a diaphragm installed in a turbine housing of a turbocharger, and one air passage is equipped with a throttle valve for controlling air flow. A device for controlling a diaphragm turbocharger is provided.

도 1은 일반적인 격막 터보 챠저의 개략도이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.1 is a schematic diagram of a general diaphragm turbocharger, FIG. 2 is a sectional view taken along the line A-A of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line B-B of FIG. 1.

상기 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 터빈 하우징(1)내에는 원주방향을 따라 180도 구간에 격막(3)이 설치되어 2개의 공기통로를 형성하므로, 배기가스가 2개의 공기통로를 따라 흐르면서 베인(5)을 회전시킨다.As shown in FIGS. 1 to 3, in the turbine housing 1, the diaphragm 3 is installed in a 180 degree section along the circumferential direction to form two air passages, so that the exhaust gas is disposed along the two air passages. Rotate vane 5 while flowing.

그리고, 상기한 2개의 공기통로중 어느 일측에는 스로틀밸브(7)가 장착되어 있고, 상기 스로틀밸브(7)의 개폐동작은 터빈 하우징(1) 외측에 설치된 스로틀밸브레버(9)에 의해 이루어진다.A throttle valve 7 is mounted on one side of the two air passages, and the opening and closing operation of the throttle valve 7 is performed by the throttle valve lever 9 provided outside the turbine housing 1.

도 4는 종래 기술에 따른 격막 터보 챠저 제어장치의 구성도로서, 터보챠저의 터빈(10)에 구비된 스로틀밸브(7)를 작동시키기 위한 스로틀밸브레버(9)가 엑추에이터(20)에 의해 작동되도록 되어 있고, 상기 엑추에이터(20)는 호스(30)를 매개로 터보챠저의 압축기(40) 하류와 연통되어, 상기 압축기(30) 하류의 공기압 즉, 상기 압축기(30)에 의해 압축된 고압의 공기압에 의해 상기 스로틀밸브(7)를 작동시키도록 되어 있다.4 is a configuration diagram of a diaphragm turbocharger control device according to the prior art, in which a throttle valve lever 9 for operating a throttle valve 7 provided in a turbine 10 of a turbocharger is operated by an actuator 20. The actuator 20 is in communication with the compressor 40 downstream of the turbocharger via the hose 30, so that the air pressure downstream of the compressor 30, i.e., the high pressure compressed by the compressor 30, is The throttle valve 7 is operated by air pressure.

이때, 상기 엑추에이터(20)는, 하우징(21)과, 리턴스프링(23), 상기 호스(30)를 통해 공급되는 공기압과 리턴스프링(23)의 탄력에 의해 하우징(21)내에서 스트로크 운동을 하도록 되어 있는 다이어프램(25), 상기 다이어프램(25)의 스트로크 운동을 상기 스로틀밸브레버(9)로 전달하는 바(27)를 포함하여 구성되어 있다.At this time, the actuator 20 is a stroke movement in the housing 21 by the elasticity of the return spring 23 and the air pressure supplied through the housing 21, the return spring 23, the hose 30. The diaphragm 25 and the bar 27 which transmit the stroke motion of the said diaphragm 25 to the said throttle valve lever 9 are comprised.

따라서, 엑추에이터(20)내의 리턴스프링(23)에 부하가 걸리지 않으면 스로틀 밸브(7)가 닫히게 되고, 엔진알피엠과 엔진부하가 증가함에 따라 엑추에이터(20)로 점차 고압의 공기압이 전달되어 공기압이 리턴스프링(23)의 탄성력을 극복하면 스로틀밸브(7)가 열리게 된다.Therefore, if the load spring is not applied to the return spring 23 in the actuator 20, the throttle valve 7 is closed, and as the engine alpha and the engine load increase, the high pressure air pressure is transferred to the actuator 20 to return the air pressure. When the elastic force of the spring 23 is overcome, the throttle valve 7 is opened.

이때, 어떤 공기압에 의해 스로틀밸브(7)가 열리는가는 리턴스프링(23)의 부하 즉, 스프링 상수 K값에 따라 결정되는데, 낮은 엔진알피엠 및 엔진부하에서 빠른 부스팅(boosting)효과를 얻기 위해 적정 부스트압에서 열리기 시작하여 완전 부스트압(Full Boost Pressure) 근방에서 완전히 개방되도록 스프링 상수값 K값을 선정하는 것이 바람직하다.At this time, which air pressure opens the throttle valve 7 is determined according to the load of the return spring 23, that is, the spring constant K value, so as to obtain an appropriate boost pressure in order to obtain a fast boosting effect at low engine RPM and engine load. It is desirable to select the spring constant value K so that it starts to open at and fully opens near the full boost pressure.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 격막 터보 챠저 제어장치는, 터보챠저의 압축기에 의해 압축된 공기압이 스로틀밸브의 제어력으로 직접 작용함에 따라 스프링 상수값이 일단 정해지면 스로틀밸브의 개폐동작은 엔진알피엠과 엔진부하에 따라 자동적으로 정해질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.However, the diaphragm turbocharger control device according to the prior art as described above, once the spring constant value is determined as the air pressure compressed by the compressor of the turbocharger acts directly as a control force of the throttle valve, the opening and closing operation of the throttle valve is performed by the engine. There was a problem that can only be automatically determined according to the ALPM and engine load.

또한, 스프링 상수를 이길 수 없는 아주 낮은 엔진부하 상태에서는 스로틀밸브가 항상 닫혀 있으므로, 높은 엔진알피엠에서는 배압증가에 따른 배기손실에 의해 연비가 악화되는 문제점이 있었다.In addition, since the throttle valve is always closed in a very low engine load state in which the spring constant cannot be overcome, there is a problem in that fuel efficiency is deteriorated due to exhaust loss due to back pressure increase at high engine RPM.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 제어유니트가 엔진알피엠 및 엔진부하에 따라 결정된 목표부스트압과 실제 부스트압을 비교하여 그 결과에 따라 스로틀밸브 엑추에이터로 공급되는 공기압을 조절하여 스로틀밸브의 개도량을 조절함으로써, 최적의 부스트압을 얻을 수 있는 격막 터보 챠저 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the control unit is compared to the target boost pressure and the actual boost pressure determined according to the engine and the engine load is supplied to the throttle valve actuator according to the result It is an object of the present invention to provide a diaphragm turbocharger control device capable of obtaining an optimum boost pressure by adjusting the opening amount of a throttle valve by adjusting the air pressure.

또한, 본 발명은, 제어유니트가 솔레노이드밸브를 이용하여 엑추에이터를 작동시켜서 스로틀밸브의 개도량을 조절함으로써, 엑추에이터내의 스프링 상수값을 낮추어 각 엔진알피엠 및 엔진부하에서 최적의 부스트압을 얻을 수 있으며, 특히 엔진알피엠이 높고 엔진부하가 낮은 상태에서도 스로틀밸브가 닫혀 있지 않도록 할 수 있어, 배기손실을 저감시킬 수 있는 격막 터보 챠저 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention, by controlling the opening amount of the throttle valve by operating the actuator using the solenoid valve, it is possible to lower the spring constant value in the actuator to obtain the optimum boost pressure at each engine and engine load, in particular It is an object of the present invention to provide a diaphragm turbocharger control device capable of reducing the exhaust loss by preventing the throttle valve from being closed even in a state where the engine RPM is high and the engine load is low.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 격막 터보 챠저 제어장치는, 터보 챠저의 터빈 하우징내에 설치된 격막에 의해 2개의 공기통로가 형성됨과 더불어 어느 하나의 공기통로에는 공기흐름을 제어하기 위한 스로틀밸브가 장착되어 있는 격막 터보 챠저를 제어하는 장치에 있어서,In the diaphragm turbocharger control device according to the present invention for achieving the above object, two air passages are formed by a diaphragm installed in the turbine housing of the turbocharger, and one air passage is used for controlling the air flow. A device for controlling a diaphragm turbocharger equipped with a throttle valve,

터보 챠저의 압축기 상류 및 하류의 공기압을 선택적으로 출력하기 위한 3방향 솔레노이드밸브와, 상기 3방향 솔레노이드밸브로부터 출력되는 공기압에 따라 상기 스로틀밸브를 작동시키는 엑추에이터와, 목표부스트압과 실제부스트압을 비교하여 그 결과에 따라 상기 3방향 솔레노이드밸브를 제어하는 제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A three-way solenoid valve for selectively outputting the air pressure upstream and downstream of the compressor of the turbocharger, an actuator for operating the throttle valve according to the air pressure output from the three-way solenoid valve, and a target boost pressure and actual boost pressure are compared. According to the results, it characterized in that it comprises a control unit for controlling the three-way solenoid valve.

도 1은 일반적인 격막 터보 챠저의 개략도,1 is a schematic diagram of a typical diaphragm turbocharger,

도 2는 도 1의 A-A 단면도,2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG.

도 3은 도 1의 B-B 단면도,3 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG.

도 4는 종래 기술에 따른 격막 터보 챠저 제어장치의 구성도,4 is a block diagram of a diaphragm turbocharger controller according to the prior art,

도 5는 본 발명에 따른 격막 터보 챠저 제어장치의 구성도,5 is a configuration diagram of a diaphragm turbocharger control device according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 격막 터보 챠저 제어장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.6 is a graph for explaining the operation of the diaphragm turbocharger control device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

3 : 격막7 : 스로틀밸브3: diaphragm 7: throttle valve

10 : 터빈20 : 엑추에이터10 turbine 20 actuator

30 : 3방향 솔레노이드 밸브40 : 압축기30: 3-way solenoid valve 40: compressor

50 : 제어유니트50: control unit

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 따른 격막 터보 챠저 제어장치의 구성도이다. 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 터보 챠저의 터빈(10) 하우징내에 설치된 격막(30)에 의해 2개의 공기통로가 형성됨과 더불어 어느 하나의 공기통로에는 공기흐름을 제어하기 위한 스로틀밸브(7)가 장착되어 있다.5 is a configuration diagram of a diaphragm turbocharger control device according to the present invention. As shown in FIG. 5, two air passages are formed by the diaphragm 30 installed in the turbine 10 housing of the turbocharger, and one of the air passages has a throttle valve 7 for controlling air flow. Is equipped.

그리고, 상기 스로틀밸브(7)를 작동시키기 위한 스로틀밸브레버(9)가 엑추에이터(20)에 의해 작동되도록 되어 있고, 상기 엑추에이터(20)는 3방향 솔레노이드밸브(30)에 연결되어, 상기 3방향 솔레노이드밸브(30)에서 공급되는 공기압에 의해 상기 스로틀밸브(7)를 작동시키도록 되어 있다.In addition, the throttle valve lever 9 for operating the throttle valve 7 is operated by the actuator 20, and the actuator 20 is connected to the three-way solenoid valve 30, the three-way The throttle valve 7 is operated by the air pressure supplied from the solenoid valve 30.

이때, 상기 엑추에이터(20)는, 하우징(21)과, 리턴스프링(23), 상기 3방향 솔레노이드밸브(30)에서 공급되는 공기압과 리턴스프링(23)의 탄력에 의해 하우징(21)내에서 스트로크 운동을 하도록 되어 있는 다이어프램(25), 상기 다이어프램(25)의 스트로크 운동을 상기 스로틀밸브레버(9)로 전달하는 바(27)를 포함하여 구성되어 있다.At this time, the actuator 20 is stroked in the housing 21 by the elasticity of the air pressure supplied from the housing 21, the return spring 23, and the three-way solenoid valve 30 and the return spring 23. The diaphragm 25 which is made to exercise, and the bar 27 which transmits the stroke motion of the diaphragm 25 to the throttle valve lever 9 are comprised.

또한, 상기 솔레노이드밸브(30)는 제어유니트(50)의 제어에 따라 터보 챠저의 압축기(40) 상류 및 하류의 공기압을 선택적으로 상기 엑추에이터(20)로 출력하도록 되어 있고, 상기 제어유니트(50)는 미리 설정되어 있는 맵테이블을 이용하여 엔진알피엠과 엔진부하에 따른 목표 부스트압을 결정하고, 이 목표 부스트압과 실제 측정된 부스트압을 비교하여, 그 결과에 따라 터보 챠저의 압축기(40) 상류의 공기압을 상기 엑추에이터(20)로 공급하는 시간과 압축기(40) 하류의 공기압을 상기 엑추에이터(20)로 공급하는 시간을 듀티 제어하여, 실제 부스트압을 목표 부스트압에 접근시키도록 되어 있다.In addition, the solenoid valve 30 is configured to selectively output air pressures upstream and downstream of the compressor 40 of the turbocharger to the actuator 20 according to the control of the control unit 50, and the control unit 50. Determining the target boost pressure according to the engine and the engine load using the preset map table, and compares the target boost pressure and the actually measured boost pressure, and accordingly the air pressure upstream of the compressor 40 of the turbocharger The duty time of supplying the actuator 20 and the time of supplying the air pressure downstream of the compressor 40 to the actuator 20 are controlled to bring the actual boost pressure closer to the target boost pressure.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 격막 터보 챠저 제어장치의 작용 및 효과를 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation and effects of the diaphragm turbocharger control device according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 6.

제어유니트(50)는 미리 설정되어 있는 맵테이블을 이용하여 엔진알피엠과 엔진부하에 따른 목표 부스트압을 결정한다. 즉, 각 엔진알피엠 및 엔진부하에서 스로틀밸브(7)가 열리는 정도에 따라 최적의 부스트압을 미리 결정하여 놓고, 이를 바탕으로 목표 부스트압을 결정하는 것이다.The control unit 50 determines the target boost pressure according to the engine RPM and the engine load by using a preset map table. That is, the optimum boost pressure is determined in advance according to the degree of opening of the throttle valve 7 at each engine and engine load, and the target boost pressure is determined based on this.

이어서, 상기 제어유니트(50)는 목표 부스트압과 실제 측정된 부스트압을 비교하여, 그 결과에 따라 3방향 솔레노이브밸브(30)를 제어하여 실제 부스트압을 목표 부스트압에 접근시킨다.Subsequently, the control unit 50 compares the target boost pressure with the actually measured boost pressure, and controls the three-way solenoid valve 30 according to the result to bring the actual boost pressure to the target boost pressure.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 터보 챠저의 압축기(40) 상류의 공기압(P1; 대기압)을 상기 엑추에이터(20)로 공급하는 시간(on 구간)과 압축기(40) 하류의 공기압(P2; 고압)을 상기 엑추에이터(20)로 공급하는 시간(off 구간)을 듀티 제어하여, 엑추에이터(20)로 공급되는 공기압(Pa)을 조절하는 것이다.That is, as shown in FIG. 6, the time (on section) of supplying the air pressure P1 (atmospheric pressure) upstream of the compressor 40 of the turbocharger to the actuator 20 and the air pressure P2 downstream of the compressor 40; Duty control the time (off period) of supplying the high pressure) to the actuator 20, to adjust the air pressure (Pa) supplied to the actuator (20).

따라서, 상기와 같이 조절된 공기압(Pa)이 엑추에이터(20)의 다이어프램(25)에 작용하게 되어 다이어프램(25)이 리턴스프링(23)의 탄성력을 극복하여 이동하게 되면 스로틀밸브(7)가 열리게 된다.Therefore, the adjusted air pressure Pa acts on the diaphragm 25 of the actuator 20 so that the throttle valve 7 opens when the diaphragm 25 moves to overcome the elastic force of the return spring 23. do.

이때, 상기 스로틀밸브(7)의 개도량이 작을수록 낮은 알피엠에서 빠른 과급효과를 얻을 수 있고, 이로 인해 낮은 알피엠에서도 부스팅으로 인해 높은 출력을 얻을 수 있다. 또한, 동일한 알피엠에서 개도량이 적으면 적을수록 더 낮은 알피엠에서 부스팅 효과를 얻을 수 있다.At this time, as the opening amount of the throttle valve 7 is smaller, a faster supercharging effect can be obtained at a low ALPM, and thus a high output can be obtained at low ALPM due to boosting. In addition, the smaller the opening amount in the same ALPM, the lower the boosting effect can be obtained at the ALPM.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제어유니트가 엔진알피엠 및 엔진부하에 따라 결정된 목표부스트압과 실제 부스트압을 비교하여 그 결과에 따라 스로틀밸브 엑추에이터로 공급되는 공기압을 조절하여 스로틀밸브의 개도량을 조절함으로써, 최적의 부스트압을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the control unit compares the target boost pressure determined by the engine RPM and the engine load with the actual boost pressure, and adjusts the opening amount of the throttle valve by adjusting the air pressure supplied to the throttle valve actuator according to the result. By doing so, there is an effect of obtaining an optimum boost pressure.

또한, 제어유니트가 솔레노이드밸브를 이용하여 엑추에이터를 작동시켜서 스로틀밸브의 개도량을 조절함으로써, 엑추에이터내의 스프링 상수값을 낮추어 각 엔진알피엠 및 엔진부하에서 최적의 부스트압을 얻을 수 있으며, 특히 엔진알피엠이 높고 엔진부하가 낮은 상태에서도 스로틀밸브가 닫혀 있지 않도록 할 수 있어, 배기손실을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the control unit operates the actuator by using the solenoid valve to adjust the opening amount of the throttle valve, thereby lowering the spring constant value in the actuator to obtain an optimum boost pressure at each engine and engine load. It is possible to prevent the throttle valve from being closed even when the engine load is low, thereby reducing the exhaust loss.

Claims (3)

터보 챠저의 터빈 하우징내에 설치된 격막에 의해 2개의 공기통로가 형성됨과 더불어 어느 하나의 공기통로에는 공기흐름을 제어하기 위한 스로틀밸브가 장착되어 있는 격막 터보 챠저를 제어하는 장치에 있어서,In the apparatus for controlling the diaphragm turbocharger is provided with two air passages formed by a diaphragm installed in the turbine housing of the turbocharger, and one of the air passages is equipped with a throttle valve for controlling the air flow. 터보 챠저의 압축기 상류 및 하류의 공기압을 선택적으로 출력하기 위한 3방향 솔레노이드밸브와, 상기 3방향 솔레노이드밸브로부터 출력되는 공기압에 따라 상기 스로틀밸브를 작동시키는 엑추에이터와, 목표부스트압과 실제부스트압을 비교하여 그 결과에 따라 상기 3방향 솔레노이드밸브를 제어하는 제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 격막 터보 챠저 제어장치.A three-way solenoid valve for selectively outputting the air pressure upstream and downstream of the compressor of the turbocharger, an actuator for operating the throttle valve according to the air pressure output from the three-way solenoid valve, and a target boost pressure and actual boost pressure are compared. Diaphragm turbocharger control device comprising a control unit for controlling the three-way solenoid valve according to the result. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어유니트는 미리 설정되어 있는 맵테이블을 이용하여 엔진알피엠과 엔진부하에 따른 목표 부스트압을 결정하고, 이 목표 부스트압과 실제 측정된 부스트압을 비교하여, 그 결과에 따라 터보 챠저의 압축기 상류의 공기압을 상기 엑추에이터로 공급하는 시간과 압축기 하류의 공기압을 상기 엑추에이터로 공급하는 시간을 듀티 제어하여, 실제 부스트압을 목표 부스트압에 접근시키도록 되어 있는 것을 특징으로 격막 터보 챠저 제어장치.The control unit determines a target boost pressure according to the engine RPM and the engine load by using a preset map table, compares the target boost pressure with the actually measured boost pressure, and accordingly, determines the air pressure upstream of the compressor of the turbocharger. And a duty control of the time for supplying the actuator and the time for supplying the air pressure downstream of the compressor to the actuator to bring the actual boost pressure closer to the target boost pressure. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 엑추에이터는, 하우징과, 리턴스프링, 상기 3방향 솔레노이드밸브로부터 공급되는 공기압과 리턴스프링의 탄력에 의해 하우징내에서 스트로크 운동을 하도록 되어 있는 다이어프램 및, 상기 다이어프램의 스트로크 운동을 상기 스로틀밸브를 작동시키기 위한 레버로 전달하는 바를 포함하여 구성된 격막 터보 챠저 제어장치.The actuator includes a housing, a return spring, a diaphragm configured to make a stroke movement in the housing by the elasticity of the air spring and the return spring supplied from the three-way solenoid valve, and the stroke movement of the diaphragm to operate the throttle valve. A diaphragm turbocharger control configured to include a bar for transmitting to the lever.
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