KR20070088075A - 디젤엔진 차량의 흡기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 배기가스 압력에 의해 작동되어 흡기를 고압으로 압축하는 터보 챠저와; 블로바이 가스가 상기 터보챠저를 통해 디젤엔진으로 재순환되게 하거나, 또는 상기 블로바이 가스가 바로 상기 디젤엔진으로 재순환되게 하는 블로바이 가스 재순환 수단을 포함하여 구성됨으로써, 과급온도 상승으로 인한 퇴적물 생성이 방지될 수 있는 디젤엔진 차량의 흡기장치를 제공한다.

디젤엔진, 흡기장치, 스로틀 바디, 터보챠저, 컴프레서, 터빈, 블로바이

Description

디젤엔진 차량의 흡기장치{An intake apparatus of dissel engine}

도 1은 종래 기술에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치를 나타낸 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치 제어 블록도이다.

도 4a는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 과급온도 낮을 때 압송부 상태를 나타낸 구성도이다.

도 4b는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 블로바이 가스 포집통 팽창시 압송부 상태를 나타낸 구성도이다.

도 4c는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 스위치 온 동작시 압송부 상태를 나타낸 구성도이다.

도 4d는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 블로바이 가스 포집통 수축시 압송부 태를 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 디젤엔진 10 : 흡기관

20 : 터보챠저 22 : 터빈

24 : 컴프레서 50 : 블로바이 가스 유입 파이프

52 : 제1블로바이 가스 토출 파이프 54 : 제2블로바이 가스 토출 파이프

56 : 블로바이 가스 파이프 밸브수단 60 : 압송부

62 : 블로바이 가스 포집통 64 : 다이어프램부

65 : 푸시 로드 66 : 스위치

67 : 진공압 발생부 72 : 흡기온 센서

본 발명은 디젤엔진 차량의 흡기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블로바이 가스가 상기 터보챠저를 통해 디젤엔진으로 재순환되게 하거나, 또는 상기 블로바이 가스가 바로 상기 디젤엔진으로 재순환되게 하는 디젤엔진 차량의 흡기장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치를 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 종래 기술에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치는, 흡기를 디젤엔진(100)으로 안내하는 흡입관(102)과, 상기 디젤엔진(100)에 필요한 만큼의 흡기만 상기 디젤엔진(100)에 공급되도록 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 바디(110)와, 상기 흡기가 대기압보다 높은 압력으로 상기 디젤엔진(102)에 송입될 수 있도록 상 기 흡기관(102) 내 흡기를 고압으로 압축하는 터보챠저(120)를 포함하여 구성된다.

상기 터보챠저(120)는 상기 디젤엔진의 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 터빈(122)과, 상기 터빈(122)과 회전축(123)을 통해 연결되어 상기 터빈(122)의 회전력에 의해 구동되어 흡기를 압축하여 상기 디젤엔진으로 압송하는 컴프레서(124)로 이루어진다.

이러한 디젤엔진 차량의 흡기장치는 블로바이 가스(B)가 상기 디젤 엔진(100)으로 재순환될 수 있도록 하고 있다.

즉 상기 컴프레서(124)의 흡기 쪽에는 상기 컴프레서(124)의 부스트 압력에 의해 상기 블로바이 가스(B)가 상기 컴프레서(124)로 유도될 수 있도록 블로바이 가스 재순환 파이프가 연결된다.

상기와 같이 구성된 디젤엔진 차량의 흡기장치는, 상기 스로틀 바디(110)에 의해 흡기량이 조절되면, 상기 흡기관(102)에 외부 공기가 흡입되고, 상기 흡기관(102) 내 흡기가 상기 터보챠저(120)에 의해 고압으로 압축된 후, 상기 디젤엔진(100)으로 송입되게 한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치는 고출력을 위해 많은 공기가 압축됨으로써 상기 컴프레서(124)의 부스트압이 높아지는데, 상기 컴프레서(124)의 부스트압이 높아질수록 상기 컴프레서(124)에 의해 압축된 공기 온도(이하 과급 온도라 한다)가 높아짐으로써 블로바이 가스(B) 내 오일 성분이 열에 반응(이러한 현상을 산화 및 섬유질환이라 한다)하여 끈적끈적한 퇴적물 (deposit)을 만든다.

이러한 퇴적물은 상기 터보 챠저(120)의 효율을 저하시키는데, 상기 터보 챠저(120)의 효율이 저하되면 상기 컴프레서(124)가 특정 목표 부스트압을 형성할 수 있도록 더 높은 속도로 회전됨으로써 과급 온도가 점점 더 상승된다. 이는 상기 터보 챠저(120)의 회전 속도 최대 한계를 넘어 상기 터보 챠저(120)의 오버 스피드(Over speed)를 야기함으로써 상기 터보챠저(120)의 파손 및 과급 온도의 과열(overheat)로 인한 파이프 파열 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 블로바이 가스가 상기 터보챠저를 통해 디젤엔진으로 재순환되게 하거나 또는 상기 블로바이 가스가 바로 상기 디젤엔진으로 재순환되게 함으로써, 과급 온도 상승으로 인한 퇴적물 생성을 방지할 수 있는 디젤엔진 차량의 흡기장치를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치는 디젤엔진의 배기가스 압력에 의해 작동되어 흡기를 고압으로 압축하는 터보 챠저와; 블로바이 가스가 상기 터보챠저를 통해 디젤엔진으로 재순환되게 하거나, 또는 상기 블로바이 가스가 바로 상기 디젤엔진으로 재순환되게 하는 블로바이 가스 재 순환 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 블로바이 가스 재순환수단은 엔진 측 블로바이 가스가 유입되는 블로바이 가스 유입 파이프와; 상기 블로바이 가스 유입 파이프 내 블로바이 가스를 상기 터보챠저로 안내하는 제1블로바이 가스 토출 파이프와; 상기 블로바이 가스 유입 파이프 내 블로바이 가스를 상기 엔진으로 안내하는 제2블로바이 가스 재순환 파이프와; 상기 블로바이 가스 유입 파이프가 상기 제1,2블로바이 가스 토출 파이프 중 어느 하나와 선택적으로 연결되게 하는 블로바이 가스 파이프 밸브 수단과; 상기 제2블로바이 가스 재순환 파이프 상에 설치되어 상기 블로바이 가스 유입 파이프가 상기 제2블로바이 가스 토출 파이프로 압송되게 하는 압송부와; 과급 온도에 따라 상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단과 압송부를 제어하는 블로바이 가스 제어부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단은 3-way 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 한다.

상기 압송부는 블로바이 가스에 의해 팽창되는 블로바이 가스 포집통과, 상기 블로바이 가스 포집통과 연결되어 상기 블로바이 가스 포집통이 충만되면 진공압에 의해 상기 블로바이 가스 포집통을 눌러 상기 블로바이 가스 포집통 내 블로바이 가스가 상기 엔진으로 토출되게 하는 액추에이터로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 블로바이 가스 제어부는 과급온도 정보를 이용토록 상기 터보챠저를 통과한 흡기 온도를 체크하는 흡기온 센서가 포함된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치 제어 블록도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 과급온도 낮을 때 압송부 상태를 나타낸 구성도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 블로바이 가스 포집통 팽창시 압송부 상태를 나타낸 구성도이고, 도 4c는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 스위치 온 동작시 압송부 상태를 나타낸 구성도이고, 도 4d는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 블로바이 가스 포집통 수축시 압송부 태를 나타낸 구성도이다.

본 발명에 따른 자동차의 흡기장치는 흡기를 디젤엔진(2)으로 안내하는 흡기관(10)과, 상기 흡기관(10) 상에 설치되어 상기 디젤엔진(2)의 배기가스 압력에 의해 작동되어 상기 디젤엔진(2)을 향하는 흡기를 고압으로 압축하는 터보 챠저(20)와, 블로바이 가스가 상기 터보챠저(20)를 통해 상기 디젤엔진(2)으로 재순환되게 하거나 또는 상기 블로바이 가스가 바로 상기 디젤엔진(2)으로 재순환되게 하는 블로바이 가스 재순환 수단을 포함하여 구성된다.

상기 터보챠저(20)는 상기 디젤엔진의 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 터빈(22)과, 상기 터빈(22)과 회전축(23)을 통해 연결되어 상기 터빈(22)의 회전력에 의해 구동되어 흡기를 압축하여 상기 디젤엔진(2)으로 압송하는 컴프레서(24)로 이루어진다.

상기 블로바이 가스 재순환수단은 상기 블로바이 가스가 유입되는 블로바이 가스 유입 파이프(50)와, 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50) 내 블로바이 가스를 상기 터보챠저(20)의 컴프레서(24)로 안내하는 제1블로바이 가스 토출 파이프(52)와, 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50) 내 블로바이 가스를 바로 상기 디젤엔진(2)으로 안내하는 제2블로바이 가스 토출 파이프(54)와, 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50)가 상기 제1,2블로바이 가스 토출 파이프(52)(54) 중 어느 하나와 선택적으로 연결되게 하는 블로바이 가스 파이프 밸브 수단(56)과, 상기 제2블로바이 가스 재순환 파이프(54) 상에 설치되어 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50)가 상기 제2블로바이 가스 토출 파이프(54)로 압송되게 하는 압송부(60)와, 과급 온도에 따라 상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단(56)과 압송부(60)를 제어하는 블로바이 가스 제어부(70)로 이루어진다.

상기 제2블로바이 가스 토출 파이프(54)는 상기 압송부(60)를 중심으로 상기 압송부(60)와 블로바이 가스 유입 파이프(50)를 연결하는 제2블로바이 가스 토출 파이프 제1튜브(54a)와, 상기 압송부(60)와 디젤 엔진(2)을 연결하는 제2블로바이 가스 토출 파이프 제2튜브(54b)로 구분된다.

상기 제2블로바이 가스 토출 파이프 제1튜브(54a)는 상기 제2블로바이 가스 토출 파이프 제1튜브(54a) 내 블로바이 가스가 상기 압송부(60)로만 유동될 수 있도록 제1체크밸브(58)가 설치된다.

상기 제2블로바이 가스 토출 파이프 제2튜브(54b)에는 블로바이 가스가 상기 압송부(60)에서 상기 제2블로바이 가스 토출 파이프 제2튜브(54b)로만 유동되고, 부스트 공기가 상기 압송부(60)로 역류하지 않도록 제2체크밸브(59)가 설치된다.

상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단(56)은 3-way 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있다.

상기 압송부(60)는 블로바이 가스에 의해 팽창되는 블로바이 가스 포집통(62)과, 상기 블로바이 가스 포집통(62)과 연결되어 상기 블로바이 가스 포집통(62)이 충만되면 진공압에 의해 상기 블로바이 가스 포집통(62)을 눌러 상기 블로바이 가스 포집통(62) 내 블로바이 가스가 상기 디젤엔진(2)으로 토출되게 하는 액추에이터로 이루어진다.

상기 블로바이 가스 포집통(62)은 탄력 변형 가능토록 주름 구조로 구현된다.

상기 액추에이터는 상기 블로바이 가스 포집통(62)와 이격되어 차체에 설치되고 탄성 변형 가능한 다이어프램부(64)와, 상기 다이어프램부(64)와 블로바이 가스 포집통(62)을 연결하는 푸시 로드(65)와, 상기 다이어프램부(64)의 탄성 변형에 따라 온/오프 동작되는 스위치(66)와, 상기 스위치(66)의 온/오프 여부에 따라 진공압을 이용하여 선택적으로 상기 다이어프램부(64)를 수축하는 진공압 발생부(67)로 이루어진다.

상기 진공압 발생부(67)는 상기 다이어프램부(64)와 엔진 진공 펌프를 연결하는 진공 파이프(67a)와, 상기 진공 파이프(67a) 상에 설치되어 상기 스위치(66)의 온/오프 여부에 따라 상기 진공 파이프(67a)를 개폐하는 솔레노이드 밸브(67b)로 이루어진다.

상기 블로바이 가스 제어부(70)는 컨트롤러(71)와, 과급온도 정보를 이용토록 상기 터보챠저(20)를 통과한 흡기 온도를 체크하는 흡기온 센서(72)가 포함된 다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치의 작용을 상세히 설명하면, 다음과 같다.

상기 흡기온 센서(72)에 의해 획득한 과급온도가 160℃ 이하이면, 즉 도 에 도시된 바와 같이 'A'영역에 해당되면, 상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단(56)이 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50)와 상기 제1블로바이 가스 토출 파이프(52)가 연결되게 한다.

그러면 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50) 내 블로바이 가스가 상기 컴프레서(24)로 흡입되어, 흡기와 함께 압축된 후 상기 디젤 엔진(2)으로 순환된다.

반면 상기 흡기온 센서(72)에 의해 획득한 과급온도가 160℃ 이상이면, 즉 도 에 도시된 바와 같이 'B'영역에 해당되면, 상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단(56)이 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50)와 상기 제1블로바이 가스 토출 파이프(52)가 연결되게 한다.

그러면 블로바이 가스의 압력이 0.1 내지 0.2bar 수준이기 때문에 상기 블로바이 가스 유입 파이프(50) 내 블로바이 가스가 상기 제2블로바이 가스 토출 파이프(54)를 통해 상기 블로바이 가스 포집통(62)에 채워진다.

상기 블로바이 가스 포집통(62)에 블로바이 가스가 채워지면 상기 블로바이 가스 포집통(62)이 점점 팽창된다. 이 때 부스트 압력이 1bar가 넘기 때문에 상기 블로바이 가스 포집통(62)에 채워지는 블로바이 가스가 상기 블로바이 가스 포집통(62)에서 상기 디젤엔진(2)으로 바로 토출되지 못한다.

상기 블로바이 가스 포집통(62)이 팽창됨에 따라 상기 푸시 로드(65)를 통해 상기 다이어프램부(64)도 팽창된다.

상기 다이어프램부(64)가 팽창되다가 상기 스위치(66)를 누르면 상기 스위치(66)가 온 동작되고, 상기 진공 파이프(67a)가 개방되도록 상기 솔레노이드 밸브(67b)가 동작된다.

그러면 상기 엔진 진공 펌프의 진공압에 의해 상기 다이어프램부(64)가 수축되고, 상기 다이어프램부(64)의 수축으로 인해 상기 푸시 로드(65)가 상기 블로바이 가스 포집통(62)을 향해 이동되면서 상기 블로바이 가스 포집통(62)을 누르기 때문에 상기 블로바이 가스 포집통(62)이 수축되면서 상기 블로바이 가스 포집통(62) 내 블로바이 가스가 상기 디젤엔진(2)으로 강제 인젝션된다.

상기 흡기온 센서(72)에 의해 획득한 과급온도가 160℃ 이상인 동안, 상기한 바와 같은 상기 블로바이 가스 포집통(62)의 팽창->상기 스위치(66) 온 동작->진공압에 의한 상기 다이어프램부(64)의 수축 및 상기 블로바이 가스 포집통(62)의 수축 과정이 순차적으로 계속 반복 실시된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 상기 엔진 진공 펌프 대신 베큠의 원리를 이용한 방법도 실시 가능함은 물론, 상기 흡기온 센서 대신 ECU 로직상, RPM, 로드 조건 등에 따라 상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단(56)이 동작되게 하는 방법도 실시 가능하다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 디젤엔진 차량의 흡기장치는 과급 온도가 낮으면 블로바이 가스가 터보챠저를 통해 디젤엔진으로 재순환되게 하고, 과급 온도가 높으면 상기 블로바이 가스가 바로 상기 디젤엔진으로 재순환되게 함으로써, 과급 온도 상승으로 인한 퇴적물 생성을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 디젤엔진의 배기가스 압력에 의해 작동되어 흡기를 고압으로 압축하는 터보 챠저와;

   블로바이 가스가 상기 터보챠저를 통해 디젤엔진으로 재순환되게 하거나, 또는 상기 블로바이 가스가 바로 상기 디젤엔진으로 재순환되게 하는 블로바이 가스 재순환 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 차량의 흡기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 블로바이 가스 재순환수단은 엔진 측 블로바이 가스가 유입되는 블로바이 가스 유입 파이프와;

   상기 블로바이 가스 유입 파이프 내 블로바이 가스를 상기 터보챠저로 안내하는 제1블로바이 가스 토출 파이프와;

   상기 블로바이 가스 유입 파이프 내 블로바이 가스를 상기 엔진으로 안내하는 제2블로바이 가스 재순환 파이프와;

   상기 블로바이 가스 유입 파이프가 상기 제1,2블로바이 가스 토출 파이프 중 어느 하나와 선택적으로 연결되게 하는 블로바이 가스 파이프 밸브 수단과;

   상기 제2블로바이 가스 재순환 파이프 상에 설치되어 상기 블로바이 가스 유입 파이프가 상기 제2블로바이 가스 토출 파이프로 압송되게 하는 압송부와;

   상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단과 압송부를 제어하는 블로바이 가스 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤엔진 차량의 흡기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 블로바이 가스 파이프 밸브 수단은 3-way 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 디젤엔진 차량의 흡기장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 압송부는 블로바이 가스에 의해 팽창되는 블로바이 가스 포집통과, 상기 블로바이 가스 포집통과 연결되어 상기 블로바이 가스 포집통이 충만되면 진공압에 의해 상기 블로바이 가스 포집통을 눌러 상기 블로바이 가스 포집통 내 블로바이 가스가 상기 엔진으로 토출되게 하는 액추에이터로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤엔진 차량의 흡기장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 블로바이 가스 제어부는 과급온도 정보를 이용토록 상기 터보챠저를 통과한 흡기 온도를 체크하는 흡기온 센서가 포함된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 차 량의 흡기장치.

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