KR20150104372A - Turbo Charging System and Control Method thereof - Google Patents

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KR20150104372A KR1020140026028A KR20140026028A KR20150104372A KR 20150104372 A KR20150104372 A KR 20150104372A KR 1020140026028 A KR1020140026028 A KR 1020140026028A KR 20140026028 A KR20140026028 A KR 20140026028A KR 20150104372 A KR20150104372 A KR 20150104372A
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Disclosed are a system for super-charging suction air capable of opening a waste gate valve when a super-charger section is not in a pneumatic super-charger, and a control method thereof. According to the present invention, the system for super-charging suction air comprises: a turbine installed in an air exhaust line of an engine; a compressor connected coaxially with the turbine, and installed in an air intake line; a waste gate valve diverting an exhaust gas, introduced into the turbine, toward an outlet of the turbine; and a waste gate capsule connected with the waste gate valve, and operating the waste gate valve with a positive pressure of the exhaust gas generated by the operation of the turbine. The waste gate capsule is connected with a pulse valve, controlling a pressure of outdoor air applied to the waste gate capsule, through a connection line. The pulse valve selectively guides the outdoor air between the air pressure and the positive pressure of the exhaust gas.

Description

흡기 과급 시스템 및 그 제어방법{Turbo Charging System and Control Method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a turbocharging system and a control method thereof,

본 발명은 내연기관의 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공압식 과급기에서 과급 구간이 아닌 경우, 웨이스트 게이트 밸브를 개방할 수 있도록 한 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an intake air supercharging system for an internal combustion engine and a control method thereof, and more particularly, to an intake supercharging system and a control method thereof for opening a wastegate valve when the supercharger is not in a supercharging section.

일반적으로, 자동차는 외부의 공기를 유입한 다음 그 유입된 공기와 연료를 적절한 비율로 혼합하여 엔진에서 연소시키게 된다.Generally, an automobile inflows outside air, then mixes the introduced air with fuel in an appropriate ratio and burns it in the engine.

엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있게 되며, 엔진의 연소 효율을 높이기 위한 연소용 공기를 과급시켜 주는 장치로서 터보차져 시스템(turbo charger system)이 사용되고 있다.In order to increase the combustion efficiency of the engine, it is necessary to supply the outside air sufficiently to supply the desired output and combustion efficiency in the process of generating power by driving the engine. (turbocharger system) is being used.

이러한 터보 차져 시스템은 엔진의 배기 계통으로 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기를 가압함으로써 엔진의 연소실로 유입되는 흡기의 충진 효율이 높아지도록 하는 것으로, 대부분의 디젤 엔진에 적용되고 있으며, 최근에는 가솔린 엔진에도 적용되고 있는 추세이다.Such a turbocharger system is applied to most diesel engines in order to increase the efficiency of filling the intake air flowing into the combustion chamber of the engine by using the pressure of the exhaust gas discharged to the exhaust system of the engine to pressurize the intake air. It is also being applied to gasoline engines.

한편, 상기한 터보 차져 시스템이 장착된 가솔린 차량은 흡기를 과급하는 구동에 배기가스의 열에너지가 손실되어 배기가스 정화장치의 촉매로 유도되는 배기가스의 온도가 크게 떨어진다. 가솔린 차량의 경우, 시동 초기에 대부분의 EM이 배출된다는 점을 고려할 때 이러한 문제는 촉매 조기 활성화 측면에서 치명적이다.On the other hand, in the gasoline vehicle equipped with the turbocharger system, the thermal energy of the exhaust gas is lost in the supercharging operation of the intake air, and the temperature of the exhaust gas guided to the catalyst of the exhaust gas purifier is greatly reduced. In the case of gasoline vehicles, this problem is fatal in terms of early activation of the catalyst, given that most of the EM is released at the beginning of the startup.

이를 개선하기 위해서 전자식 과급기 또는 부압식 과급기가 도입되고 있고, 전자식 과급기 또는 부압식 과급기는 차량의 시동 초기에 웨이스트 게이트 밸브를 개방하는 상시 열림 제어를 기본으로 한다. 하지만, 종래의 공압식 과급기는 차량의 시동 초기와 같은 과급 구간이 아닌 경우, 웨이스트 게이트 밸브를 닫는 상시 닫힘 제어를 하기 때문에 전술한 문제점을 그대로 가지고 있다. 즉, 공압식 과급기에서는 과급 구간이 아닌 경우에 배기가스 정화장치의 촉매로 유도되는 배기가스의 온도가 크게 떨어져, 배기가스의 배출량이 증가하는 문제점이 있다. 이에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.To improve this, an electronic supercharger or a negative pressure supercharger is introduced, and an electronic supercharger or a negative pressure supercharger is based on a normally open control for opening a wastegate valve at the beginning of a vehicle. However, the conventional pneumatic supercharger has the above-described problem because it performs the normally-closed control for closing the wastegate valve when the supercharger is not in the same supercharging period as the start of the vehicle. That is, in the case of a pneumatic supercharger, the temperature of the exhaust gas guided to the catalyst of the exhaust gas purifier is greatly decreased in the case of not the supercharging section, and the amount of exhaust gas is increased. This will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG.

도 1은 공압식 과급기에서 웨이스트 게이트 밸브가 닫힌 상태의 경우 배기가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a flow of an exhaust gas when a waste gate valve is closed in a pneumatic supercharger.

도 1을 참조하면, 공압식 과급기에서 웨이스트 게이트 밸브(1)가 닫힌 상태인 경우에는 연소실의 배기 매니폴드에서 배출되는 배기가스의 대부분은 터빈(2)으로 유입된다. 터빈(2)은 배기가스의 배기 압력에 의해 회전하고, 컴프레셔(3)는 엔진의 흡기 라인 측에 설치되어 터빈과 동일 축으로 연결되며 흡입 공기를 가압하여 연소실의 흡기 매니폴드로 공급한다. 한편, 배기가스의 대부분은 터빈(2)으로 유입된 후, 배기가스 정화장치(4)의 촉매로 유도된다. 시동 초기와 같은 과급 구간이 아닌 경우에는 터빈(2)의 온도가 상당히 낮기 때문에 터빈(2)에서 상당한 양의 배기가스 에너지 손실이 발생한다. 따라서, 공압식 과급기의 상시 닫힘 제어 동작에서는, 배기가스의 온도는 크게 떨어진 상태에서 배기가스 정화장치(4)로 유도되기 때문에 촉매 조기 활성화 측면에서 치명적인 결과를 초래한다. 그러므로 배기가스를 바이패스시킴으로써 배기가스 정화장치의 촉매를 힛-업(heat-up)할 수 있는 연구가 활발히 이루어질 필요가 있다. Referring to FIG. 1, in the pneumatic supercharger, when the waste gate valve 1 is closed, most of the exhaust gas discharged from the exhaust manifold of the combustion chamber flows into the turbine 2. The turbine 2 is rotated by the exhaust pressure of the exhaust gas, and the compressor 3 is installed on the intake line side of the engine and coaxially connected to the turbine, and pressurizes the intake air to supply it to the intake manifold of the combustion chamber. On the other hand, most of the exhaust gas is introduced into the turbine 2 and then guided to the catalyst of the exhaust gas purifying device 4. In the case of a non-supercharging period as in the initial stage of starting, a considerable amount of exhaust gas energy loss occurs in the turbine 2 because the temperature of the turbine 2 is considerably low. Therefore, in the normally closed control operation of the pneumatic supercharger, since the temperature of the exhaust gas is led to the exhaust gas purifying device 4 in a state in which the temperature of the exhaust gas is greatly deteriorated, it causes a fatal result in the catalyst activation side. Therefore, there is a need to actively study the heat-up of the catalyst of the exhaust gas purifying apparatus by bypassing the exhaust gas.

이하, 도 1 및 2를 참조하여, 일반적인 공압식 과급기에서 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작을 설명한다. 도 2는 공압식 과급기에서 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작을 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, the opening and closing operation of the wastegate valve in a general pneumatic supercharger will be described with reference to Figs. 2 is a view for explaining opening and closing operations of a wastegate valve in a pneumatic supercharger.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 공압식 과급 시스템은 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작을 조절하는 웨이스트 게이트 캡슐(waste gate capsule, 10)과, 터빈과 컴프레서에서 압축된 배기가스가 상기 웨이스트 게이트 캡슐(10)에 공급되는 라인에 구비되는 펄스 밸브(20)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a general pneumatic supercharging system includes a waste gate capsule 10 for controlling the opening and closing operation of a wastegate valve, an exhaust gas compressed in the turbine and the compressor, And a pulse valve 20 provided on a line supplied to the pulse valve 20.

상기 웨이스트 게이트 캡슐(10)은 웨이스트 게이트 스프링(11), 배기가스의 바이패스 라인에 구비되는 웨이스트 게이트 밸브(13), 상기 웨이스트 게이트 밸브(1, 13)와 연결되고 상기 웨이스트 게이트 스프링(11)에 탄성 지지되는 웨이스트 게이트 로드(waste gate rod, 15)를 포함한다.The waste gate capsule 10 is connected to the waste gate spring 11, the waste gate valve 13 provided in the bypass line of the exhaust gas, the waste gate valve 1, 13, And a waste gate rod (15) elastically supported on the base plate.

일반적인 공압식 과급 시스템에서 과급 구간이 아닌 경우에는 웨이스트 게이트 밸브(13)는 배기가스의 바이패스 라인을 막아(상시 닫힘 제어), 배기가스의 대부분이 터빈(2)으로 유입되고, 배기가스 배출량이 늘어나 배기가스의 압력이 일정 압력 이상이 되면, 펄스 밸브(20)의 흡기관(21)과 연결된 웨이스트 게이트 캡슐(10) 내부의 압력이 높아져 상기 웨이스트 게이트 스프링(11)에 제어압력(control pressure)를 가하게 된다. 이 때, 상기 웨이스트 게이트 스프링(11)은 줄어들게 되면서 상기 웨이스트 게이트 로드(15)가 상기 웨이스트 게이트 밸브(13)를 밀어 배기가스의 바이패스 라인이 열리게 된다. In a general pneumatic supercharging system, the wastegate valve 13 closes the bypass line of the exhaust gas (normally closed control) when most of the exhaust gas flows into the turbine 2 and the amount of exhaust gas increases The pressure inside the waste gate capsule 10 connected to the intake pipe 21 of the pulse valve 20 is increased to increase the control pressure to the waste gate spring 11 . At this time, the waste gate spring 11 is reduced and the waste gate rod 15 pushes the waste gate valve 13 to open the bypass line of the exhaust gas.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 공압식 과급기에서 과급 구간이 아닌 경우, 웨이스트 게이트 밸브를 개방할 수 있도록 한 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an intake supercharging system and a control method thereof that can open a wastegate valve when the supercharger is not in a supercharged section in a pneumatic supercharger.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 흡기 과급 시스템은 엔진의 배기 라인 측에 설치되는 터빈과, 상기 터빈과 동일 축으로 연결되며 흡기 라인 측에 설치되는 컴프레셔와, 상기 터빈으로 유입되는 배기가스를 상기 터빈의 출구단 측으로 우회시키기 위한 웨이스트 게이트 밸브와, 상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되게 구성되며, 상기 터빈의 구동으로 인해 발생하는 배기가스의 정압으로 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동시키는 웨이스트 게이트 캡슐을 포함하되, 상기 웨이스트 게이트 캡슐은 상기 웨이스트 게이트 캡슐에 가해지는 외기 압력을 조절하는 펄스 밸브(pulse valve)와 연결라인을 통해 연결되며, 상기 펄스 밸브는 상기 외기 압력을 대기압과 상기 배기가스의 정압 사이에서 선택적으로 유도하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an intake air supercharging system including: a turbine provided on an exhaust line side of an engine; a compressor connected to the turbine on the same axis as the intake line, A waste gate valve for bypassing the exhaust gas flowing into the turbine toward the outlet end side of the turbine, and a waste gate valve connected to the waste gate valve for operating the waste gate valve with a positive pressure of the exhaust gas generated by driving the turbine Wherein the waste gate capsule is connected to a pulse valve for controlling the pressure of the ambient air applied to the waste gate capsule through a connection line, Characterized in that the exhaust gas is selectively introduced between a positive pressure of the exhaust gas do.

이때, 상기 웨이스트 게이트 캡슐은 상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되는 웨이스트 게이트 로드와, 상기 웨이스트 게이트 로드의 상 측에서 상기 웨이스트 게이트 로드를 탄성 지지하는 웨이스트 게이트 스프링을 포함하도록 구성될 수 있다.The wastegate capsule may be configured to include a wastegate rod connected to the wastegate valve and a wastegate spring for resiliently supporting the wastegate rod at an upper side of the wastegaard rod.

이때, 상기 웨이스트 게이트 로드는 상기 웨이스트 게이트 캡슐의 하면으로부터 일정 거리만큼 이격되어 공간을 갖도록 설치되며, 상기 연결라인은 상기 웨이스트 게이트 캡슐의 상기 공간과 연결되도록 구성될 수 있다. At this time, the waste gate rod may be spaced apart from the lower surface of the waste gate capsule by a predetermined distance, and the connection line may be connected to the space of the waste gate capsule.

이때, 상기 펄스 밸브는 시동 초기에 상기 웨이스트 게이트 캡슐의 상기 공간의 압력과 대기압이 동일하게 되도록 제어되고, 상기 배기가스의 정압이 기 설정된 일정 수준의 압력 이상인 경우, 상기 공간의 압력이 상기 배기가스의 정압과 동일하게 되도록 제어될 수 있다.At this time, the pulse valve is controlled so that the pressure in the space of the waste gate capsule is equal to the atmospheric pressure at the beginning of the start, and when the positive pressure of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined level of pressure, To be equal to the static pressure of < / RTI >

본 발명에 따르면, 공압식 과급기에서 과급 구간이 아닌 경우, 웨이스트 게이트 밸브를 개방할 수 있도록 하여, 배기가스 정화장치의 촉매를 힛-업할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when the pneumatic supercharger is not in the supercharging section, it is possible to open the waste gate valve, thereby making it possible to heat up the catalyst of the exhaust gas purifying apparatus.

도 1은 공압식 과급기에서 웨이스트 게이트 밸브가 닫힌 상태의 경우 배기가스의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 2는 공압식 과급기에서 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템에서 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작에 따른 배기가스 흐름을 도시한 동작 상태도.1 is a view for explaining a flow of an exhaust gas when a waste gate valve is closed in a pneumatic supercharger;
2 is a view for explaining opening and closing operations of a waste gate valve in a pneumatic supercharger.
3 is a block diagram illustrating an intake supercharging system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an operational state diagram showing an exhaust gas flow according to an opening / closing operation of a waste gate valve in an intake supercharging system according to an embodiment of the present invention; FIG.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. And is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined by the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that " comprises, " or "comprising," as used herein, means the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Do not exclude the addition.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. In the drawings, like reference numerals are used to denote like elements, and in the description of the present invention, In the following description, a detailed description of the present invention will be omitted.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템을 도시한 구성도이다.FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an intake air supercharging system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템은 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작을 조절하는 웨이스트 게이트 캡슐(waste gate capsule, 100)과, 터빈과 컴프레서에서 압축된 배기가스가 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)에 공급되는 라인에 구비되는 펄스 밸브(200)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the intake supercharging system according to the embodiment of the present invention includes a waste gate capsule 100 for controlling opening and closing operations of a wastegate valve, an exhaust gas compressed in a turbine and a compressor, And a pulse valve 200 provided on a line supplied to the capsule 100.

상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)은 펄스 밸브(200)에 의하여 구동될 수 잇는데, 펄스 밸브(200)는 제어기(ECU)에 의해 전기적인 신호를 제공받아 밸브 개폐가 이루어지는 공지 기술의 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다. The waste gate capsule 100 may be driven by a pulse valve 200. The pulse valve 200 may be a solenoid valve of known technology in which an electric signal is received by a controller ECU to open and close a valve. have.

상기 펄스 밸브(200)는 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)과 터빈 측을 연결하는 연결 라인에 설치되어 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)에 제공되는 외기 압력을 선택적으로 조절하여 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)의 구동을 제어할 수 있다. The pulse valve 200 is installed in a connection line connecting the waste gate capsule 100 and the turbine side so as to selectively control the outside air pressure supplied to the waste gate capsule 100, Driving can be controlled.

본 발명에 따른 흡기 과급 시스템은 시동 초기와 같은 과급 구간이 아닌 경우, 터빈으로 유입되는 배기가스를 터빈의 출구단 측으로 우회시키기 위한 웨이스트 게이트 밸브를 열린 상태(상시 열림 제어)로 유지하다가, 일반적인 운전 조건 하에서 배기가스의 유량(혹은 유압)이 기 설정된 일정 수준의 유량(혹은 유압) 이상인 경우, 상기 웨이스트 게이트 밸브가 닫힌 상태가 되도록 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)을 구동시키는 것을 특징으로 한다. In the intake supercharging system according to the present invention, the wastegate valve for bypassing the exhaust gas flowing into the turbine to the outlet end side of the turbine is maintained in an open state (normally open control) The wastegate capsule 100 is driven such that the wastegate valve is closed when the flow rate of the exhaust gas (or the hydraulic pressure) is equal to or higher than a predetermined level of flow rate (or hydraulic pressure).

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템에서 웨이스트 게이트 캡슐(100)은 아래와 같은 구성으로 이루어진다. To this end, in the intake supercharging system according to the embodiment of the present invention, the waste gate capsule 100 has the following configuration.

상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)은 웨이스트 게이트 밸브(300)와 연결되는 웨이스트 게이트 로드(110)와, 상기 웨이스트 게이트 로드(110)의 상 측에서 상기 웨이스트 게이트 로드(110)를 탄성 지지하는 웨이스트 게이트 스프링(130)을 포함하여 구성된다. The wastegate capsule 100 includes a wastegate rod 110 connected to a wastegate valve 300 and a wastegate spring 110 for elastically supporting the wastegaard 110 on the upper side of the wastegaard 110. [ (130).

또한, 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)은 상기 펄스 밸브(200)와 제1 연결라인(210)을 통해 연결된다. The waste gate capsule 100 is connected to the pulse valve 200 through a first connection line 210.

이때, 상기 웨이스트 게이트 로드(110)는 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)의 하면으로부터 일정 거리만큼 이격되어 공간(v)을 갖도록 설치되며, 상기 제1 연결라인(210)은 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)의 상기 공간(v)과 연결된다.The waste gate rod 110 is spaced apart from the lower surface of the waste gate capsule 100 by a predetermined distance and has a space v. The first connection line 210 is connected to the waste gate capsule 100, V "

또한, 상기 펄스 밸브(200)의 어느 일 측에서는 제2 연결라인(220)을 통해 터빈 및 컴프레셔의 구동으로 인해 발생하는 압축된 배기가스가 인가되고, 타 측에서는 제3 연결라인(230)을 통해 대기압이 인가되는 구조를 가져, 상기 제1 연결라인(210)을 통해 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)에 인가되는 외기 압력을 대기압과 압축된 배기가스의 정압 사이에서 선택적으로 유도한다.In addition, at one side of the pulse valve 200, compressed exhaust gas generated by the driving of the turbine and the compressor is applied through the second connection line 220, and at the other side, Thereby selectively introducing the outside air pressure applied to the waste gate capsule 100 through the first connecting line 210 between the atmospheric pressure and the positive pressure of the compressed exhaust gas.

예컨대, 상기 펄스 밸브(200)는 시동 초기에는 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)의 상기 공간(v)에 인가되는 외기 압력이 대기압과 동일하게 되도록 유도하여 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)가 열린 상태를 유지하도록 한다. 이후, 일반적인 운전 조건 하에서 상기 배기가스의 정압이 기 설정된 일정 수준의 압력 이상인 경우에는 상기 공간(v)에 인가되는 외기 압력이 상기 배기가스의 정압과 동일하게 되도록 유도하여 외기 압력에 의해 상기 웨이스트 게이트 스프링(130)이 밀어 올려져 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)를 작동시킨다. 이에 따라, 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)가 터빈의 출구단 측의 바이패스 라인을 폐쇄하여 터빈의 입구단 측으로 유입되는 배기가스의 유량은 늘어나게 된다. For example, the pulse valve 200 induces the external air pressure applied to the space v of the waste gate capsule 100 to be equal to the atmospheric pressure at the beginning of the start, so that the waste gate valve 300 is kept open . Thereafter, when the static pressure of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined level of the pressure under the general operating condition, the outdoor air pressure applied to the space v is guided to be equal to the static pressure of the exhaust gas, The spring 130 is pushed up to actuate the wastegate valve 300. Accordingly, the waste gate valve 300 closes the bypass line at the outlet end side of the turbine, and the flow rate of the exhaust gas flowing into the inlet end side of the turbine is increased.

이하, 본 발명의 실시예에서 운전 조건에 따른 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작에 따라 배기가스의 흐름이 어떻게 변화되는지를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4의 (a)는 시동 초기 조건에서 웨이스트 게이트 밸브가 열린 상태를 유지하는 경우, 배기가스의 흐름을 예시적으로 도시한 도면이고, (b)는 웨이스트 게이트 밸브가 닫힌 상태에서 배기가스의 흐름을 예시적으로 도시한 도면이다.Hereinafter, how the flow of the exhaust gas changes according to the opening and closing operation of the wastegate valve according to the operating conditions in the embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. Fig. 4 (a) is a view exemplarily showing the flow of exhaust gas when the wastegate valve is kept open in the starting initial condition, Fig. 4 (b) is a view showing the flow of the exhaust gas As shown in FIG.

시동 초기와 같은 조건에서는 엔진이 큰 출력을 요구하지 않으므로 연소실 내로 유입되는 공기를 크게 과급할 필요가 없다. 이때, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이스트 게이트 밸브(300)는 열린 상태를 유지한다. The engine does not require a large output under the same conditions as in the initial stage of starting, so it is not necessary to supercharge the air flowing into the combustion chamber. At this time, as shown in FIG. 4 (a), the waste gate valve 300 remains open.

한편, 연소실에서 배출되는 배기가스는 배기 라인(350)을 통해 터빈(400)으로 유입된다. 이때, 상기 배기 라인(350)에는 터빈(400)의 유입단 측과 출구단 측을 연결하는 바이패스 라인(355)이 설치된다. 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)는 상기 바이패스 라인(355)에 설치되고, 초기 열린 상태를 유지한다. 이때, 배기가스는 터빈(400)으로 유입될 뿐만 아니라, 바이패스 라인(355)을 통해 터빈(400)의 출구단 측으로도 유입된다. Meanwhile, the exhaust gas discharged from the combustion chamber flows into the turbine 400 through the exhaust line 350. At this time, a bypass line 355 connecting the inlet end side and the outlet end side of the turbine 400 is installed in the exhaust line 350. The wastegate valve 300 is installed in the bypass line 355 and maintains an initial opened state. At this time, the exhaust gas not only flows into the turbine 400 but also flows into the outlet end side of the turbine 400 through the bypass line 355.

상기 터빈(400)은 엔진의 배기 라인(350) 측에 설치되며, 배기가스의 배기 압력에 의해 회전하고, 컴프레셔(500)는 엔진의 흡기 라인(550) 측에 설치되고 터빈(400)과 동일 축으로 연결되며 흡입 공기를 가압하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급한다. The turbine 400 is installed on the exhaust line 350 side of the engine and is rotated by the exhaust pressure of the exhaust gas and the compressor 500 is installed on the intake line 550 side of the engine and is the same as the turbine 400 And the intake air is pressurized and supplied to the intake manifold of the engine.

이러는 과정에, 터빈(400) 측에서는 그 터빈(400)의 구동으로 인해 배기가스의 정압이 발생하게 되는 바, 컴프레셔(500)의 출구단 측에 걸리는 과급압이 설정압 이상인지 여부가 엔진 제어기(ECU)에서 판단된다. 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)의 개폐 작동은 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)의 구동에 의해 이루어지는데, 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)은 연결된 펄스 밸브(200)를 통해 인가되는 외기 압력에 의해 구동된다. In this process, a positive pressure of the exhaust gas is generated due to the driving of the turbine 400 on the turbine 400 side. Whether or not the boost pressure on the outlet side of the compressor 500 is equal to or higher than the set pressure is detected by the engine controller ECU). The opening and closing operation of the wastegate valve 300 is performed by driving the wastegate capsule 100. The wastegate capsule 100 is driven by the outside air pressure applied through the connected pulse valve 200. [

예컨대, 시동 초기와 같은 조건에서는 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)가 열린 상태이므로, 터빈(400)을 통해 가압되는 배기가스의 정압이 설정압 이하가 될 것이다. 이 경우, 엔진 제어기는 펄스 밸브(200)가 대기와 연결된 제3 연결라인(230)을 개방하고 터빈(400)의 출구단 측과 연결된 제2 연결라인(220)을 단속(斷續)하여 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)에 대기압이 외기 압력으로 인가될 수 있도록 제어신호를 출력한다. 이 경우, 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)는 열린 상태를 유지하게 된다. For example, since the wastegate valve 300 is opened under the same conditions as in the initial stage of startup, the static pressure of the exhaust gas pressurized through the turbine 400 will be below the set pressure. In this case, the engine controller intermittently interrupts the second connection line 220 connected to the outlet end side of the turbine 400 by opening the third connection line 230 connected to the atmosphere by the pulse valve 200, And outputs a control signal to allow the atmospheric pressure to be applied to the waste gate capsule 100 at an ambient pressure. In this case, the waste gate valve 300 is kept open.

한편, 일반적인 운행 조건 하에서 배기가스의 배출량이 증가하여 터빈(400)의 구동으로 인해 발생하는 배기가스의 정압이 설정압 이상이 되는 경우, 웨이스트 게이트 캡슐(100)이 구동하여 웨이스트 게이트 밸브(300)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 바이패스 라인(355)을 폐쇄한다. 이때, 터빈(400)으로 유입되는 배기가스의 양은 증가하고, 그 결과 연소실에는 더 많은 공기가 과급될 수 있게 된다. When the exhaust gas discharge amount under the general operating conditions increases and the static pressure of the exhaust gas generated by the driving of the turbine 400 becomes equal to or higher than the set pressure, the waste gate capsule 100 is driven, Closes the bypass line 355 as shown in Figure 4 (b). At this time, the amount of the exhaust gas flowing into the turbine 400 increases, and as a result, more air can be supercharged in the combustion chamber.

구체적으로 설명하면, 엔진 제어기는 터빈(400)의 구동으로 인해 발생하는 배기가스의 정압이 설정압 이상이 되는 경우, 펄스 밸브(200)가 터빈(400)의 출구단 측과 연결된 제2 연결라인(220)을 개방하고, 대기와 연결된 제3 연결라인(230)을 단속(斷續)하여 상기 웨이스트 게이트 캡슐(100)에 배기가스의 정압이 외기 압력으로 인가될 수 있도록 제어신호를 출력한다. 이 경우, 상기 웨이스트 게이트 밸브(300)는 닫힌 상태를 유지하게 된다.More specifically, when the static pressure of the exhaust gas generated by the driving of the turbine 400 becomes equal to or higher than the set pressure, the engine controller controls the pulse valve 200 to be connected to the second connection line The control unit 220 opens the second connection line 220 and intermittently interrupts the third connection line 230 connected to the atmosphere so as to output a control signal to the waste gate capsule 100 so that the positive pressure of the exhaust gas can be applied to the outside air pressure. In this case, the waste gate valve 300 is kept closed.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the scope of the claims and their equivalents shall be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (7)

엔진의 배기 라인 측에 설치되는 터빈과, 상기 터빈과 동일 축으로 연결되며 흡기 라인 측에 설치되는 컴프레셔와, 상기 터빈으로 유입되는 배기가스를 상기 터빈의 출구단 측으로 우회시키기 위한 웨이스트 게이트 밸브를 포함하는 흡기 과급 시스템에 있어서,
상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되게 구성되며, 상기 터빈의 구동으로 인해 발생하는 배기가스의 정압으로 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동시키는 웨이스트 게이트 캡슐을 포함하되,
상기 웨이스트 게이트 캡슐은 상기 웨이스트 게이트 캡슐에 가해지는 외기 압력을 조절하는 펄스 밸브(pulse valve)와 연결라인을 통해 연결되며,
상기 펄스 밸브는 대기압과 상기 배기가스의 정압을 선택적으로 단속하여 상기 외기 압력을 조절하는 것
인 흡기 과급 시스템.
And a waste gate valve for bypassing the exhaust gas flowing into the turbine toward the outlet end side of the turbine. The turbine includes a turbine disposed on the exhaust line side of the engine, In the intake supercharging system,
A wastegate capsule configured to be connected to the wastegate valve and to operate the wastegate valve with a positive pressure of the exhaust gas generated by driving the turbine,
The wastegate capsules are connected via a connection line with a pulse valve for regulating the outside air pressure applied to the wastegate capsules,
The pulse valve selectively regulating the atmospheric pressure and the static pressure of the exhaust gas to adjust the outside air pressure
In intake supercharging system.
제1항에 있어서, 상기 웨이스트 게이트 캡슐은,
상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되는 웨이스트 게이트 로드와,
상기 웨이스트 게이트 로드의 상 측에서 상기 웨이스트 게이트 로드를 탄성 지지하는 웨이스트 게이트 스프링을 포함하는 것
인 흡기 과급 시스템.
The wastegate capsule according to claim 1,
A waste gate rod connected to the waste gate valve,
And a waste gate spring for elastically supporting the waste gate rod on the upper side of the waste gate rod
In intake supercharging system.
제2항에 있어서,
상기 웨이스트 게이트 로드는 상기 웨이스트 게이트 캡슐의 하면으로부터 일정 거리만큼 이격되어 공간을 갖도록 설치되며, 상기 연결라인은 상기 웨이스트 게이트 캡슐의 상기 공간과 연결되는 것
인 흡기 과급 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the waste gate rod is spaced apart from the lower surface of the wastegate capsule by a predetermined distance and the connection line is connected to the space of the waste gate capsule
In intake supercharging system.
제3항에 있어서, 상기 펄스 밸브는,
시동 초기에 상기 배기가스의 정압을 단속하여 상기 외기 압력을 대기압으로 유도하고, 상기 배기가스의 정압이 기 설정된 일정 수준의 압력 이상인 경우, 상기 대기압을 단속하여 상기 외기 압력을 상기 배기가스의 정압으로 유도하는 것
인 흡기 과급 시스템.
The apparatus as claimed in claim 3,
The control unit controls the atmospheric pressure to intermittently control the outdoor air pressure to a positive pressure of the exhaust gas when the static pressure of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined level of pressure, Induction
In intake supercharging system.
청구항 1의 흡기 과급 시스템의 제어방법에 있어서,
시동 초기 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및
시동 초기 상태이면, 상기 배기가스의 정압을 단속하여 상기 외기 압력을 대기압으로 유도하여 상기 웨이스트 게이트 밸브가 열림 상태를 유지하는 단계
를 포함하는 흡기 과급 시스템의 제어방법.
The control method of the intake air charge supercharging system according to claim 1,
Determining whether the vehicle is in an initial startup state; And
Controlling the outdoor air pressure to the atmospheric pressure by interrupting the static pressure of the exhaust gas to maintain the open state of the waste gate valve
And a control unit for controlling the intake air amount.
제5항에 있어서,
시동 초기 상태가 아닌 일반 운전 조건이고, 상기 배기가스의 정압이 기 설정된 일정 수준의 압력 이상인 경우, 상기 펄스 밸브가 상기 대기압을 단속하여 상기 외기 압력을 상기 배기가스의 정압으로 유도하는 단계
를 더 포함하는 흡기 과급 시스템의 제어방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the pulse valve interrupts the atmospheric pressure to induce the outdoor air pressure to a positive pressure of the exhaust gas when the static pressure of the exhaust gas is equal to or higher than a preset constant level pressure,
Further comprising the steps of:
제6항에 있어서,
상기 웨이스트 게이트 캡슐은 상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되는 웨이스트 게이트 로드와, 상기 웨이스트 게이트 로드의 상 측에서 상기 웨이스트 게이트 로드를 탄성 지지하는 웨이스트 게이트 스프링을 포함하고 -여기서, 상기 웨이스트 게이트 로드는 상기 웨이스트 게이트 캡슐의 하면으로부터 일정 거리만큼 이격되어 공간을 갖도록 설치되며, 상기 연결라인은 상기 웨이스트 게이트 캡슐의 상기 공간과 연결되는 것-,
상기 배기가스의 정압으로 유도하는 단계는,
상기 외기 압력이 상기 웨이스트 게이트 로드를 밀어 올려 상기 웨이스트 게이트 밸브를 닫는 단계를 포함하는 것
인 흡기 과급 시스템의 제어방법.The method according to claim 6,
Wherein the waste gate capsule comprises a waste gate rod connected to the waste gate valve and a waste gate spring for resiliently supporting the waste gate rod on the upper side of the waste gate rod, The space being spaced a certain distance from the lower surface of the capsule, the connection line being connected to the space of the waste gate capsule,
Wherein the step of directing the exhaust gas to a positive pressure comprises:
And the outside air pressure pushing up the wastegate rod to close the wastegate valve
A control method of an intake air charge supercharging system.
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