KR20080043132A - 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터 - Google Patents

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KR20080043132A
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Abstract

본 발명은 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 관한 것으로서, 액츄에이터 하우징 내에 진공압력이 작용하는 피스톤을 기준으로 동일한 인장 및 압축 특성을 가지는 스프링을 양쪽에 하나씩 총 2개를 설치하고, 이에 한쪽 스프링이 압축될 때 다른 한쪽 스프링이 인장될 수 있게 하여, 스트로크 제어시에 상기 2개의 스프링에 의해 액츄에이터 내에서 스프링의 압축 및 인장이 동시에 진행되도록 구성함으로써, 압력실 내의 진공압력 상태가 동일하다면, 두 개 스프링에 의한 인장 및 압축이 동시 발생함에 의해 베인이 열릴 때와 베인이 닫힐 때의 두 상황에 대해 스프링의 변위량과 피스톤 및 액츄에이터의 스트로크가 항상 일정한 위치를 가지도록 하는 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 의하면, 스프링의 히스테리시스 문제가 해결되면서 베인이 열릴 때와 닫힐 때 동일한 진공압력 및 액츄에이터 제어상태에서 베인의 위치가 동일해지고, 부스트압력의 상승 및 하강 특성(히스테리시스)은 항상 일정하게 된다.
또한 정속, 가속, 급발진시에 부스트압력의 상승 및 하강 특성이 항상 일정하게 되므로, 양호한 엔진 성능 및 배기 성능을 유지할 수 있게 되고, 특히 종래기술에서 가속 및 급발진시에 베인이 닫히면서 스프링의 히스테리시스로 인해 부스트압력이 급상승하면서 발생하는 서지성 소음 및 스모크 발생을 효과적을 방지할 수 있게 된다.
가변 형상 터보차저, VGT, 히스테리시스, 진공 액츄에이터, 피스톤, 스프링

Description

가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터 {Vacuum actuator of variable geometry turbocharger}
도 1은 일반적인 가변 형상 터보차저에서 엔진의 운전영역에 따른 베인의 조정상태를 예시한 도면,
도 2 내지 도 6은 일반적인 가변 형상 터보차저의 구성부를 도시한 사시도,
도 7은 종래기술에 따른 진공 액츄에이터의 내부 구조를 도시한 단면도,
도 8은 종래 진공압력에 따른 액츄에이터의 스트로크를 나타낸 도면,
도 9는 종래 베인 제어 듀티 비에 따른 부스트압력의 예를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 진공 액츄에이터의 내부 구조를 도시한 단면도,
도 11과 도 12는 본 발명에 따른 진공 액츄에이터에서 진공압력 상태에 따라 피스톤 및 액츄에이터 로드의 위치가 가변된 상태를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 진공 액츄에이터 111 : 압력실
112 : 피스톤 113 : 액츄에이터 로드
114 : 제1스프링 116 : 스프링실
117 : 제2스프링
본 발명은 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액츄에이터 하우징 내에 진공압력이 작용하는 피스톤을 기준으로 동일한 인장 및 압축 특성을 가지는 스프링을 양쪽에 하나씩 총 2개를 설치하고, 이에 한쪽 스프링이 압축될 때 다른 한쪽 스프링이 인장될 수 있게 하여, 스트로크 제어시에 상기 2개의 스프링에 의해 액츄에이터 내에서 스프링의 압축 및 인장이 동시에 진행되도록 구성함으로써, 압력실 내의 진공압력 상태가 동일하다면, 두 개 스프링에 의한 인장 및 압축이 동시 발생함에 의해 베인이 열릴 때와 베인이 닫힐 때의 두 상황에 대해 스프링의 변위량과 피스톤 및 액츄에이터의 스트로크가 항상 일정한 위치를 가지도록 하는 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 관한 것이다.
최근 디젤엔진에는 고출력/저공해의 목적 달성을 위하여 가변 형상 터보차저(Variable Geometry Turbocharger;VGT)가 널리 적용되고 있다.
가변 형상 터보차저는 터빈으로 유입되는 배기가스의 통과면적을 가변적으로 운용하여 기존의 웨이스트 게이트 터보차저(Waste Gate Turbocharger;WGT) 대비 고토크/고출력화를 도모함과 동시에 저속 토크 마진을 얻고자 개발된 장치이다.
가변 형상 터보차저에서는, 종전의 웨이스트 게이트 터보차저에서 부족하였던 저부하 영역에서의 공기량을 최대한 확보하고자, 첨부한 도 1에 나타낸 바와 같 이 베인을 조정하여 터빈 입구의 면적을 변화시키는데, 저속 영역에서는 유로면적을 최소화하고, 고속 영역에서는 유로면적을 최대화함으로써, 저속ㆍ저부하 영역에서의 응답성 증대와 함께 충분한 공기량 확보로 배기가스를 저감시키게 된다.
첨부한 도 2 내지 도 6을 참조하여 가변 형상 터보차저에 대해 설명하면 다음과 같다.
도시한 바와 같이, 가변 형상 터보차저는 컴프레서(10)와 터빈(11)으로 구성되며, 그 사이에서 배기가스의 유동을 제어하는 유로 조절기구(12)를 포함한다.
상기 유로 조절기구(12)는 베인(16)의 각도 위치를 조절하여 배기가스의 흐름 성능을 향상시켜 주는 역할을 하며, 터빈(11)의 하우징(13) 내부에 설치되는 유니슨 링(Unison Ring)(14)과, 상기 유니슨 링(14)의 한쪽 면에 등간격으로 설치되면서 터빈휠(15)과는 접촉되지 않는 범위 내에서 움직이는 다수개의 베인(16) 및 원판(17)과, 상기 베인(16) 및 원판(17)을 동작시켜 주는 부싱(18) 및 레버(19)와, 로드(20)를 이용하여 상기 레버(19)에 연결되며 엔진의 진공펌프가 제공하는 진공압력에 의해 작동되는 액츄에이터(21)로 구성된다.
미설명 부호 22는 유니슨 링(14)에 한쪽 끝이 지지되고 다른 한쪽 끝이 베인(16)에 연결되어 베인(16)과 함께 동작하는 링크를 나타낸다.
베인(16)은 전체가 일체형으로 연결된 구조이고, 이러한 일체형 베인 연결 구조를 카트리지라고 하며, 또한 액츄에이터(21)의 제어에 의해 액츄에이터 로드(20) 및 이에 연결된 레버(19), 전체 베인(16)의 위치가 제어될 수 있게 되어 있다.
또한 상기 하우징(13)에는 액츄에이터 로드(20)의 위치를 제한하는 스크류(볼트)식의 스토퍼(23)가 설치되어 있는데, 액츄에이터 로드(20)의 선단부에 핀(19a)으로 결합된 상기 레버(19)가 상기 스토퍼(23)에 접촉함으로써 레버(19)의 회전 및 액츄에이터 로드(20)의 이동이 제한되면서 터보차저의 최소 유량이 정해지게 된다.
이와 같이 하여, 상기 액츄에이터 로드(20)가 전후진하면 레버(19)와 부싱(18)에 의해 원판(17)이 그 중심을 축으로 회전하므로 유니슨 링(14)에 한쪽이 지지된 링크(22)를 통해 베인(16)도 그 각도가 가변될 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 가변 형상 터보차저에서는 진공압력을 이용한 액츄에이터(21)로 베인(16)의 작동 앵글을 최적으로 잡아주고 있다.
여러 가지 운전 조건에서의 최적의 베인 위치는 ECU의 맵(map) 정보에 따라 결정되어지나, 베인(16)의 최소 각도 위치는 기계식의 스토퍼(23)에 의하여 초기에 결정되어지고 있다.
개발 과정에서의 하나의 매칭(matching) 항목으로 엔진 개발 메이커에서 설정한 위치를 VGT 메이커에서 대량 생산을 하고자 마스터 VGT를 가지고 스토퍼 위치를 측정하여 제작한다.
한편, 상기한 가변 형상 터보차저에 따르면, 터빈 입구 측의 단면적 크기를 제어해서 배기 에너지 효율을 극대화하여 배기량 증가 없이 흡입 공기량을 증대시켜 더욱 높은 출력을 얻을 수 있으며, 이러한 출력 증대는 동일 부하에서 더 많은 공기량을 흡입시킬 수 있고, 결국 매연(PM) 등 공기 부족에 기인한 불완전 연소성 분의 발생을 억제시킬 수 있다.
또한 매연 성분의 감소에 의해 배기가스 마진을 확보할 수 있게 되고(NOx/PM Trade-Off), 엔진 출력 향상에 의해 차량에서 여유 구동력을 증대시킬 수 있게 되어 동일 부하조건에서 상대적으로 좋은 연비를 낼 수 있게 된다.
즉, 도 1과 도 5, 도 6은 운전 영역에 따른 베인 위치 제어의 일 예를 나타낸 도면으로서, 저속 영역에서는 도 1과 도 5에 도시된 바와 같이 베인을 닫아서 터빈 입구의 면적을 작게 하여, 배기 에너지의 효율을 극대화하고, 배기량의 증가 없이 흡입 공기량을 증대시켜 보다 높은 출력을 얻을 수 있도록 하며, 동일한 부하에서 더 많은 공기량이 흡입되도록 함으로써 공기 부족에 의한 불완전 연소의 발생을 억제시켜 배기가스를 저감하게 된다.
또한 저속 영역에서는 과급 압력 증가를 통해 엔진 출력의 향상으로 여유 출력이 증대하고, 이에 따라 동일 부하 조건에서 여유 출력만큼 상대적으로 좋은 연비를 가지게 되며, 저속 영역 토크 증대 및 응답성 향상을 통한 발진 성능 개선이 가능해진다.
반면, 고속 영역에서는 도 1과 도 6에 도시된 바와 같이 베인을 열어서 터빈 입구의 면적을 크게 하고, 배기 유량을 증대시켜 출력을 향상시킬 수 있게 된다.
가변 형상 터보차저의 제어는 일반적으로 PID 제어를 따르고 있으며, 베인을 제어하는 액츄에이터의 거동은 ECU가 각각의 센서(공기유량센서, 부스트압센서, 수온센서 등)로부터 신호를 입력받아 제어신호를 출력하면 그에 따른 PWM 개폐 시간비(duty)가 조절되어 솔레노이드 밸브를 통해 출력되는 진공압이 제어되어짐으로써 결정된다.
이때, ECU의 제어신호는 각종 센서로부터의 입력 값을 바탕으로 목표 과급압과 부스트압센서에 의해 검출된 실제 과급압을 비교하여 그 차이가 계산된 뒤 결정된다.
이와 같은 가변 형상 터보차저의 중요 특성 중의 하나인 저속 영역 토크 증대 및 응답성 향상을 결정하는 중요 인자는 노즐 면적이 최소일 때의 최소 유량을 결정하는 것이며, 도 1의 상단 왼쪽에 나타낸 바와 같이 배기가스가 통과하는 통로의 최소 면적을 결정하는 것이다.
베인(16)의 회전운동은 전술한 바와 같이 베인(16)을 움직이는 유니슨 링(14)과 부싱(18), 레버(19)로 연결된 액츄에이터 로드(20)가 전후진함으로써 구현되며, 베인(16)의 최소 면적은 저속(통상적으로 1000rpm) 전부하 영역에서의 목표 부스트압을 만족시킬 수 있도록 최소 유량 스크류식 스토퍼(23)의 위치를 조정시켜 가면서 시험을 통하여 결정하게 된다.
한편, 가변 형상 터보차저의 베인 위치를 제어하는 액츄에이터로는 엔진의 진공펌프에서 생성되는 진공압력에 의해 액츄에이터 로드의 스트로크가 제어되는 진공 액츄에이터(vacuum actuator)가 사용되며, 첨부한 도 7은 종래기술에 따른 진공 액츄에이터의 내부 구조를 도시한 단면도이고, 도 8은 진공압력에 따른 액츄에이터의 스트로크를 나타낸 도면이다.
이를 참조하여 종래기술에 따른 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 액츄에이터(100)는 ECU의 제어신호에 따라 엔진으로부터 제공되는 진공압력 상태에 의해 액츄에이터 로드(113)의 전후진 동작이 제어되면서 베인의 위치를 제어하게 되는데, 피스톤(112)에 가해지는 진공압력 상태에 따라 동작하는 액츄에이터 로드(113)가 설치되고, 이 액츄에이터 로드(113)는 피스톤(112)에 조립된다.
상기 피스톤(112)은 액츄에이터 하우징(110) 내에서 진공압력이 작용하는 압력실(111)을 구획하고, 이 압력실(111) 내에는 액츄에이터 하우징(110)의 스프링 시트(110a)와 피스톤(112) 사이에 스프링(114)이 설치되며, 엔진에서 생성되어 압력실(111)에 제공되는 진공압력 상태에 따라 상기 스프링(114)이 압축 또는 인장되면서 스트로크가 제어되게 된다.
즉, 액츄에이터 하우징(110) 내 압력실(111)에 제공되는 진공압력이 피스톤(112)에 가해지면 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)는 스프링(114)을 압축시키면서 후진작동(도면상 하우징에서 액츄에이터 로드가 상방으로 삽입작동)하게 되며, 반대로 피스톤(112)에 가해지는 진공압력이 상대적으로 낮아질 경우에는 스프링(114)의 탄성복원력(스프링 인장)에 의해 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)가 원복되면서 전진하게 된다(도면상의 하우징에서 액츄에이터 로드가 하방으로 돌출작동).
도 7에서 도면부호 115는 로드 엔드를 나타내며, 이는 도 3의 레버(19)와 힌지 결합(링크 결합)되는 부분이다.
결국, 압력실(111) 내부로 제공되는 진공압력을 제어함으로써 진공압력과 스 프링력의 조합된 힘에 따라 액츄에이터 로드(113)의 전후위치 및 스트로크가 제어되게 되며, 이때 첨부한 도 9에 나타낸 바와 같이 동일한 진공압력에 대해서 스프링이 압축 및 인장될 때 특성이 서로 달라, 액츄에이터 스트로크의 길이도 서로 달라지는 히스테리시스(hysteresis) 문제가 발생하게 된다.
이와 같이 종래에는 스트로크가 제어되는 진공 액츄에이터에서 스프링이 압축 및 인장되면서 발생하는 히스테리시스 문제에 의하여 다음과 같은 문제점이 있었다.
1) 베인이 열리거나 닫힐 때 동일한 진공압력에 대해서 부스트압력이 서로 다르게 된다. 즉, 부스트압력의 상승 및 하강 특성(hysteresis)이 서로 달라지는 것이다. 예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이 엔진 조건이 2000rpm, BMEP 6bar일 때 베인 제어 듀티(vane control duty) 비(베인이 열리거나 닫히는 정도)에 따른 부스트압력의 상승 및 하강 특성이 서로 달라지는 것이다. 이때, 하강의 부스트압력이 상승보다 높기 때문에 부스트압력 하강 조건에서는 개발시에 맵핑된 영역과 다른 영역에서 작동하여 엔진 성능 및 배기 성능을 저하시키고, 특히 서지성 소음을 유발할 수도 있다.
2) 액츄에이터 스트로크 세팅에 따라 부스트압력의 상승 및 하강 특성이 서로 달라지고, 액츄에이터 스트로크 세팅이 변화하여 부스트압력의 상승 및 하강 특성이 달라질 수도 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 액츄에이터 하우징 내에 진공압력이 작용하는 피스톤을 기준으로 동일한 인장 및 압축 특성을 가지는 스프링을 양쪽에 하나씩 총 2개를 설치하고, 이에 한쪽 스프링이 압축될 때 다른 한쪽 스프링이 인장될 수 있게 하여, 스트로크 제어시에 상기 2개의 스프링에 의해 액츄에이터 내에서 스프링의 압축 및 인장이 동시에 진행되도록 구성함으로써, 압력실 내의 진공압력 상태가 동일하다면, 두 개 스프링에 의한 인장 및 압축이 동시 발생함에 의해 베인이 열릴 때와 베인이 닫힐 때의 두 상황에 대해 스프링의 변위량과 피스톤 및 액츄에이터의 스트로크가 항상 일정한 위치를 가지도록 하는 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
결국, 이를 통하여 스프링의 히스테리시스 문제가 해결되면서 베인이 열릴 때와 닫힐 때 동일한 진공압력 및 액츄에이터 제어상태에서 베인의 위치가 동일해지고, 부스트압력의 상승 및 하강 특성(히스테리시스)은 항상 일정하게 되는 장점을 가지는 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 정속, 가속, 급발진시에 부스트압력의 상승 및 하강 특성이 항상 일정하게 되므로, 양호한 엔진 성능 및 배기 성능을 유지할 수 있게 되고, 특히 종래기술에서 가속 및 급발진시에 베인이 닫히면서 스프링의 히스테리시스로 인해 부스트압력이 급상승하면서 발생하는 서지성 소음 및 스모크 발생을 효과적을 방지할 수 있는 가변 형상 타보차저의 진공 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 액츄에이터 하우징의 압력실에 가해지는 진공압력의 상태에 따라 피스톤 및 액츄에이터 로드가 전후진 동작하도록 된 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 있어서,
상기 액츄에이터 하우징이 피스톤에 의해 압력실과 스프링실로 구획된 상태에서 상기 피스톤을 기준으로 그 양쪽에 상호간 인장 및 압축 특성이 동일한 두 개의 스프링이 설치되어, 상기 피스톤이 상기 압력실 내에 설치되는 제1스프링과 상기 스프링실 내에 설치되는 제2스프링에 의해 양쪽으로 지지되는 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터를 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 10은 본 발명에 따른 진공 액츄에이터의 내부 구조를 도시한 단면도이고, 도 11과 도 12는 본 발명에 따른 진공 액츄에이터에서 진공압력 상태에 따라 피스톤 및 액츄에이터 로드의 위치가 가변된 상태를 도시한 단면도이다.
본 발명은 히스테리시스 제거를 위한 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 관한 것으로서, 스트로크를 제어하는 진공 액츄에이터의 구조를 변경하여, 진공 액츄에이터에서 발생하였던 히스테리시스 문제를 해결하고, 이를 통해 가속 및 급발진시에 발생하는 서지성 소음 및 스모크 발생이 방지될 수 있도록 제공되는 것이다.
종래기술에 따른 진공 액츄에이터에서는, 도 7에 도시된 바와 같이 스프링(114)이 1개가 사용되어 엔진의 진공펌프로부터 진공압 유입관(111a)을 통해 압력실(111)로 제공되는 진공압력의 상태에 따라 압축 또는 인장되는데, 피스톤(112)에 가해지는 진공압력을 증가시키면 스프링(114)이 압축되면서 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)가 도면상 상측으로 올라가게 되어 베인이 열리게 되고(피스톤에 가해지는 압력실 내 진공압력에 의해 피스톤이 상측으로 당겨지고 이때 스프링은 압축), 반대로 진공압력을 감소시키면 스프링(114)이 인장 복원되면서 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)가 도면상 하측으로 내려가게 되어 베인이 닫히게 되는데(피스톤에 가해지는 압력실 내 진공압력이 낮아지면서 스프링의 인장복원력에 의해 피스톤이하측으로 밀림), 이때 스프링(114)이 압축될 때와 인장될 때의 변위량은 서로 다르게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서 액츄에이터 하우징(110)이 피스톤(112)에 의해 도면상 상측의 압력실(111)과 도면상 하측의 스프링실(116)로 구획되고, 이때 압력실(111) 내부는 피스톤(112)을 탄성 지지하는 제1스프링(114)이 설치된다.
그리고, 본 발명에서는 도면상 하측의 스프링실(116)에 별도의 스프링(이하, 제2스프링이라 함)(117)이 추가로 설치된다.
상기 제2스프링(117)은 피스톤(112)을 제1스프링(114)과 반대방향에서 지지하게 되며, 이에 피스톤(112)은 압력실(111) 내의 제1스프링(114)과 스프링실(116)의 제2스프링(117)에 의해 양쪽에서 지지되는 형태가 된다.
여기서, 제1스프링(114)과 제2스프링(117)으로는 동일한 크기와 서로 간에 동일한 인장 및 압축 특성을 가지는 스프링을 사용한다.
상기 제1스프링(114)은 종래의 액츄에이터에서 피스톤(112)을 압력실(111) 내에서 지지하는 스프링과 동일한 역할을 하게 되며, 엔진의 진공펌프에서 생성된 진공압력이 진공압 유입관을 통해 압력실(111) 내부로 가해져서 피스톤(112)에 작용하게 되면 종래와 동일하게 상기 제1스프링(114)이 압축되면서 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)가 상방으로 이동하게 된다.
이때, 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)가 진공압력에 의해 상방으로 이동하게 되면서 반대쪽의 제2스프링(117)은 인장되는 상태가 되고, 가해지는 진공압력이 증가할수록 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)의 이동거리는 커지게 된다.
반대로, 압력실(111) 내부로 가해지는 진공압력, 즉 피스톤(112)에 작용하는 진공압력이 이전보다 상대적으로 감소하게 되면 상기 제1스프링(114)이 인장 복원되면서 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)가 하방으로 이동하게 되고, 이때 반대쪽의 제2스프링(117)은 압축되는 상태가 된다.
물론, 이때 가해지는 진공압력이 크게 감소할수록 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)의 이동거리는 커지게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 피스톤(112)을 기준으로 동일한 인장 및 압축 특성을 가지는 스프링(114,117)을 양쪽에 하나씩 총 2개를 사용하여, 한쪽 스프링이 압축될 때 다른 한쪽 스프링은 인장되도록 하는 바, 진공압력에 의해 액츄에이터(100) 내에서 스프링의 압축 및 인장이 동시에 진행되도록 한다.
이에 따라 압력실(111) 내의 진공압력 상태가 동일하다면, 두 개 스프링(114,117)에 의한 인장 및 압축이 동시 발생함에 의해 베인이 열릴 때와 베인이 닫힐 때의 두 상황에 대해 스프링(114,117)의 변위량과 피스톤(112) 및 액츄에이터 로드(113)의 스트로크가 항상 일정한 위치를 가지게 된다.
결국, 스프링의 히스테리시스 문제가 발생하지 않아 베인이 열릴 때와 닫힐 때 동일한 진공압력 및 액츄에이터 제어상태에서 베인의 위치는 동일해지고, 부스트압력의 상승 및 하강 특성(히스테리시스)은 항상 일정하게 된다.
또한 정속, 가속, 급발진시에 부스트압력의 상승 및 하강 특성이 항상 일정하므로, 양호한 엔진 성능 및 배기 성능을 유지할 수 있게 되고, 특히 종래기술에서 가속 및 급발진시에 베인이 닫히면서 스프링의 히스테리시스로 인해 부스트압력이 급상승하면서 발생하는 서지성 소음 및 스모크 발생을 효과적을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 의하면, 액츄에이터 하우징 내에 진공압력이 작용하는 피스톤을 기준으로 동일한 인장 및 압축 특성을 가지는 스프링을 양쪽에 하나씩 총 2개를 설치하고, 이에 한쪽 스프링이 압축될 때 다른 한쪽 스프링이 인장될 수 있게 하여, 스트로크 제어시에 상기 2개의 스프링에 의해 액츄에이터 내에서 스프링의 압축 및 인장이 동시에 진행되도록 구성함으로써, 압력실 내의 진공압력 상태가 동일하다면, 두 개 스프링에 의한 인장 및 압축이 동시 발생함에 의해 베인이 열릴 때와 베인이 닫힐 때의 두 상황에 대해 스프링의 변위량과 피스톤 및 액츄에이터의 스트로크가 항상 일정한 위치를 가지도록 하는 효과가 있게 된다.
이를 통해 스프링의 히스테리시스 문제가 해결되면서 베인이 열릴 때와 닫힐 때 동일한 진공압력 및 액츄에이터 제어상태에서 베인의 위치가 동일해지고, 부스트압력의 상승 및 하강 특성(히스테리시스)은 항상 일정하게 된다.
또한 정속, 가속, 급발진시에 부스트압력의 상승 및 하강 특성이 항상 일정하게 되므로, 양호한 엔진 성능 및 배기 성능을 유지할 수 있게 되고, 특히 종래기술에서 가속 및 급발진시에 베인이 닫히면서 스프링의 히스테리시스로 인해 부스트압력이 급상승하면서 발생하는 서지성 소음 및 스모크 발생을 효과적을 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 액츄에이터 하우징의 압력실에 가해지는 진공압력의 상태에 따라 피스톤 및 액츄에이터 로드가 전후진 동작하도록 된 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터에 있어서,
    상기 액츄에이터 하우징이 피스톤에 의해 압력실과 스프링실로 구획된 상태에서 상기 피스톤을 기준으로 그 양쪽에 상호간 인장 및 압축 특성이 동일한 두 개의 스프링이 설치되어, 상기 피스톤이 상기 압력실 내에 설치되는 제1스프링과 상기 스프링실 내에 설치되는 제2스프링에 의해 양쪽으로 지지되는 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저의 진공 액츄에이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103452643A (zh) * 2013-09-12 2013-12-18 康跃科技股份有限公司 涡轮增压器的双向自稳式执行器装置
KR101511091B1 (ko) * 2013-08-08 2015-04-10 국방과학연구소 신축가능한 링크를 이용한 변위증폭 출력장치
KR20200022190A (ko) 2018-08-22 2020-03-03 현대자동차주식회사 가변 형상 터보차저의 제어방법 및 제어시스템

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