KR20180112513A - 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어 탱크로부터 흡기 매니폴드 내부로 공기를 분사하여 터보 부스트 압력을 보상하는 부스트 압력 보상 장치 및 방법에 관한 발명이다. 본 발명에서는, 에어 탱크로부터 공급되는 공기를 흡기 매니폴드 내부로 분사하는 일방향 밸브를 포함하고, 일방향 밸브는, 에어 탱크로부터 공급되는 공기압과 컴프레서를 통해 과급된 공기의 부스트압의 차이에 의해 자동으로 개폐되도록 하여, 인젝터와 인젝터를 구동하기 위한 복잡한 제어 로직 없이도 간이한 장치 및 방법으로 부스트 압력을 신속히 보상하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

터보 차저의 부스트 압력 보상 장치 및 방법{BOOST PRESSURE COMPENSATION DEVICE OF TURBO CHARGER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 터보 차저에서 부스트 압력의 목표 압력까지의 도달 시간을 단축시키기 위한 장치 및 방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는, 에어 탱크에 충전된 공기를 흡기 매니폴드에 직접 분사하여 부스트 압력을 보상하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치 및 보상 방법에 관한 것이다.
도 4에서 도시된 바와 같은, 터보 차저(2)가 장착된 엔진에서는 엔진(6)의 배기를 이용하여 터보 차저(2)를 구동시켜 엔진(6)으로 유입되는 공기를 압축시킴으로써, 엔진(6)의 출력을 증대시킨다. 이때, 엔진(6)에 흡기되는 공기를 냉각시키기 위해 인터쿨러(1)가 설치된다.
한편, 특허문헌 1에도 개시되어 있는 바와 같이, 종래 엔진(6)의 작동시 목표 부스트 압력에 도달하기 이전의 운전 영역에서 목표 부스트 압력과 현재 터보 부스트 압력의 차이를 보상하기 위한 부스트 압력 보상 장치로서 PBS(Pneumatic Booster System)가 구비된다. ECU(Electronic Control Unit; 3)에서는 엔진의 회전수(RPM), 현재의 기어단수, 차속, 목표 부스트 압력 등의 조건을 고려하여, PBS의 인젝터를 구동한다. PBS는 에어 컴프레서(5)에 의해 공기가 충전된 에어 탱크(4)로부터 인젝터를 이용하여 직접 흡기 매니폴드(14)의 내부로 공기를 분사시켜, 현재 터보 부스트 압력이 목표 터보 부스트 압력에 못미쳤을 때, 이를 보상함으로써, 도 5에서 도시된 바와 같이, 목표 터보 부스트 압력에 도달하는 시간을 단축시켜 동력 성능이 개선되도록 한다.
특허문헌 1: 대한민국 등록 특허 제10-1684183호(2016.12.07)
그런데, 특허문헌 1에서 개시된 PBS의 경우 흡기 매니폴드에 직접 공기를 분사하기 위하여 ECU(3)에 의해 제어되는 공기 분사용 인젝터를 사용하고 있다. 또한, 도 6에서도 도시된 바와 같이, 공기 분사용 인젝터를 제어하기 위하여, ECU(3)는 엑셀 페달의 개도, 조작 속도 등을 고려하여 목표 부스트 압력과 현재의 부스트 압력의 차이를 계산하고 이를 근거로 인젝터의 작동을 제어하기 위한 별도의 복잡한 제어 로직을 필요로 하였다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 부스트 압력을 보상하기 위하여, 흡기 매니폴드에 직접 공기를 분사할 때에, 공기 분사용 인젝터 및 공기 분사용 인젝터를 제어하기 위한 복잡한 제어 로직 없이도. 간이한 방법으로 터보 부스트 압력 보상이 가능한 부스트 압력 보상 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 에어 탱크로부터 흡기 매니폴드 내부로 공기를 분사하여 터보 부스트 압력을 보상하는 부스트 압력 보상 장치로서, 에어 탱크로부터 공급되는 공기를 흡기 매니폴드 내부로 분사하는 일방향 밸브를 포함하고, 일방향 밸브는, 에어 탱크로부터 공급되는 공기압과 컴프레서를 통해 과급된 공기의 부스트압의 차이에 의해 자동으로 개폐되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 일방향 밸브는, 에어 탱크로부터 공기가 공급되는 에어 탱크 공기 라인과 접속하고, 그 내부에 에어 탱크 공기 라인과 연통하는 제1 공간이 형성되는 제1 밸브 바디, 스로틀 밸브의 상류 측의 흡기계로부터 분기되어 과급된 공기를 일방향 밸브로 공급하는 과급 공기 라인과 접속하고, 그 내부에 과급 공기 라인과 연통하는 제2 공간이 형성되고, 제2 밸브 바디와 결합함으로써 일방향 밸브의 밸브 바디를 구성하는 제2 밸브 바디, 제1 밸브 바디 또는 제2 밸브 바디의 내부에 구비되어, 제1 공간과 제2 공간을 구획하도록 구성되며, 일방향 밸브에 구비되는 통로를 차단하거나 개방하는 밸브 스풀을 구비하고, 통로는, 스로틀 밸브의 하류 측의 흡기 매니폴드와 연통하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 밸브 스풀은, 제1 공간 내부의 공기의 공기압과 제2 공간 내부의 과급 공기의 부스트압의 차이에 의해 일방향 밸브 내부에서 이동함으로써, 통로를 개폐하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 밸브 스풀은, 제1 공간 내부의 공기의 공기압이 제2 공간 내부의 과급 공기의 부스트압보다 높은 경우 통로를 개방하여 에어 탱크로부터 공급되는 공기를 스로틀 밸브 하류 측의 흡기 매니폴드에 분사되도록 구동되고, 제1 공간 내부의 공기의 공기압이 제2 공간 내부의 과급 공기의 부스트압보다 낮은 경우, 통로를 폐쇄하도록 구동된다.
바람직하게는, 상기 통로는 제1 밸브 바디 또는 제2 밸브 바디에 형성된다.
바람직하게는, 상기 밸브 스풀을 탄성적으로 지지하여, 밸브 스풀을 초기 위치로 리턴시키는 스프링을 더 구비된다.
바람직하게는, 상기 밸브 스풀과, 상기 제1 밸브 바디 또는 상기 제2 밸브 바디 중 그 내부에 상기 밸브 스풀이 설치된 밸브 바디 사이의 간극을 실링하고 탄성 재질로 이루어지는 실링 부재를 더 구비된다.
바람직하게는, 상기 에어 탱크 공기 라인 상에는 에어 탱크와 제1 밸브 바디 사이의 공기의 유로를 개폐하는 에어 라인 밸브가 구비된다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 부스트 압력 보상 방법은, 에어 탱크로부터 흡기 매니폴드 내부로 공기를 분사하여 터보 부스트 압력을 보상하기 위한 상술한 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치를 이용한 부스트 압력 보상 방법으로서, 엑셀 페달의 조작 여부를 검출하는 단계; 엑셀 페달의 조작이 검출되는 경우, 스로틀 밸브를 폐쇄하고, 에어 탱크로부터 일방향 밸브사이의 공기 유로를 개폐하는 에어 라인 밸브를 개방하는 단계; 일방향 밸브가, 에어 탱크로부터 공급되는 공기의 공기압과 컴프레서를 통해 과급된 공기의 부스트압의 차이에 의해 자동으로 개폐되는 단계; 부스트압이 공기압 이상인 경우, 스로틀 밸브를 개방하고, 에어 라인 밸브를 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 공기 분사용 인젝터를 대신하여, 부스트 압력과 에어 탱크로부터 공급되는 공기의 공기압 차이에 의해 자동적으로 제어되는 일방향 밸브를 채용함으로써, 복잡한 제어 로직이나 장치 없이도 간이하고 신속하게 터보 부스트 압력 보상을 실시하여, 터보 차저가 목표 부스트 압력에 신속하게 도달할 수 있도록 할 수 있다.
이를 통해, 종래기술과 대비하여 제조 비용을 절감할 수 있으며, 간이한 작동 구조를 채용하여 고장 발생의 우려가 적어 차량 유지 비용도 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부스트 압력 보상 장치가 적용되는 터보 차저 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 부스트 압력 보상 장치 및 그 작동 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 부스트 압력 보상 장치를 이용한 부스트 압력 보상 방법을 도시한 순서도.
도 4는 종래 기술의 PBS가 적용된 터보 차저 장치를 도시한 블럭도
도 5는 PBS 작동 유무에 따른 엔진의 토크 변화를 도시한 그래프
도 6은 종래 기술의 PBS를 이용한 부스트 압력 보상 방법을 도시한 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치 및 방법에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 1에서는 본 발명에 따른 부스트 압력 보상 장치가 적용되는 터보 차저 시스템의 구성의 일 예를 간략히 도시하고 있다.
먼저 터보 엔진 시스템 내부로 외기가 공급되며, 공급되는 외기의 유입량은 바람직하게는 HFM(Hot Film Mass air flow) 센서를 통해 측정된다. 유입된 외기는 터보 차저의 컴프레서(10)에 의해 압축되어 과급된다. 그리고 과급된 공기는 인터쿨러(20)에 의해 소정의 온도로 냉각된다. 컴프레서(10) 후단의 압력을 의미하는 부스트 압력은 인터쿨러(20)에 의해 냉각된 공기를 부스트 압력 센서에 의해 측정함으로써, 얻어진다.
인터쿨러(20)를 통해 냉각된 공기는 연료탱크(40)로부터 공급되는 연료와 혼합기를 형성하도록 기화기로 유입된다. 기화기로의 공기의 공급량은 스로틀 밸브(30)에 의해 조절된다. 연료와 혼합된 혼합기는 실린더 내부의 피스톤(80) 및 흡기 밸브(50)의 동작에 따라 엔진의 실린더(70) 내부의 연소실로 공급되어 연소된다. 연소실 내부로의 흡입 공기압은 바람직하게는 MAP(Manifold Absolute Pressure) 센서로 측정된다.
실린더(70) 내부의 연소실에서 연소되어 생성된 배기 가스는 배기 밸브(60)의 동작에 의해 실린더(70) 내부로부터 배출된다. 여기서 배출되는 배기 가스의 일부는 터보 차저의 터빈(220)으로 유입되어 터빈(220)을 회전시키게 되고, 터빈(220)과 동축으로 연결된 컴프레서(10)에 의해 상술한 바와 같이, 신기를 과급하게 된다. 그리고, 터빈(220)으로 유입되는 배기가스의 양은 웨이스트 게이트 액추에이터(Waste Gate Actuator, WGA)(210)에 의해 웨이스트 게이트 밸브(Waste Gate Valve, WGV)(200)의 개도를 조절함으로써 제어된다. 구체적으로는, WGV(200)의 개도가 감소할수록, 전체 배기가스 유량 중 터빈(220)으로 공급되는 배기가스의 유량이 증가하게 된다.
그리고, 배출되는 배기 가스는 매니폴드형 촉매 컨버터(Manifold Catalytic Converter, MCC)(240), 언더바디형 촉매 컨버터(Underbody Catalytic Converter, UCC)(250) 등에 의해 후처리 된 후 차량의 외부로 배출되게 된다.
그리고, 바람직하게는 엔진의 흡기 포트와 배기 포트 내부에는 각각 흡기측 및 배기측의 압력을 감지하는 흡기측 압력 센서(도시되지 않음)와 배기측 압력 센서(90)가 구비된다. 그리고 배기 측의 유해가스 제거를 위한 촉매(240, 250) 전단과 후단에는 각각 제1 산소 센서(230)와 제2 산소 센서(260)가 구비된다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는, 부스트 압력 센서에 의해 감지된 현재의 터보 차저의 부스트 압력이 원래 목표로 하는 목표 부스트 압력보다 못미치는 경우, 이를 보상하여, 신속하게 목표 부스트 압력을 달성할 수 있도록 부스트 압력 보상 장치를 구비한다. 부스트 압력 보상 장치에서는 도시되지 않은 에어 충전 장치 등에 의해 공기가 충전되는 에어 탱크(120)와 에어 탱크(120)에 충전된 공기를 흡기 매니폴드에 직접 공급하기 위한 일방향 밸브(100)로 구성된다.
에어 탱크(120)에 충진된 공기는 에어 탱크 공기 라인(111)을 통해 일방향 밸브(100)로 공급된다. 에어 탱크(120)로부터 일방향 밸브(100)로의 공기 유로는 에어 탱크 공기 라인(111) 상에 구비되고, 도시되지 않은 ECU에 의해 제어되는 에어라인 밸브(110)에 의해 개폐된다.
후술하는 바와 같이, 일방향 밸브(100)는, 과급 공기 라인(106)을 통해 분기되어 일방향 밸브(100)로 공급되는 과급 공기의 부스트 압력과 에어 탱크(120)로부터 공급된 공기의 공기압의 차이에 의해 자동으로 개폐가 제어되고, 일방향 밸브(100)가 개방되면, 통로(107)를 통해, 에어 탱크(120)로부터 공급된 공기를 흡기 매니폴드에 직접 공급하게 된다. 이를 통해, 목표 부스트 압력과 현재의 과급 공기의 부스트 압력의 차이를 보상하여, 목표 부스트 압력에 신속하게 도달할 수 있도록 한다.
도 2는 도 1에서 도시된 터보 엔진 시스템 중 부스트 압력 보상 장치와 관련된 부분의 구성도 및 그 작동 상태를 도시한 도면이다.
일방향 밸브(100)의 밸브 바디는 제1 밸브 바디(101) 및 제2 밸브 바디(102)로 구성된다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 바람직하게는 제1 밸브 바디(101) 및 제2 밸브 바디(102)는 각각 내부에 공간이 형성되고 그 일면이 개방된 중공의 원통형 부재이다. 제1 밸브 바디(101)의 상면은, 에어 탱크(120)과 연결되어, 제1 밸브 바디(101)로 공기를 공급하는 에어탱크 공기 라인(111)과 연통하도록 개구가 형성된다. 또한, 제2 밸브 바디(102)는 터보 엔진 시스템의 흡기계의 스로틀 밸브(30) 상류 측에서 분기되어, 컴프레서(10)에 의해 과급된 공기를 제2 밸브 바디(102)로 공급하는 과급 공기 라인(106)과 연통하도록 개구가 형성된다. 제1 밸브 바디(101)와 제2 밸브 바디(102)는 개방된 면이 서로 맞닿도록 결합되어 전체 밸브 바디를 형성한다. 이를 위해 바람직하게는 제1 밸브 바디(101)의 내주 부분과 제2 밸브 바디(102)의 외주 부분에는 서로 나사 결합이 가능하도록 나사산이 형성될 수 있다. 또한 그 반대도 가능하다.
제1 밸브 바디(101)와 제2 밸브 바디(102)가 결합되어 형성되는 밸브 바디에는 흡기 매니폴드의 스로틀 밸브 하류측과 연통하는 통로(107)와 서로 연통하도록 개구가 형성된다. 일방향 밸브(100)가 개방 상태에 있을 때, 에어 탱크(120)로부터 공급된 공기는 통로(107)를 통해, 흡기 매니폴드로 직접 공급되게 된다. 도 2에서는 제1 밸브 바디(101)와 제2 밸브 바디(102)가 서로 결합되어 통로(107)가 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 제1 밸브 바디(101) 또는 제2 밸브 바디(102)의 어느 일측에 형성되어도 좋다.
도 2의 도시 내용에 따르면, 제2 밸브 바디(102)의 중공 공간 내부에는 밸브 스풀(103)이 구비된다. 바람직하게는 밸브 스풀(103)은 내부에 공간이 형성되고, 그 일면이 개방된 원통형 부재이다. 밸브 스풀(103)은, 밸브 스풀(103)에 의해 제1 밸브 바디(101)의 내부 공간과 제2 밸브 바디(102)의 내부 공간을 구획하도록 일방향 밸브의 내부에 구비된다.
바람직하게는 제1 밸브 바디(100)의 내주부의 하부에는 원주 방향으로 연장하는 단차부가 형성되고, 밸브 스풀(103)의 상면의 직경이, 제1 밸브 바디(100)의 내주의 직경보다 크게 형성된다. 이 경우, 밸브 스풀(103)의 상승 시에 밸브 스풀(103)의 상면이 제1 밸브 바디(100)의 단차면과 맞닿게 되어, 밸브 스풀(103)의 상방 이동을 규제할 수 있게 된다.
한편, 바람직하게는 밸브 스풀(103)의 내부 공간에는 밸브 스풀(103)을 탄성적으로 지지하여, 밸브 스풀(103)을 초기 위치로 리턴시키는 스프링(105)이 구비된다. 리턴 스프링(105)의 일단은 밸브 스풀(103)의 내부 공간에 고정되고, 타단은 대향하는 제2 밸브 바디(102)의 내부 공간의 하면에 고정된다.
또한, 바람직하게는 밸브 스풀(103)과 제2 밸브 바디(102) 사이에는 밸브 스풀(103)과 제2 밸브 바디(102) 사이의 공간을 시일하기 위한 탄성 소재의 시일 부재(104)가 구비된다. 바람직하게는 시일 부재(103)는 제2 밸브 바디(102)의 내부 중공 공간과 밸브 스풀(103)을 전체적으로 덮도록 제2 밸브 바디(102)에 장착된다.
도 2에서는 밸브 스풀(103)이 제2 밸브 바디(102) 내부에 구비되도록 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 제1 밸브 바디(101)의 내부 공간에 장착되어도 된다. 이 경우, 스프링(105)과 실링 부재(104)는 제1 밸브 바디(101) 측에 구비되게 된다.
도 2(a)는 일방향 밸브(100)가 개방되어 에어 탱크(120)로부터 공급되는 공기가 일방향 밸브(100)로부터 통로(107)를 통해, 스로틀 밸브(30) 후방의 흡기 매니폴드로 공급되는 상태를 도시하고 있다.
도 2(a)의 상태에서 스로틀 밸브(30)는 ECU에 의해 폐쇄된 상태로 제어되며, 에어라인 밸브(110)는 ECU에 의해 개방 상태로 제어된다. 이 경우, 컴프레서(10)에 의해 과급되고, 인터쿨러(20)를 통해 냉각된 공기는, 스로틀 밸브(30)의 상류에서 흡기계로부터 분기된 과급 공기 라인(106)을 통해, 제2 밸브 바디(102)의 내부 공간으로 공급된다. 또한, 에어 탱크(120)에 충진된 공기도, 에어 탱크 공기 라인(111)을 통해, 제1 밸브 바디(101)의 내부 공간으로 공급된다.
한편, 상술한 바와 같이, 제1 밸브 바디(101)의 내부 공간과 제2 밸브 바디(102)의 내부 공간은 밸브 스풀(103)에 의해 구획되도록 구성되므로, 밸브 스풀(103)은 제1 밸브 바디(101)의 내부 공간으로 공급된 공기의 공기압(Pair)과 제2 밸브 바디(102)의 내부 공간으로 공급된 과급 공기의 부스트 압력(Pboost)의 차이에 의해 상하로 이동되게 된다.
현재의 부스트 압력이 목표 부스트 압력에 못미치는 경우, 도 2(a)에서 도시된 바와 같이, 공기의 공기압(Pair)이 부스트 압력(Pboost)보다 크게 되어, 밸브 스풀(103)은 공기의 공기압(Pair)에 의해 하방으로 이동하게 된다. 이때, 공기의 공기압(Pair)과 부스트 압력(Pboost)의 차이에 의해, 밸브 스풀(103)이 통로(107)와 연통하는 개구보다도 하방으로 이동하게 되어, 일방향 밸브(100)는 개방 상태에 있게 된다. 따라서, 제1 밸브 바디(101)의 내부 공간으로 유입된 공기는 통로(107)를 통해, 흡기 매니폴드로 직접 공급되게 된다. 이를 통해, 현재의 과급 공기의 부스트 압력이 목표 부스트 압력에 미치지 못한 경우, 자동으로 일방향 밸브(100)가 개방되어, 에어 탱크(120)로부터 공급되는 공기를 흡기 매니폴드에 직접 공급함으로써, 부스트 압력을 보상하여 신속하게 목표 부스트 압력에 도달할 수 있게 된다.
한편, 도 2(b)는 일방향 밸브(100)가 폐쇄되어, 스로틀 밸브(30) 후방의 흡기 매니폴드로의 공기의 공급이 중단된 상태를 도시하고 있다. 도 2(b)의 상태에서 스로틀 밸브(30)는 ECU에 의해 개방된 상태로 제어되며, 에어라인 밸브(110)는 ECU에 의해 폐쇄된 상태로 제어된다.
현재의 부스트 압력이 목표 부스트 압력에 도달하게 되는 경우, 공기의 공기압(Pair)과 부스트 압력(Pboost) 사이의 차이가 줄어들게 되어, 밸브 스풀(103)은 부스트 압력(Pboost)에 의해 상방으로 이동하게 된다. 이 때, 부스트 압력(Pboost)이 공기의 공기압(Pair) 이상이 되면, 밸브 스풀(103)은 통로(107)와 연통하는 개구를 덮는 위치까지 상승하게 되어, 일방향 밸브(100)는 폐쇄되고, 일방향 밸브(100)로부터 흡기 매니폴드까지의 공기 공급이 중단되게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 부스트 압력 보상 장치에서는 과급 공기의 부스트 압력(Pboost)과 에어 탱크로부터 공급되는 공기의 공기압(Pair)의 차이에 의해 개폐가 자동으로 조절되는 일방향 밸브(100)를 채용함으로써, 엔진 상태에 따라, ECU에 의해 복잡한 제어를 실시하지 않고도 부스트 압력을 용이하게 보상할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 부스트 압력 보상 장치를 이용한 부스트 압력 보상 방법을 도시한 순서도이다.
도 3의 도시 내용에 의하면, ECU는 엑셀레이터 페달 센서(Accelerator Pedal Sensor; APS)로부터 엑셀 페달 작동 여부를 감지하여, 운전자가 엑셀 페달을 밟아 차량을 가속시키려 하는지 여부를 감지한다(S100).
엑셀 페달이 작동되는 것으로 감지되어, 운전자의 가속 의지가 판명되는 경우, ECU는 스로틀 밸브(30)를 폐쇄하는 한편, 에어 탱크(120)와 연결된 에어 탱크 공기 라인(111)에 설치된 에어라인 밸브(110)를 개방하도록 제어한다(S110). 이 경우, 터보 차저의 컴프레서(10)에 의해 과급되어 일방향 밸브의 제2 밸브 바디(102)로 공급되는 과급 공기의 부스트 압력(Pboost)과 에어 탱크(120)로부터 제1 밸브 바디(101)에 공급되는 공기의 공기압(Pair)의 차이에 의해 일방향 밸브는 자동적으로 개폐된다.
운전자의 엑셀 조작에 의해 차량이 가속되는 초기에는 현재의 과급 공기의 부스트 압력이 목표 부스트 압력에 못미치게 된다. 따라서, 일방향 밸브 내의 부스트 압력(Pboost)보다 공기압(Pair)이 크게 되고, 일방향 밸브(100)는 부스트 압력(Pboost)과 공기압(Pair)의 차이에 의해 자동으로 개방된다(S120).
일방향 밸브(100)가 개방되면, 제1 밸브 바디(101)의 내부 공간으로 유입된 공기는 통로(107)를 통해, 흡기 매니폴드로 직접 공급된다. 이를 통해, 현재의 과급 공기의 부스트 압력(Pboost)을 보상하여 신속하게 목표 부스트 압력에 도달할 수 있게 된다.
한편, 현재의 과급 공기의 부스트 압력이 목표 부스트 압력에 도달하게 되면, 일방향 밸브 내의 부스트 압력(Pboost)이 공기의 공기압(Pair) 이상이 되게 된다(S130). 이때, ECU는 스로틀 밸브(30)를 개방하는 한편, 에어 탱크(120)의 에어라인 밸브(110)를 폐쇄(S140)하여, 에어 탱크(120)로부터 일방향 밸브(100)로의 공기의 공급이 중단된다. 이때, 일방향 밸브(100) 내의 부스트 압력(Pboost)과 공기의 공기압(Pair)의 차이에 의한 밸브 스풀(103)의 이동에 의해, 일방향 밸브(100)는 폐쇄되고, 일방향 밸브(100)로부터 흡기 매니폴드까지의 공기 공급이 중단되게 된다.
그 결과, 에어 탱크(120)로부터의 공기의 분사 없이 터보 차저 단독으로 작동이 이루어진다.
10: 컴프레서 20: 인터쿨러
30: 스로틀 밸브 40: 연료 탱크
50: 흡기 밸브 60: 배기 밸브
70: 실린더 80: 피스톤
90: 배기측 압력 센서 100: 일방향 밸브(one-way valve)
101: 제1 밸브 바디 102: 제2 밸브 바디
103: 밸브 스풀 104: 실링 부재
105: 스프링 106: 과급 공기 라인
107: 통로 110: 에어라인 밸브
111: 에어 탱크 공기 라인 120: 에어탱크
200: 웨이스트 게이트 밸브 210: 웨이스트 게이트 액추에이터
220: 터빈 230: 제1 산소 촉매
240: 매니폴드형 촉매 컨버터 250: 언더바디형 촉매 컨버터
260: 제2 산소 촉매

Claims (9)

  1. 에어 탱크로부터 흡기 매니폴드 내부로 공기를 분사하여 터보 부스트 압력을 보상하는 부스트 압력 보상 장치에 있어서,
    상기 에어 탱크로부터 공급되는 공기를 상기 흡기 매니폴드 내부로 분사하는 일방향 밸브를 포함하고,
    상기 일방향 밸브는, 상기 에어 탱크로부터 공급되는 공기압과 컴프레서를 통해 과급된 공기의 부스트압의 차이에 의해 자동으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 일방향 밸브는,
    상기 에어 탱크로부터 상기 공기가 공급되는 에어 탱크 공기 라인과 접속하고, 그 내부에 상기 에어 탱크 공기 라인과 연통하는 제1 공간이 형성되는 제1 밸브 바디,
    스로틀 밸브의 상류 측의 흡기계로부터 분기되어 상기 과급된 공기를 상기 일방향 밸브로 공급하는 과급 공기 라인과 접속하고, 그 내부에 상기 과급 공기 라인과 연통하는 제2 공간이 형성되고, 상기 제2 밸브 바디와 결합함으로써 상기 일방향 밸브의 밸브 바디를 구성하는 제2 밸브 바디,
    상기 제1 밸브 바디 또는 상기 제2 밸브 바디의 내부에 구비되어, 상기 제1 공간과 제2 공간을 구획하도록 구성되며, 상기 일방향 밸브에 구비되는 통로를 차단하거나 개방하는 밸브 스풀을 구비하고,
    상기 통로는, 상기 스로틀 밸브의 하류 측의 흡기 매니폴드와 연통하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브 스풀은, 상기 제1 공간 내부의 공기의 공기압과 상기 제2 공간 내부의 상기 과급 공기의 부스트압의 차이에 의해 상기 일방향 밸브 내부에서 이동함으로써, 상기 통로를 개폐하는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 밸브 스풀은,
    상기 제1 공간 내부의 공기의 공기압이 상기 제2 공간 내부의 상기 과급 공기의 부스트압보다 높은 경우 상기 통로를 개방하여 상기 에어 탱크로부터 공급되는 공기를 상기 스로틀 밸브 하류 측의 흡기 매니폴드에 분사되도록 구동되고,
    상기 제1 공간 내부의 공기의 공기압이 상기 제2 공간 내부의 상기 과급 공기의 부스트압보다 낮은 경우, 상기 통로를 폐쇄하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 통로는 상기 제1 밸브 바디 또는 제2 밸브 바디에 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브 스풀을 탄성적으로 지지하여, 상기 밸브 스풀을 초기 위치로 리턴시키는 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브 스풀과, 상기 제1 밸브 바디 또는 상기 제2 밸브 바디 중 그 내부에 상기 밸브 스풀이 설치된 밸브 바디 사이의 간극을 실링하고 탄성 재질로 이루어지는 실링 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 에어 탱크 공기 라인 상에는 상기 에어 탱크와 상기 제1 밸브 바디 사이의 공기의 유로를 개폐하는 에어 라인 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치.
  9. 에어 탱크로부터 흡기 매니폴드 내부로 공기를 분사하여 터보 부스트 압력을 보상하기 위한 청구항 1에 따른 터보 차저의 부스트 압력 보상 장치를 이용한 부스트 압력 보상 방법에 있어서,
    엑셀 페달의 조작 여부를 검출하는 단계;
    상기 엑셀 페달의 조작이 검출되는 경우, 스로틀 밸브를 폐쇄하고, 상기 에어 탱크로부터 상기 일방향 밸브사이의 공기 유로를 개폐하는 에어 라인 밸브를 개방하는 단계;
    상기 일방향 밸브가, 상기 에어 탱크로부터 공급되는 공기의 공기압과 컴프레서를 통해 과급된 공기의 부스트압의 차이에 의해 자동으로 개폐되는 단계;
    상기 부스트압이 상기 공기압 이상인 경우, 상기 스로틀 밸브를 개방하고, 상기 에어 라인 밸브를 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PBS용 공기 충전 장치를 이용한 터보 차저의 부스트 압력 보상 방법.





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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200006744A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 현대자동차주식회사 터보차저 엔진의 부스트압 제어 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000504385A (ja) * 1996-11-15 2000-04-11 トーレス，ジュニア ローソン，トーマス 再循環と補助空気供給とを伴うターボチャージエンジンシステム
KR20040031264A (ko) * 2002-10-04 2004-04-13 현대자동차주식회사 디젤엔진의 흡배기장치
JP2008223544A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Nissan Diesel Motor Co Ltd 内燃機関の過給装置
KR20140087864A (ko) * 2012-12-31 2014-07-09 현대자동차주식회사 터보 차저 시스템
KR101684183B1 (ko) 2015-10-15 2016-12-07 현대자동차주식회사 냉각팬을 이용한 pbs용 공기 충전 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000504385A (ja) * 1996-11-15 2000-04-11 トーレス，ジュニア ローソン，トーマス 再循環と補助空気供給とを伴うターボチャージエンジンシステム
KR20040031264A (ko) * 2002-10-04 2004-04-13 현대자동차주식회사 디젤엔진의 흡배기장치
JP2008223544A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Nissan Diesel Motor Co Ltd 内燃機関の過給装置
KR20140087864A (ko) * 2012-12-31 2014-07-09 현대자동차주식회사 터보 차저 시스템
KR101684183B1 (ko) 2015-10-15 2016-12-07 현대자동차주식회사 냉각팬을 이용한 pbs용 공기 충전 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200006744A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 현대자동차주식회사 터보차저 엔진의 부스트압 제어 시스템

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