KR20080003979A - 차량의 터보 차져 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 터보 차져 보호장치에 관한 것으로, 엔진 정지 시 축의 회전력을 이용하여 자기장에 의한 유도 기전력을 발생시켜, 기계적인 마찰력이 없이 축을 신속하게 멈추도록 해 터보차져의 내구성 저하를 방지함은 물론 레이아웃(Lay Out)의 변경이 거의 없이 터보차져를 보호함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스에 의해 회전되어 엔진(E)으로 유입되는 외부 공기를 압축하는 터보차져(1)의 내부로 회전 관성에 의한 회전을 방지하는 보호장치가 구비되되,

상기 보호장치는 엔진 정지 후 회전 관성에 의해 회전되는 터빈(2)과 컴프레서(3)연결용 회전축(4)을 정지시키는 유도기전력을 생성하는 멈춤수단과, 엔진 정지 후 회전축(4)의 회전을 감지하는 회전센서(8)의 측정 신호를 입력받아 상기 멈춤수단쪽으로 배터리 전원을 공급하는 ECU(9)로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 터보 차져 보호장치{A turbo charger protecting device in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 차량의 터보 차져 보호장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 보호장치의 작동 원리도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 터보차져 2 : 터빈

3 : 컴프레서 4 : 회전축

5 : 하우징 6 : 코일

7 : 영구자석 8 : 회전센서

9 : ECU

A : 유입라인 B : 배기라인

E : 엔진 EP : 배기인테이크

IP : 흡기인테이크

본 발명은 차량의 터보 차져에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속 운행된 차량의 정차 시 터보차져의 회전을 방지하도록 한 차량의 터보 차져 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 과급기인 터보차져(Turbo Charger)는, 디젤 엔진 차량에서 엔진에 장착된 배기인테이크에 연결된 배기라인을 통해 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 터빈과 함께 회전되는 컴프레셔을 통해 흡기라인으로 유입되는 외부공기를 압축하여 엔진으로 공급하는 즉, 배기가스의 압력을 이용해 엔진으로 유입되는 외부공기를 압축하여 엔진 성능을 향상시키는 것이다.

이와 같은 터보차져는 엔진의 작동 시 배기가스를 이용해 회전하므로 회전부(터빈과 컴프레셔)간을 연결하는 축의 회전에 따른 기계적인 마찰이 항상 발생하고, 이를 위해 차량 주행 중에는 윤활유가 터보처져의 기계적 마찰부위로 지속적으로 공급되어 마찰 저항을 저감시키게 되고, 또한 엔진 정지 후에도 관성에 의해 서서히 회전이 멈추어 정지되어진다.

그러나, 이와 같은 터보차져의 특성은 윤활유의 공급이 이루어지지 않을 경우 심각한 문제를 발생시키는데 즉, 엔진이 정지하더라도 회전 관성에 의해 회전이 멈추는데 시간이 걸리게 되고, 이는 윤활유의 공급이 이루어지지 않은 상태에서 회전되는 것을 의미하므로 기계적 마찰에 따른 축의 파손이나 터보차져의 내구성 저하를 가져오는 불리한 점이 있게 된다.

이에 따라, 엔진 정지 시 터보차져의 회전에 따른 제반 문제를 해소하기 위해 브레이크 패드를 이용하여 축을 강제 구속하는 방식을 이용하기도 하지만, 이와 같이 축과 패드간 마찰력을 이용한 강제 멈춤 방식은 콤팩트(Compact)화 된 터보차 져의 레이아웃(Lay Out) 변경을 가져옴은 물론, 마모되는 브레이크 패드의 특성상 패드의 교체를 해주어야 만 하는 불편이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 엔진 정지 시 축의 회전력을 이용하여 자기장에 의한 유도 기전력을 발생시켜, 기계적인 마찰력이 없이 축을 신속하게 멈추도록 해 터보차져의 내구성 저하를 방지함은 물론 레이아웃(Lay Out)의 변경이 거의 없이 터보차져를 보호함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기인테이크를 통해 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 터빈과, 흡기인테이크를 통해 엔진으로 유입되는 외부 공기를 압축하도록 상기 터빈과 함께 회전되는 컴프레서로 이루어진 터보차져에 있어서,

상기 터보차져의 터빈과 컴프레서사이를 연결하여 회전되는 회전축부위로 회전방향과 반대 방향으로 유도기전력을 발생시켜 회전축을 정지시키는 멈춤수단이 구비되고, 엔진 정지 후 회전축의 회전을 감지하는 회전센서의 측정 신호를 입력받는 ECU가 상기 멈춤수단쪽으로 배터리 전원을 공급하도록 구성되어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 멈춤수단은 터빈과 컴프레서사이를 연결하여 회전되는 회전축을 따라 구비된 코일과, 상기 회전축부위를 수용하도록 감싸는 하우징의 안쪽에서 배열된 영구자석으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 터보 차져 보호장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 배기인테이크(EP)를 통해 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 터빈(2)과, 흡기인테이크(IP)를 통해 엔진(E)으로 유입되는 외부 공기를 압축하도록 상기 터빈(2)과 함께 회전되는 컴프레서(3)로 이루어진 터보차져(1)에 있어서,

상기 터보차져(1)의 터빈(2)과 컴프레서(3)사이를 연결하여 회전되는 회전축(4)부위로 회전방향과 반대 방향으로 유도기전력을 발생시켜 회전축(4)을 정지시키는 멈춤수단이 구비되고, 엔진 정지 후 회전축(4)의 회전을 감지하는 회전센서(8)의 측정 신호를 입력받는 ECU(9)가 상기 멈춤수단쪽으로 배터리 전원을 공급하도록 구성되어진다.

여기서, 상기 멈춤수단은 터빈(2)과 컴프레서(3)사이를 연결하여 회전되는 회전축(4)을 따라 구비된 코일(6)과, 상기 회전축(4)부위를 수용하도록 감싸는 하우징(5)의 안쪽에서 코일(6)에 간격을 두고 배열된 영구자석(7)으로 이루어진다.

이때, 상기 영구자석(7)은 도 2에 도시된 바와 같이 회전축(4)을 감싸면서 N극과 S극이 번갈아 가면서 연속적으로 형성되어지며, 하우징(5)의 안쪽에 고정되어진다.

또한, 상기 회전센서(8)는 회전축(4)의 회전을 감지하기 위해 터빈(2)이 고정되는 부위에 장착되어진다.

그리고, 상기 ECU(9)는 배터리와 전원선을 통해 연결된 코일(6)쪽으로 공급 되는 전원을 차단하거나 공급하게 되는데 이는, 상기 ECU(9)가 엔진이 정지된 것을 확인한 상태에서 회전센서(8)의 신호가 입력되는 경우 전원을 공급하게 되고, 회전센서(8)의 신호가 없는 경우 전원 공급을 차단하게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 터보차져(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(E)의 작동 중에는 정상적인 작동이 이루어지는데 즉, 배기인테이크(EP)로 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 터빈(2)과 회전축(4)으로 연결된 컴프레서(3)가 함께 회전되면서 외부로부터 유입되는 흡입공기를 과급하여 흡기인테이크(IP)를 통해 엔진(E)으로 공급하게 된다.

이때, 상기 터보차져(1)에는 엔진(E)의 작동에 따라 윤활유가 정상적으로 공급되어, 회전축(4)의 기계적 마찰을 줄여 정상적인 작동이 이루어지도록 함은 물론이다.

그러나, ECU(9)가 엔진(E) 정지상태를 인식하게 되면, 터보차져(1)에 구비된 회전센서(8)의 신호를 통해 회전축(4)의 회전 여부를 판단한 후, 상기 히전축(4)이 회전중인 경우에는 터보차져(1)내에 유도기전력을 발생시키는 멈춤수단이 회전축(4)을 강제적으로 정지시켜 주게 된다.

즉, 상기 ECU(9)가 배터리의 전원을 터보차져(1)쪽으로 연결하게 되면, 영구자석(7)의 자기장이 가로지르는 회전축(4)의 길이 방향으로 배터리의 전원이 코일(6)을 통해 흐르게되는데, 이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 코일(6)을 흐르는 전류와 영구자석(7)의 N극에서 S극으로 흐르는 자기장에 의해 유도기전력(F)이 발생된다.

이와 같이 발생된 유도기전력(F)은 회전축(4)의 회전방향이 시계방향인 경우 그 반대방향인 반 시계방향으로 발생하게 되고, 이는 회전축(4)의 회전을 저지하면서 회전이 정지되도록 작용하게 됨은 물론이다.

여기서, 유도기전력이 발생하는 원리는 자기장 안에 있는 도체에 전기를 흘려줄 때, 전류가 흐르는 도체는 플레밍의 왼손법칙에 따라 힘을 받아 움직이는 원리이며, 이는 스타터모터(Starter Motor)의 작동 원리임은 물론이다.

또한, 터보차져(1)의 회전 관성에 의한 회전을 저지하기 위한 즉, 회전축(4)의 회전을 멈추기 위한 유도기전력(F)의 크기는, 터보차저(1)의 성능과 엔진 회전 영역에 따른 터보차저(1)의 회전축(4)의 회전크기에 따라 실험적으로 측정되어 그 관련도를 데이터 맵(Data Map)으로 작성해 ECU(9)에 내장시켜, 공급되는 전류 크기를 터보차져(1)의 관성 회전 크기에 따라 제어하여 발생되는 유도기전력(F)의 크기를 제어해주게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진 정지 후 회전되는 터보차져를 감지해 회전 크기에 비례하는 유도기전력을 터보차져내에 발생시켜 주어, 엔진 정지 후에도 회전 관성에 의해 윤활유의 공급이 이루어지지 않는 상황에서 회전되는 터보차져의 기계적 마찰을 방지하여 내구성 저하 현상을 방지하는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 브레이크 패드와 같이 비교적 큰공간을 점유하면서 다수 부품으로 구성되지 않으므로, 터보차져의 레이아웃(Lay Out)을 변경하지 않고서도 회전 관성에 의한 회전을 신속히 저지할 수 있는 효과가 있음은 물론이다.

Claims (5)

1. 배기인테이크(EP)를 통해 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 터빈(2)과, 흡기인테이크(IP)를 통해 엔진(E)으로 유입되는 외부 공기를 압축하도록 상기 터빈(2)과 함께 회전되는 컴프레서(3)로 이루어진 터보차져(1)에 있어서,

   상기 터보차져(1)의 터빈(2)과 컴프레서(3)사이를 연결하여 회전되는 회전축(4)부위로 회전방향과 반대 방향으로 유도기전력을 발생시켜 회전축(4)을 정지시키는 멈춤수단이 구비되고, 엔진 정지 후 회전축(4)의 회전을 감지하는 회전센서(8)의 측정 신호를 입력받는 ECU(9)가 상기 멈춤수단쪽으로 배터리 전원을 공급하도록 구성되어진 차량의 터보차져 보호장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 멈춤수단은 터빈(2)과 컴프레서(3)사이를 연결하여 회전되는 회전축(4)을 따라 구비된 코일(6)과, 상기 회전축(4)부위를 수용하도록 감싸는 하우징(5)의 안쪽에서 배열된 영구자석(7)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 터보 차져 보호 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 영구자석(7)은 회전축(4)을 감싸면서 N극과 S극이 번갈아 가면서 연속적으로 형성되어지며, 하우징(5)의 안쪽에 고정되어진 것을 특 징으로 하는 차량의 터보 차져 보호 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 회전센서(8)는 회전축(4)의 회전을 감지하기 위해 터빈(2)이 고정되는 부위에 장착되어진 것을 특징으로 하는 차량의 터보 차져 보호 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 ECU(9)는 엔진(E)이 정지된 것을 확인한 상태에서 회전센서(8)의 신호가 입력되는 경우 전원을 공급하게 되고, 회전센서(8)의 신호가 없는 경우 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 터보 차져 보호 장치.

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