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KR20060037719A - Wastegate unit for turbocharger - Google Patents

Wastegate unit for turbocharger Download PDF

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KR20060037719A
KR20060037719A KR1020040086760A KR20040086760A KR20060037719A KR 20060037719 A KR20060037719 A KR 20060037719A KR 1020040086760 A KR1020040086760 A KR 1020040086760A KR 20040086760 A KR20040086760 A KR 20040086760A KR 20060037719 A KR20060037719 A KR 20060037719A
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KR
South Korea
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waste gate
gate valve
actuator
turbocharger
exhaust gas
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Application number
KR1020040086760A
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Inventor
정정완
Original Assignee
정정완
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Publication date
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Abstract

개시된 본 발명에 의한 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit)은, 엔진의 터보차저(turbocharger)에 구비되는 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit)으로서, 엔진 터보차저의 터빈 상류측 배기가스 유입관에 형성되어, 배기가스의 일부가 터빈에 영향을 미치지 않게 배출되는 웨이스트 게이트를 선택적으로 차폐하는 웨이스트 게이트 밸브와; 웨이스트 게이트 밸브의 직선운동을 안내하며 지지하는 부시와; 웨이스트 게이트 밸브를 직선운동시키는 액츄에이터 로드(actuator rod); 및 액츄에이터 로드를 작동시키는 액츄에이터(actuator);를 포함한다. 이에 의하면, 웨이트 게이트 유닛의 조립공정이 용이하며 공정시간을 단축할 수 있다. 또한, 웨이스트 게이트의 개방 또는 차단을 웨이스트 게이트 밸브의 직선운동만으로 가능하기 때문에, 종래에 비하여 부품 수명을 증가시킬 수 있으며, 종래 터보차저의 형상변경 없이도 본 발명에 의한 웨이스트 게이트 유닛을 적용할 수 있다. 또한, 배기가스의 맥동에 의하여 웨이스트 게이트 밸브가 파손된 경우에 웨이스트 게이트 밸브만을 교체할 수 있으므로 유지비용이 절감될 수 있다. The wastegate unit according to the present invention, which is a wastegate unit provided in a turbocharger of an engine, is formed in a turbine upstream exhaust gas inlet pipe of an engine turbocharger, and exhaust gas is discharged. A waste gate valve for selectively shielding the waste gate from which a portion of the waste gate is discharged without affecting the turbine; A bush for guiding and supporting the linear motion of the waste gate valve; An actuator rod for linearly moving the waste gate valve; And an actuator for operating the actuator rod. According to this, the assembly process of the weight gate unit is easy and the process time can be shortened. In addition, since the waste gate can be opened or closed only by linear movement of the waste gate valve, the component life can be increased as compared with the conventional one, and the waste gate unit according to the present invention can be applied without changing the shape of the conventional turbocharger. . In addition, since only the waste gate valve can be replaced when the waste gate valve is damaged by the pulsation of the exhaust gas, the maintenance cost can be reduced.

엔진, 터보차저, 과급기, 웨이스트 게이트, 부스트 압력Engine, Turbocharger, Supercharger, Waste Gate, Boost Pressure

Description

터보차저의 웨이스트 게이트 유닛 {wastegate unit for turbocharger}Wastegate unit for turbocharger {wastegate unit for turbocharger}

도 1은 일반적인 웨이스트 게이트 유닛을 설명하기 위하여 엔진을 개략적으로 나타낸 도면, 1 is a view schematically showing an engine in order to explain a general waste gate unit;

도 2는 종래 웨이스트 게이트 유닛이 장착된 터보차저를 개략적으로 나타낸 도면, 2 is a view schematically showing a turbocharger equipped with a conventional waste gate unit;

도 3a 및 도 3b는 종래 웨이스트 게이트 유닛의 작동을 설명하기 위한 도면, 3a and 3b are views for explaining the operation of the conventional waste gate unit,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이스트 게이트 유닛을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 도면, 4A and 4B are schematic views for explaining a waste gate unit according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5는 도 4a에 도시된 웨이스트 게이트 유닛의 분해 사시도이다. FIG. 5 is an exploded perspective view of the waste gate unit shown in FIG. 4A.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10 : 터보차저(turbocharger) 11 : 터빈10 turbocharger 11 turbine

13 : 압축기 15 : 배출가스 유입관13: compressor 15: exhaust gas inlet pipe

15a : 웨이스트 게이트(wastegate) 100 : 웨이스트 게이트 유닛15a: wastegate 100: wastegate unit

101 : 액츄에이터 103 : 액츄에이터 로드101: actuator 103: actuator rod

105 : 웨이스트 게이트 밸브 107 : 부시105: waste gate valve 107: bush

본 발명은 엔진의 출력을 증가시키기 위한 터보차저(turbocharger)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 외부로 배출되는 배기가스를 이용하여 엔진에 공기 또는 혼합기를 과급하는 터보차저의 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit)에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger for increasing the output of an engine. More specifically, a wastegate unit of a turbocharger that supercharges an air or a mixer in an engine using exhaust gas discharged to the outside It is about.

일반적으로 엔진의 실린더내로 보다 많은 혼합기가 과급되면 동일 속도하에서 엔진은 더 큰 동력을 발생시킬 수 있으며, 또한 팽창 행정 동안 높은 압력을 발생시키고 출력을 향상시킨다. 이와 같이 실린더내로 혼합기를 과급하기 위하여 터보차저가 사용된다. In general, when more mixer is charged into the cylinder of the engine, the engine can generate more power at the same speed, and also generate high pressure and increase power during the expansion stroke. As such a turbocharger is used to supercharge the mixer into the cylinder.

그러나, 흡기 매니폴드내에 걸리는 부스트 압력이 너무 크면 이상 연소(detonation)와 엔진의 손상을 초래할 수 있어, 과도한 부스트 압력을 억제하기 위하여 터보차저에는 웨이스트 게이트 유닛이 구비된다. However, if the boost pressure applied in the intake manifold is too large, it may cause detonation and damage to the engine, and the turbocharger is provided with a waste gate unit to suppress excessive boost pressure.

이러한 웨이스트 게이트 유닛에 의하여, 부스트 압력이 소정값에 도달하게 되면 배기가스의 일부분이 터빈을 바이패스(bypass)하여 웨이스트 게이트로 흐르게 되어 터빈을 회전시키지 않고 외부로 배기된다. By the waste gate unit, when the boost pressure reaches a predetermined value, a part of the exhaust gas bypasses the turbine and flows to the waste gate, and is exhausted to the outside without rotating the turbine.

이하, 도 1 내지 도 3b를 참조하여 엔진, 터보차저 및 웨이스트 게이트 유닛의 작동을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the engine, the turbocharger and the waste gate unit will be described with reference to FIGS. 1 to 3B.

도 1은 일반적인 웨이스트 게이트 유닛을 설명하기 위하여 엔진을 개략적으 로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 웨이스트 게이트 유닛이 장착된 터보차저를 나타낸 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 터보차저의 웨이스트 게이트 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view schematically showing an engine to explain a general waste gate unit, FIG. 2 is a view showing a turbocharger equipped with a conventional waste gate unit, and FIGS. 3A and 3B are turbochargers shown in FIG. It is a figure for demonstrating the waste gate unit.

엔진의 실린더(1)내에서 압축된 혼합기가 점화되어 팽창되면서 배기 밸브(2b)가 열리고, 피스톤(3)이 다시 위로 올라 오면서 연소된 가스가 배출된다. 이와 같이 배출되는 배기 가스는 터보차저(10)의 배기가스 유입관(15)을 통과하면서 터빈(11)을 회전시킨다. In the cylinder 1 of the engine, the compressed mixer is ignited and expanded to open the exhaust valve 2b, and the piston 3 rises up again to discharge the burned gas. The exhaust gas discharged in this way rotates the turbine 11 while passing through the exhaust gas inlet pipe 15 of the turbocharger 10.

배기 가스에 의하여 회전되는 터빈(11)과 동기하여 압축기(13)의 휀(13a)이 회전하면서, 외부의 공기가 강제로 실린더(1)내로 과급되어 엔진출력을 증대시키게 된다. 그러나, 배출되는 모든 배기가스가 터빈(11)을 회전시키게 되면 그만큼 흡기 매니폴드(5)에 과도한 부스트 압력이 발생하여 이상연소 또는 엔진 이상 현상을 초래할 수 있게 된다. As the fan 13a of the compressor 13 rotates in synchronism with the turbine 11 rotated by the exhaust gas, external air is forcibly charged into the cylinder 1 to increase the engine output. However, when all the exhaust gas exhausted rotates the turbine 11, excessive boost pressure may be generated in the intake manifold 5, resulting in abnormal combustion or engine abnormality.

이러한 문제를 해소하기 위하여 웨이스트 게이트 유닛(20)이 마련되며, 터빈(11) 상류측 배기가스 유입관(15)에 웨이스트 게이트(15a)가 형성되고, 웨이스트 게이트(15a)는 웨이스트 게이트 밸브(29)에 의하여 선택적으로 차폐되도록 구성된다. In order to solve this problem, a waste gate unit 20 is provided, a waste gate 15a is formed in the exhaust gas inlet pipe 15 upstream of the turbine 11, and the waste gate 15a is a waste gate valve 29. Is selectively shielded by).

따라서, 흡기 매니폴드(5)에 과도한 부스트 압력이 발생하는 경우, 웨이스트 게이트 밸브(29)가 열려 실린더(1)에서 배출되는 배기가스의 일부가 터빈(11)을 회전시키지 않고 바로 외부로 바이패스(bypass)되어 부스트 압력이 과도하게 걸리는 것을 방지할 수 있게 된다. Therefore, when excessive boost pressure is generated in the intake manifold 5, the waste gate valve 29 is opened so that a part of the exhaust gas discharged from the cylinder 1 bypasses the turbine 11 immediately without rotating. (bypass) to prevent excessive boost pressure.

이러한 종래의 웨이스트 게이트 유닛(20)은, 액츄에이터(21 : actuator), 액츄에이터 로드(23 : actuator rod), 힌지바(25 : hinge bar), 연결바(27) 및 웨이스트 게이트 밸브(29)를 구비한다. The conventional waste gate unit 20 includes an actuator 21, an actuator rod 23, a hinge bar 25, a connection bar 27, and a waste gate valve 29. do.

액츄에이터(21)는, 웨이스트 게이트(15a)를 선택적으로 차폐하도록 구동되는 것으로서 일정한 부스트 압력 이상이 되면 웨이스트 게이트(15a)를 열어 배기가스의 일부가 바이패스 되도록 하고 일정한 부스트 압력 이하로 되면 웨이스트 게이트(15a)를 차단하여 배기가스가 터빈(11)을 회전시키도록 한다. The actuator 21 is driven to selectively shield the waste gate 15a. When the actuator 21 is above a certain boost pressure, the actuator 21 opens the waste gate 15a so that a part of the exhaust gas is bypassed. Shut off 15a to allow the exhaust gas to rotate the turbine 11.

액츄에이터 로드(23)는, 액츄에이터(21)에 의하여 작동되는 것으로서 일단은 액츄에이터(21)측에 연결되고 타단은 후술할 힌지바(25)에 핀연결된다. The actuator rod 23 is operated by the actuator 21, one end of which is connected to the actuator 21 side and the other end of the actuator rod 23 to a hinge bar 25 to be described later.

힌지바(25)는, 일단이 액츄에이터 로드(23)에 핀연결되고 타단은 후술할 연결바(27)에 고정되어, 액츄에이터(21)가 직선운동함에 따라 핀열결부(26)를 회전중심으로 하여 회동한다. The hinge bar 25 has one end pin connected to the actuator rod 23 and the other end fixed to the connection bar 27 to be described later. As the actuator 21 linearly moves, the pin connecting portion 26 is rotated as a center of rotation. Rotate.

연결바(27)는, 액츄에이터 로드(23)에 의하여 회동되는 힌지바(25)와 동기하여 회동되는 것으로서 타단은 웨이스트 게이트 밸브(29)와 용접 등에 의하여 고정되어 웨이스트 게이트 밸브(29)가 연결바(27)와 동기하여 회동하게 된다. The connecting bar 27 is rotated in synchronism with the hinge bar 25 rotated by the actuator rod 23, and the other end thereof is fixed to the waste gate valve 29 by welding or the like so that the waste gate valve 29 is connected to the connecting bar 27. It is synchronized with (27).

웨이스트 게이트 밸브(29)는, 상기한 바와 같이 연결바(27)에 고정되어 연결바(27)와 동기하여 회동된다. 이러한 웨이스트 게이트 밸브(29)는, 연결바(27)를 회전축으로 하여 회동함으로써 웨이스트 게이트(15a)를 선택적으로 차폐하게 된다. 따라서, 웨이스트 게이트 밸브(29)가 회동되어 웨이스트 게이트(15a)가 차폐되어야 함으로써 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 연결바(27)에 대하여 틸팅(tilting) 되도록 설치된다. The waste gate valve 29 is fixed to the connecting bar 27 as described above and rotated in synchronization with the connecting bar 27. Such a waste gate valve 29 selectively shields the waste gate 15a by rotating the connecting bar 27 as the rotation axis. Therefore, the waste gate valve 29 is rotated so that the waste gate 15a is shielded so that the waste gate valve 29 is tilted with respect to the connecting bar 27 as shown in FIGS. 3A and 3B.

상기한 바와 같이, 종래의 웨이스트 게이트 유닛(20)은, 부스트 압력이 소정 압력 이상이 되면 액츄에이터(21)가 작동되어 액츄에이터 로드(23)가 도 2의 화살표 B 방향으로 직선운동을 하고, 이와 연동하여 힌지바(25)가 도면상 반시계방향으로 회동하게 된다. 연결바(27)는 힌지바(25)의 회동방향 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 회동하게 되고 연결바(27)에 설치되는 웨이스트 게이트 밸브(29)가 웨이스트 게이트(15a)를 열어 배기가스의 일부가 웨이스트 게이트(15a)를 통하여 바이패스됨으로써 부스트 압력을 조절할 수 있다. As described above, in the conventional waste gate unit 20, when the boost pressure is greater than or equal to the predetermined pressure, the actuator 21 is operated so that the actuator rod 23 linearly moves in the direction of arrow B of FIG. The hinge bar 25 is rotated counterclockwise in the drawing. The connecting bar 27 rotates in the rotational direction of the hinge bar 25, that is, counterclockwise as shown in FIG. 3B, and the waste gate valve 29 installed in the connecting bar 27 includes the waste gate 15a. The boost pressure can be adjusted by opening a portion of the exhaust gas through the waste gate 15a.

한편, 부스트 압력이 소정 압력 이하로 떨어지면 액츄에이터(21)에 의하여 액츄에이터 로드(23)는 도 2의 화살표 A방향으로 직선운동을 하고 이와 연동하여 힌지바(25)가 도면상 시계방향으로 회동하게 된다. 연결바(27)는 힌지바(25)의 회동방향으로 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이 시계방향으로 회동하게 되고 연결바(27)에 고정되는 웨이스트 게이트 밸브(29)가 웨이스트 게이트(15a)를 닫아 배기가스가 바이패스되지 않고 터보차저(10)의 터빈(11)을 회전시키도록 한다. On the other hand, when the boost pressure drops below a predetermined pressure, the actuator rod 23 is linearly moved in the direction of arrow A of FIG. 2 by the actuator 21, and the hinge bar 25 is rotated clockwise in the drawing in conjunction with this. . The connecting bar 27 rotates in the rotational direction of the hinge bar 25, that is, clockwise as shown in FIG. 3A, and the waste gate valve 29 fixed to the connecting bar 27 includes the waste gate 15a. To rotate the turbine 11 of the turbocharger 10 without exhaust gas being bypassed.

그러나, 이와 같이 구성되는 종래의 웨이스트 게이트 유닛(20)은 액츄에이터(21), 액츄에이터 로드(23), 힌지바(25), 연결바(27) 및 웨이스트 게이트 밸브(29)와 같이 다수의 부품으로 이루어져 그 조립이 용이하지 않으며, 조립공정이 복잡하다는 문제가 있다. However, the conventional waste gate unit 20 configured as described above is composed of a plurality of components such as the actuator 21, the actuator rod 23, the hinge bar 25, the connection bar 27, and the waste gate valve 29. There is a problem that the assembly is not easy, the assembly process is complicated.

또한, 웨이스트 게이트 밸브(29)가 소정 회전축을 중심으로 회동하면서 웨이스트 게이트(15a)를 차폐함으로써 틸팅되도록 하여야 하기 때문에 장시간 작동되는 경우 틸팅부(29a)에 크랙이 발생하거나 파손되는 문제가 있다. In addition, since the waste gate valve 29 should be tilted by shielding the waste gate 15a while rotating about a predetermined rotation axis, there is a problem that a crack occurs or breaks in the tilting portion 29a when it is operated for a long time.

또한, 웨이스트 게이트 유닛(20) 내부에서 배기가스의 맥동현상에 의하여 웨이스트 게이트 밸브(29), 힌지바(25) 및 다른 부품에 크랙이 발생하거나 파손되는 문제가 있다. In addition, there is a problem that cracks occur in the waste gate valve 29, the hinge bar 25, and other components due to pulsation of the exhaust gas inside the waste gate unit 20.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 조립이 용이하며 부품 수명을 증가시킬 수 있는 웨이스트 게이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a waste gate unit that is easy to assemble and can increase component life.

또한, 구성 부품수를 줄임으로써 조립공정이 간단한 웨이스트 게이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다. It is also an object of the present invention to provide a waste gate unit having a simple assembly process by reducing the number of components.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit)은, 엔진의 터보차저(turbocharger)에 구비되는 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit)으로서, 상기 엔진 터보차저의 터빈 상류측 배기가스 유입관에 형성되어, 배기가스의 일부가 상기 터빈에 영향을 미치지 않게 배출되는 웨이스트 게이트를 선택적으로 차폐하는 웨이스트 게이트 밸브와; 상기 웨이스트 게이트 밸브의 직선운동을 안내하며 지지하는 부시와; 상기 웨이스트 게이트 밸브를 직선운동시키는 액츄에이터 로드(actuator rod); 및 상기 액츄에이터 로드를 작동시키는 액츄에이터(actuator);를 포함한다. A wastegate unit according to a preferred embodiment of the present invention is a wastegate unit provided in a turbocharger of an engine, and is formed in a turbine upstream exhaust gas inlet pipe of the engine turbocharger. A waste gate valve for selectively shielding the waste gate from which a part of the exhaust gas is discharged without affecting the turbine; A bush for guiding and supporting linear movement of the waste gate valve; An actuator rod for linearly moving the waste gate valve; And an actuator for actuating the actuator rod.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 액츄에이터는, 흡기 매니폴드에 가해지는 부스트 압력에 의하여 구동되는 다이아프램 유닛이다. According to a preferred embodiment of the present invention, the actuator is a diaphragm unit driven by a boost pressure applied to the intake manifold.

한편, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 액츄에이터는, 흡기 매니폴드에 가해지는 부스트 압력을 센싱하는 센서; 및 상기 센서에 의하여 소정 압력이상인 것으로 감지되면 상기 액츄에이터를 제어하는 솔레노이드 밸브;를 포함한다. On the other hand, according to another preferred embodiment of the present invention, the actuator, the sensor for sensing the boost pressure applied to the intake manifold; And a solenoid valve controlling the actuator when the sensor senses that the pressure is greater than or equal to a predetermined pressure.

여기서, 상기 웨이스트 게이트 밸브의 이동방향 연장선과 상기 웨이스트 게이트 중심을 지나는 법선은 평행한 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the extension line of the movement direction of the waste gate valve and the normal line passing through the waste gate center are parallel.

또한, 상기 액츄에이터 로드의 직선이동방향은, 상기 웨이스트 게이트 중심을 지나는 법선과 평행한 것이 바람직하다. In addition, the linear movement direction of the actuator rod is preferably parallel to the normal line passing through the waste gate center.

또한, 상기 액츄에이터 로드 및 웨이스트 게이트 밸브는 선택적으로 착탈가능하게 하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the actuator rod and the waste gate valve be selectively detachable.

본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 참고로 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 종래와 그 구성 및 작용이 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다. The above objects and other advantages of the present invention will become more apparent by describing the preferred embodiment of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, in describing the embodiments of the present invention, the same reference numerals refer to the same parts as those in the related art.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이스트 게이트 유닛이 설치되는 터보 차저를 개략적으로 나타낸 도면, 도 5는 도 4a에 도시된 웨이스트 게이트 유닛을 나타낸 도면이다. 4A and 4B schematically show a turbocharger in which a waste gate unit is installed according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing the waste gate unit shown in FIG. 4A.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이스트 게이트 유닛(100)은, 엔진의 터보차저(10)에 설치되어 엔진의 흡기 매니폴드(5)에 가해지는 부스트 압력을 조절하는 것으로서, 액츄에이터(101 : actuator), 액츄에이터 로드(103 : actuator rod), 부시(107) 및 웨이스트 게이트 밸브(105)를 포함한다. The waste gate unit 100 according to the preferred embodiment of the present invention is installed in the turbocharger 10 of the engine and adjusts the boost pressure applied to the intake manifold 5 of the engine. And an actuator rod 103, a bush 107 and a waste gate valve 105.

액츄에이터(101)는, 웨이스트 게이트(15a)를 선택적으로 차폐하도록 구동되는 것으로서 엔진의 흡기 매니폴드(5)에 가해지는 부스트 압력이 소정 압력 이상이 되면 웨이스트 게이트(15a)를 개방하여 배기가스의 일부가 바이패스 되도록 하고 일정한 부스트 압력 이하로 되면 웨이스트 게이트(15a)를 차단하여 배기가스가 바이패스되지 않고 터보차저(10)의 터빈(11)을 회전시키도록 한다. The actuator 101 is driven to selectively shield the waste gate 15a. When the boost pressure applied to the intake manifold 5 of the engine becomes higher than or equal to the predetermined pressure, the actuator 101 opens the waste gate 15a to partially discharge the exhaust gas. When the bypass is below a certain boost pressure, the waste gate 15a is blocked to rotate the turbine 11 of the turbocharger 10 without the exhaust gas being bypassed.

이러한 액츄에이터(101)의 구동은 공기 또는 컴퓨터에 의하여 제어될 수 있다. 공기에 의한 제어는, 액추에이터(101)내에 다이어프램 스프링(미도시)이 설치되어 부스트 압력이 스프링의 탄성력을 초과할 때 탄성변형되어 후술하는 액츄에이터 로드(103) 및 웨이스트 게이트 밸브(105)를 구동시켜 웨이스트 게이트(15a)를 개방시켜 배기가스의 일부가 바이패스되도록 한다. The driving of this actuator 101 can be controlled by air or by a computer. Control by air is provided with a diaphragm spring (not shown) in the actuator 101 and elastically deforms when the boost pressure exceeds the elastic force of the spring to drive the actuator rod 103 and the waste gate valve 105 described later. The waste gate 15a is opened so that a part of the exhaust gas is bypassed.

이와 반대로, 부스트 압력이 스프링의 탄성력을 초과하지 않는 때는 스프링의 탄성복귀력에 의하여 액츄에이터 로드(103) 및 웨이스트 게이트 밸브(105)가 윈위치되어 웨이스트 게이트(15a)를 차단하여 배기가스가 바이패스되지 않고 터보차저(10)의 터빈(11)으로만 유동하게 한다. On the contrary, when the boost pressure does not exceed the elastic force of the spring, the actuator rod 103 and the waste gate valve 105 are winched by the spring's elastic return force to block the waste gate 15a so that the exhaust gas is bypassed. Instead of only the turbine 11 of the turbocharger 10.

한편, 컴퓨터에 의한 제어는, 흡기 매니폴드(5)내에 압력센서(미도시)가 설치되어 부스트 압력이 미리 설정된 압력치 이상이 되면 컴퓨터나 ECM에 신호를 보내고, 이 신호에 의하여 액츄에이터(101)를 제어하는 솔레노이드 밸브(미도시)가 작동하여 액츄에이터 로드(103) 및 웨이스트 게이트 밸브(105)를 구동시켜 웨이스트 게이트(15a)를 개방시켜 배기가스의 일부가 바이패스 되도록 한다. On the other hand, the control by the computer transmits a signal to the computer or the ECM when a pressure sensor (not shown) is provided in the intake manifold 5 and the boost pressure is higher than or equal to a preset pressure value. Solenoid valve (not shown) for controlling the operation to drive the actuator rod 103 and the waste gate valve 105 to open the waste gate (15a) so that a portion of the exhaust gas is bypassed.

이와 반대로, 압력센서에 의하여 미리 설정된 압력치 이하로 떨어지면 컴퓨터나 ECM에 신호를 보내고 그 신호에 따라 솔레노이드 밸브가 작동하여 액츄에이터 로드(103) 및 웨이스트 게이트 밸브(105)를 구동시켜 웨이스트 게이트(15a)를 차단하여 배기가스가 바이패스되지 않고 터보차저(10)의 터빈(11)으로만 유동하게 한다. On the contrary, when the pressure sensor falls below a predetermined pressure value, a signal is sent to the computer or the ECM, and the solenoid valve operates according to the signal to drive the actuator rod 103 and the waste gate valve 105 to the waste gate 15a. The exhaust gas is not bypassed to flow only to the turbine 11 of the turbocharger 10.

이하에서는, 상기한 바와 같이 공기 또는 컴퓨터의 제어에 의한 액츄에이터 모두에 적용될 수 있으며, 편의에 따라 공기 또는 컴퓨터에 의한 제어인지에 대하여는 생략하기로 한다. Hereinafter, as described above, it may be applied to both actuators under the control of air or a computer, and for convenience, it will be omitted whether the control is by air or a computer.

액츄에이터 로드(103)는, 일단이 액츄에이터(101)측에 그 길이방향으로 이동가능하게 설치되고 타단은 후술할 웨이스트 게이트 밸브(105)와 고정되어, 액츄에이터(101)에 의하여 액츄에이터 로드(103)가 그 길이방향으로 직선운동하고 이와 연동하여 웨이스트 게이트 밸브(105)가 웨이스트 게이트(15a)를 선택적으로 차폐한다. One end of the actuator rod 103 is installed on the actuator 101 so as to be movable in the longitudinal direction thereof, and the other end thereof is fixed to the waste gate valve 105 to be described later, so that the actuator rod 103 is fixed by the actuator 101. In the longitudinal direction, the waste gate valve 105 selectively shields the waste gate 15a.

부시(107)는, 액츄에이터 로드(103)의 길이방향 직선운동을 안내하며 지지하는 것으로서, 터보차저 하우징(10a)에 고정되어 웨이스트 게이트(15a)가 차단되었을 때 외부로 배기가스가 유출되지 않도록 실링(sealing)하는 기능도 한다. The bush 107 guides and supports the longitudinal linear motion of the actuator rod 103 and is fixed to the turbocharger housing 10a to seal the exhaust gas to the outside when the waste gate 15a is blocked. It also functions to seal.

웨이스트 게이트 밸브(105)는, 상기한 액츄에이터(101) 및 액츄에이터 로드(103)의 직선운동에 의하여, 웨이스트 게이트(15a)를 개방 또는 차단하는 것으로서 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 실린더(1 : 도 1 참조)의 흡기 및 배기밸브( 2a: 도 1 참조)(2b : 도 1 참조)와 동일하게 형성하여 별도의 작업라인을 구축할 필요없이 기존의 흡기 및 배기밸브(2a)(2b)를 사용할 수 있는 것이 바람직하다. 이때는, 웨이스트 게이트 밸브(105)가 부시(107)에 의하여 안내되며 지지된다. The waste gate valve 105 opens or shuts down the waste gate 15a by the linear movement of the actuator 101 and the actuator rod 103, and according to the preferred embodiment of the present invention, the cylinder 1 Intake and exhaust valves (see Fig. 1) (2a: Fig. 1) (2b: Fig. 1) to be formed in the same way to use the existing intake and exhaust valves (2a) (2b) without having to build a separate work It is desirable to be able to. At this time, the waste gate valve 105 is guided and supported by the bush 107.

상기한 바와 같이, 웨이스트 게이트 밸브(105)를 회동시키지 않고 직선운동만으로 웨이스트 게이트(15a)를 개방 또는 차단하기 위하여, 웨이스트 게이트 밸브(105)의 이동방향 연장선과 웨이스트 게이트(15a) 중심을 지나는 법선이 평행하게 하는 것이, 간단한 구조로서 웨이스트 게이트 밸브(105)를 직선운동시키는 것이 가능하기 때문에 바람직하다. As described above, in order to open or block the waste gate 15a by linear movement only without rotating the waste gate valve 105, the normal line passing through the extension direction of the waste gate valve 105 and the center of the waste gate 15a. This parallelization is preferable because it is possible to linearly move the waste gate valve 105 as a simple structure.

또한, 기존 터보차저 하우징(10a)의 형상변경없이 터보차저 하우징(10a)을 사용할 수 있도록 액츄에이터 로드(103)의 직선이동방향을 웨이스트 게이트(15a) 중심을 지나는 법선과 평행하게 하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to make the linear movement direction of the actuator rod 103 parallel to the normal line passing through the center of the waste gate 15a so that the turbocharger housing 10a can be used without changing the shape of the existing turbocharger housing 10a.

한편, 도면에 도시된 바와 같이, 기존의 터보차저 하우징(10a)의 형상 변형없이 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이스트 게이트 유닛(100)을 설치하기 위하여, 액츄에이터 로드(103)를 'ㄷ 자' 형상으로 형성하였으나, 이와 달리 '一 자'로 형성하는 것도 가능하다. 이때, 액츄에이터(101)는 도면상에 도시된 위치의 반대측에 위치될 것이다. On the other hand, as shown in the figure, in order to install the waste gate unit 100 according to the preferred embodiment of the present invention, without changing the shape of the conventional turbocharger housing (10a), the 'c' Although formed in a shape, it is also possible to form in the alternative 'one letter'. At this time, the actuator 101 will be located on the opposite side of the position shown in the figure.

이하, 도 1, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이스트 게이트 유닛(100)의 작동을 설명하기로 한다. 1, 4A and 4B, the operation of the waste gate unit 100 according to the preferred embodiment of the present invention will be described.

엔진의 실린더(1)내에서 압축된 혼합기가 점화되어 팽창된 후 배기 밸브(2b)가 열리고, 피스톤(3)이 다시 위로 올라 오면서 연소된 가스가 배출된다. 이와 같이 배출되는 배기 가스는 터보차저(10)의 배기가스 유입관(15)을 통과하면서 터빈 (11)을 회전시키고, 회전되는 터빈(11)과 동기하여 압축기(13)의 휀(13a)이 회전하면서, 외부의 공기가 강제로 실린더(1)내로 과급되어 엔진출력을 증대시키게 된다. In the cylinder 1 of the engine, after the compressed mixer is ignited and expanded, the exhaust valve 2b is opened, and the piston 3 is lifted up again to discharge the burned gas. The exhaust gas discharged in this way rotates the turbine 11 while passing through the exhaust gas inlet pipe 15 of the turbocharger 10, and the fan 13a of the compressor 13 is synchronized with the rotated turbine 11. As it rotates, external air is forcibly charged into the cylinder 1 to increase the engine output.

이와 같이 터보차저(10)에 의하여 공기가 실린더내로 과급되면서 배기 매니폴드(5)내에 가해지는 부스트 압력이 소정 압력이상이 되면, 액츄에이터(101)가 작동되어 액츄에이터 로드(103)가 부시(107)에 안내 및 지지되면서 도 4a에 도시된 바와 같이 화살표 C의 방향으로 수평이동하게 된다. 이와 연동하여 웨이스트 게이트 밸브(105)가 화살표 C의 방향으로 수평이동하여 웨이스트 게이트(15a)가 개방된다. In this way, when the boost pressure applied to the exhaust manifold 5 becomes higher than a predetermined pressure while the air is charged into the cylinder by the turbocharger 10, the actuator 101 is activated to actuate the actuator rod 103 by the bush 107. It is guided and supported by the horizontal movement in the direction of the arrow C as shown in Figure 4a. In conjunction with this, the waste gate valve 105 is horizontally moved in the direction of arrow C to open the waste gate 15a.

개방된 웨이스트 게이트(15a)를 통하여, 배기가스의 일부가 바이패스되어 흡기 매니폴드(5)에 가해지는 부스트 압력을 낯추고, 결과적으로 엔진 실린더(1)내로 과급되는 공기의 량을 조절할 수 있게 된다. Through the opened waste gate 15a, a part of the exhaust gas is bypassed to reduce the boost pressure applied to the intake manifold 5, and as a result, to control the amount of air that is charged into the engine cylinder 1 do.

한편, 흡기 매니폴드(5)에 가해지는 부스트 압력이 소정 압력 이하로 떨어지면, 액츄에이터 로드(103)가 도 4b에 도시된 바와 같이 화살표 D의 방향으로 수평이동하고 이와 연동하여 웨이스트 게이트 밸브(105)가 화살표 D의 방향으로 수평이동하여 웨이스트 게이트(15a)가 차단된다. On the other hand, when the boost pressure applied to the intake manifold 5 falls below a predetermined pressure, the actuator rod 103 moves horizontally in the direction of the arrow D as shown in FIG. 4B and in conjunction with the waste gate valve 105 Moves horizontally in the direction of the arrow D to block the waste gate 15a.

차단된 웨이스트 게이트(15a)를 통하여 배기가스가 바이패스되지 않고 터보차저(10)의 터빈(11)으로 유동하여 터빈(11)을 회전시키고 이와 동기하여 압축기(13)의 휀(13a)이 회전하여 외부의 공기를 더 많이 실린더(1)내로 과급하여 엔진 출력을 향상시킨다. The exhaust gas is not bypassed through the blocked waste gate 15a and flows to the turbine 11 of the turbocharger 10 to rotate the turbine 11, and in synchronization therewith, the fan 13a of the compressor 13 rotates. To increase engine output by supercharging more outside air into the cylinder (1).

이와 같은, 터보차저(10)의 웨이스트 게이트 유닛(100)에 의하여 엔진의 실 린더(1)내로 공급되는 공기 또는 혼합기의 양을 조절함으로써 엔진 출력을 안정되게 유지 또는 증가시킬 수 있다. As such, the engine output can be stably maintained or increased by controlling the amount of air or mixer supplied by the waste gate unit 100 of the turbocharger 10 into the cylinder 1 of the engine.

또한, 흡기 매니폴드(5)에 과도한 부스트 압력이 발생하여도 부스트 압력을 낮출 수 있기 때문에 이상연소되는 것을 최소화할 수 있으며 엔진의 과부하를 방지할 수 있다. In addition, even if excessive boost pressure is generated in the intake manifold 5, the boost pressure can be lowered, thereby minimizing abnormal combustion and preventing overload of the engine.

이와 같이 본 발명에 의하면, 종래 다수의 부품으로 구성되는 웨이스트 게이트 유닛의 까다로운 조립공정을 용이하게 할 수 있으며, 이에 따라 공정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, a difficult assembly process of the waste gate unit, which is conventionally composed of a large number of components, can be facilitated, thereby reducing the process time.

또한, 웨이스트 게이트의 개방 또는 차단을 웨이스트 게이트 밸브의 직선운동만으로 가능하기 때문에, 종래에 비하여 부품 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, since opening or blocking of the waste gate can be performed only by the linear movement of the waste gate valve, there is an effect that the life of the component can be increased as compared with the prior art.

또한, 종래 터보차저의 형상변경 없이도 본 발명에 의한 웨이스트 게이트 유닛을 적용할 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect that can be applied to the waste gate unit according to the present invention without changing the shape of the conventional turbocharger.

또한, 웨이스트 게이트 유닛내부에서 배기가스의 맥동에 의하여 웨이스트 게이트 밸브가 파손된 경우에 전체 웨이스트 게이트 유닛을 교체하지 않고 웨이스트 게이트 밸브만을 교체할 수 있으므로 유지비용이 절감되는 효과가 있다. In addition, when the waste gate valve is damaged due to pulsation of the exhaust gas inside the waste gate unit, only the waste gate valve can be replaced without replacing the entire waste gate unit, thereby reducing the maintenance cost.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

















While the invention has been shown and described in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the construction and operation as shown and described. Rather, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.

















Claims (6)

엔진의 터보차저(turbocharger)에 구비되는 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit)으로서, As a wastegate unit provided in the turbocharger of the engine, 상기 엔진 터보차저의 터빈 상류측 배기가스 유입관에 형성되어, 배기가스의 일부가 상기 터빈에 영향을 미치지 않게 배출되는 웨이스트 게이트를 선택적으로 차폐하는 웨이스트 게이트 밸브; A waste gate valve formed in an exhaust gas inlet pipe upstream of the engine turbocharger and selectively shielding a waste gate from which a part of the exhaust gas is discharged without affecting the turbine; 상기 웨이스트 게이트 밸브의 직선운동을 안내하며 지지하는 부시; A bush which guides and supports the linear motion of the waste gate valve; 상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되어, 상기 웨이스트 게이트 밸브를 직선운동시키는 액츄에이터 로드(actuator rod); 및 An actuator rod connected to the waste gate valve to linearly move the waste gate valve; And 상기 액츄에이터 로드를 작동시키는 액츄에이터(actuator);를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit); A wastegate unit, comprising: an actuator for actuating the actuator rod; 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는, The method of claim 1, wherein the actuator, 흡기 매니폴드에 가해지는 부스트 압력에 의하여 구동되는 다이아프램 유닛인 것을 특징으로 하는 웨이스트 게이트 유닛. And a diaphragm unit driven by a boost pressure applied to an intake manifold. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는, The method of claim 1, wherein the actuator, 흡기 매니폴드에 가해지는 부스트 압력을 센싱하는 센서; 및A sensor for sensing a boost pressure applied to the intake manifold; And 상기 센서에 의하여 소정 압력이상인 것으로 감지되면 상기 액츄에이터를 제 어하는 솔레노이드 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이스트 게이트 유닛. And a solenoid valve for controlling the actuator when the sensor detects that the pressure is greater than or equal to a predetermined pressure. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 웨이스트 게이트 밸브의 이동방향 연장선과 상기 웨이스트 게이트 중심을 지나는 법선은 평행한 것을 특징으로 하는 웨이스트 게이트 유닛. And a normal line passing through the center of the waste gate in parallel with the movement direction extension line of the waste gate valve. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 액츄에이터 로드의 직선이동방향은, 상기 웨이스트 게이트 중심을 지나는 법선과 평행한 것을 특징으로 하는 웨이스트 게이트 유닛. And the linear movement direction of the actuator rod is parallel to a normal line passing through the waste gate center. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 액츄에이터 로드 및 웨이스트 게이트 밸브는, The actuator rod and waste gate valve, 선택적으로 착탈가능한 것을 특징으로 하는 웨이스트 게이트 유닛. A waste gate unit, which is selectively removable.
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