KR20040023051A - an automotive turbo charger structure, the control device and control method therof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 터보차저에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 저속구간 아이들 시 터보차저의 터빈 단을 통해 배출되는 배기가스를 다시 터빈 측으로 재순환시켜 터보차저의 토크를 증대시키기 위한 차량용 터보차저 구조, 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle turbocharger, and more particularly, a vehicle turbocharger structure and control for increasing the torque of the turbocharger by recirculating exhaust gas discharged through the turbine stage of the turbocharger back to the turbine side during low-speed idle. An apparatus and a control method thereof are provided.
일반적인 내연기관은 연료의 30%만 사용되고 70%는 소멸되는데, 상기 소멸되는 70% 중 약 38%는 배기가스로 배출된다.A typical internal combustion engine uses only 30% of the fuel and 70% is extinguished, about 38% of which is extinguished as exhaust gas.
상기한 배기가스로 배출되는 에너지를 재활용하기 위해 터보차저가 상용되는데, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 터보차저(30)는 내연기관(10)의 배기 메니폴드(20)를 통해 배출되는 배기가스를 에너지로 이용하여 터빈(32) 휠을 구동하고, 동일축상에 있는 콤퓨레셔 단(39) 임펠러를 고속 구동하여 흡입 공기를 압축시켜 흡입 메니폴드(40)를 통해 내연기관(10)의 연소실로 공급하는 장치이다.A turbocharger is commonly used to recycle the energy discharged to the exhaust gas. As illustrated in FIG. 1, the turbocharger 30 may exhaust the exhaust gas discharged through the exhaust manifold 20 of the internal combustion engine 10. It uses the energy to drive the wheel of the turbine 32, and drives the compressor stage 39 impeller on the same axis at high speed to compress the intake air and supply it to the combustion chamber of the internal combustion engine 10 through the intake manifold 40. Device.
상기 터보차저(30)는 충진효율을 높여 연소성능을 향상시키고 고출력 내연기관을 구형한다.The turbocharger 30 improves the filling efficiency to improve combustion performance and form a high output internal combustion engine.
상기에서 터보차저(30)의 과도한 과급은 내연기관의 수명에 영향을 주므로 적정 필요량의 과급을 위해 밸브 개폐를 조정하는 액츄에이터(미도시)가 구비되어 잇다.Since excessive charging of the turbocharger 30 affects the life of the internal combustion engine, an actuator (not shown) for adjusting the opening and closing of the valve is provided for charging the appropriate amount.
그러나, 상기한 터보차저는 저속구간 엔진 아이들 상태에서 배기가스의 터빈구동력이 매우 부족하여, 운전자가 정지 후 가속페달을 급격히 조작하여 스로틀 밸브가 급속히 개방될 때, 상기 터보차저는 과급 되지 않은 상태에서 과급 상태까지 도달하는데, 약간의 시간이 걸리는 터보차저 렉(LAG) 현상이 발생하는 문제점을 내포하고 있다.However, the turbocharger has a very low turbine driving force of the exhaust gas in a low speed engine idle state, and when the driver rapidly operates the accelerator pedal after stopping and the throttle valve is opened rapidly, the turbocharger is not in a supercharged state. Turbocharger lag (LAG), which takes some time to reach the supercharged state, occurs.
상기에서 터보차저 렉은 약 2초 ~ 3초 정도 지연되는데, 이 때 운전자는 차량이 무겁다고 판단하며, 특히 언덕에서 출발할 때, 상기 터보차저 랙 현상으로 차량이 뒤로 밀리는 현상이 발생한다.In the above, the turbocharger rack is delayed by about 2 to 3 seconds. At this time, the driver determines that the vehicle is heavy. In particular, when the vehicle starts from a hill, the turbocharger rack phenomenon causes the vehicle to be pushed backward.
상기에서 터보차저의 렉 현상이 발생되는 이유는 급격한 스로틀 밸브 열림에 따른 회전 저항 및 공기 유로상의 저항이며, 초기 차량 발진시 유입되는 공기량의 부족으로 일정한 연료를 주입하였을 때, 매연이 발생하기에 연료량을 줄여야 하며, 따라서 연료량의 감소로 차량 토크도 감소된다.The reason why the lag phenomenon of the turbocharger is generated is rotational resistance due to a sudden throttle valve opening and resistance on the air flow path, and when a certain fuel is injected due to a lack of the amount of air introduced during the initial vehicle launch, the amount of fuel is generated. Therefore, the vehicle torque is also reduced by reducing the amount of fuel.
특히, 저속구간(아이들 시)에서는 터보차저가 배기가스의 토크 부족으로 그 역할을 정상적으로 하지 못하여 차량 발진성이 떨어지며, 언덕에서의 차량 밀림 현상 등이 발생하는 문제점을 내포하고 있다.In particular, in the low speed section (children), the turbocharger fails to play its role due to the lack of torque of exhaust gas, and thus the vehicle oscillation property is reduced, and the vehicle has a rolling problem on the hill.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터보차저를 구비한 내연기관에 있어서, 저속구간 아이들시 터보차저의 토크 증대를 위하여 터보차저의 배기가스 출력 측에 가스 스테이터를 추가하고, 재순환 가압 유로를 통과한 배기가스를 터빈 하우징으로 재순환시켜 터보차저의 효율을 증대시킬 수 있는 차량용 터보차저 구조, 제어장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and in an internal combustion engine having a turbocharger, a gas stator is added to the exhaust gas output side of the turbocharger in order to increase torque of the turbocharger during idle periods. The present invention provides a vehicle turbocharger structure, a control device, and a method thereof, by which the exhaust gas passing through a recirculation pressurized flow path is recycled to a turbine housing to increase the efficiency of the turbocharger.
도 1은 종래의 차량용 터보차저 동작 구조 도이고,1 is a structural diagram of a conventional turbocharger for a vehicle,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 터보차저 동작 제어 구성도이고,2 is a configuration diagram of a vehicle turbocharger operation control according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 2의 a 부분 상세 구성도이고,3 is a detailed configuration diagram of a part in FIG. 2;
도 4와 도 5는 도 2의 a 부분 동작 상태도 이고,4 and 5 are a partial operation state diagram of FIG.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 터보차저 제어 장치 구성 블록도이고,6 is a block diagram of a vehicle turbocharger control device according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 터보차저 제어 방법 동작 순서도 이다.7 is a flowchart illustrating a method of controlling a vehicle turbocharger according to an exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 내연기관 20 : 배기 메니폴드 30 : 터보차저DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 20 Exhaust manifold 30 Turbocharger
32 : 터빈 32': 터빈 하우징 33 : 터빈 휠32: turbine 32 ': turbine housing 33: turbine wheel
34 : 터보 스테이너 35 : 터보 가압 유로34: turbo stayer 35: turbo pressurized flow path
36 : 배기가스 재순환 유로36: exhaust gas recirculation flow path
38 : 배기가스 재순환 밸브38: exhaust gas recirculation valve
39 : 콤퓨레셔 단 39': 임펠러 40 : 흡기 메니폴드39: compressor stage 39 ': impeller 40: intake manifold
100 : 차량 동작상태 검출수단 110 : 스로틀 밸브 개도 검출부100: vehicle operation state detection means 110: throttle valve opening degree detection unit
120 : 엔진 회전수 검출부 130 : 아이들 스위치 상태 검출부120: engine speed detection unit 130: idle switch state detection unit
200 : ECU200: ECU
300 : 배기가스 재순환 밸브 구동수단300: exhaust gas recirculation valve drive means
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
터보차저가 구비된 내연기관에 있어서, 상기 터보차저는 터보차저의 터빈과 결합되어 터빈 휠을 통과한 배기가스의 일부를 재순환시키는 터보 스테이터와;An internal combustion engine provided with a turbocharger, the turbocharger comprising: a turbo stator coupled to a turbine of the turbocharger to recycle a portion of exhaust gas passing through a turbine wheel;
상기 터보차저 터빈 끝단 하우징 내측에 유로를 형성하여 상기 터보 스테이터에 의해 재순환되는 배기가스를 가압하는 터보 가압 유로와;A turbo pressurizing passage configured to form a passage inside the turbocharger turbine end housing to pressurize the exhaust gas recycled by the turbo stator;
상기 터보 가압 유로 끝단에 위치하여 터빈 하우징으로 가압된 배기가스를 재순환시키기 위해 터보 하우징과 일체형으로 형성된 배기가스 재순환 유로와;An exhaust gas recirculation flow passage located at an end of the turbo pressurization flow passage and integrally formed with the turbo housing for recirculating pressurized exhaust gas to the turbine housing;
상기 터빈 하우징과 배기가스 재순환 유로 사이에 구비되어 ECU의 출력신호에 온/오프 구동되는 배기가스 재순환 밸브를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it further comprises an exhaust gas recirculation valve provided between the turbine housing and the exhaust gas recirculation flow path is driven on / off to the output signal of the ECU.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 본 발명은,Another invention for achieving the above object,
차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 변화를 검출하는 차량 동작상태 변화 검출수단과;Vehicle operating state change detection means for detecting a change in the throttle valve opening degree and the engine rotational speed, which is varied according to a change in the operating state of the vehicle;
상기 차량 동작상태 변화 검출수단에서 검출되어 인가되는 스로틀 밸브 개도, 엔진 회전수 등을 입력받아, 내연기관의 엔진 회전수를 판단하여, 상기 엔진 회전수가 아이들 회전수임이 판단되면 스로틀 밸브 개도 변화에 따라 배기 가스 재순환 밸브를 온/오프 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 ECU와;The engine speed of the internal combustion engine is determined by inputting the throttle valve opening degree, engine speed, etc. detected and applied by the vehicle operation state change detection means, and when the engine speed is determined to be the idle rotation speed, the throttle valve opening degree is changed according to the change. An ECU for outputting a predetermined control signal for on / off control of the exhaust gas recirculation valve;
상기 ECU에서 출력되는 배기가스 재순환 밸브 제어신호에 동기되어 터보차저의 효율을 증대시키기 위해 내연기관의 아이들시 배기가스를 재순환시키기 위해 구동되는 배기가스 재순환 밸브 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And an exhaust gas recirculation valve driving means which is driven to recycle the exhaust gas when the internal combustion engine is idle to increase the efficiency of the turbocharger in synchronization with the exhaust gas recirculation valve control signal output from the ECU.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
내연기관이 시동되면, 엔진 회전수를 판단하는 단계와;Determining an engine speed when the internal combustion engine is started;
상기 단계에서 엔진 회전수가 아이들 회전전수 임이 판단되면 스로틀 밸브 개도 변화를 판단하는 단계와;Determining a change in the throttle valve opening degree when it is determined that the engine speed is the idle rotation speed in the step;
상기 단계에서 스로틀 밸브 개도가 소정의 제1 설정 기준 값 이하이면 배기가스 재순환 밸브 개방을 위한 소정의 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And outputting a predetermined control signal for opening the exhaust gas recirculation valve when the throttle valve opening degree is less than or equal to the first predetermined reference value.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 일예로 제시된 것이며, 도면에서 종래의 구성과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.This embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, the same reference numerals are assigned to the same parts as the conventional configuration in the drawings, and redundant descriptions are omitted.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 터보차저의 간략 구조도이고, 도 3은 도 2의 a 부분 상세 구성도이고, 도 4와 도 5는 도 2의 a 부분 동작 상태도 이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 터보차저 제어 장치 구성 블록도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 터보차저 제어 방법 동작 순서도 이다.2 is a schematic structural diagram of a vehicle turbocharger according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 3 is a detailed configuration diagram of part a of FIG. 2, FIGS. 4 and 5 are operational views of a part of FIG. 2, and FIG. 7 is a block diagram of a vehicle turbocharger control device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of controlling a vehicle turbocharger according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 터보차저(30)는 일단이 내연기관(10) 배기 포트에 연결 결합된 배기 메니폴드(20)의 타단에 터빈 단(32)이 연결 결합되어 있고, 일단이 상기 내연기관(10)의 흡기포트에 연결 결합된 흡입 메니폴드(40)의 타단에 콤퓨레셔 단(39)이 연결 결합되어 있다.As shown in FIG. 2, the turbocharger 30 has a turbine stage 32 connected to the other end of the exhaust manifold 20, one end of which is connected to the exhaust port of the internal combustion engine 10, and one end of the turbocharger 30. The compressor stage 39 is coupled to the other end of the suction manifold 40 coupled to the intake port of the internal combustion engine 10.
상기 터빈 단(32)에는 터빈 휠(33)이 구비되어 있으며, 상기 터빈 휠(33)에는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 터보 스테이터(34)가 억지 끼워 맞춤으로 결합되어, 상기 터빈 휠(33)을 통과하는 배기가스의 일부를 배기 재순환 시킨다.The turbine stage 32 is provided with a turbine wheel 33, the turbine wheel 33, as shown in Figure 3, the turbo stator 34 is coupled to the interference fit, the turbine wheel ( Part of the exhaust gas passing through 33) is recycled.
또한, 상기 터빈 단(32)의 끝단 하우징 내측에는 터보 가압 유로(35)가를 형성되어 있어, 상기 터보 스테이터(34)에 의해 재순환되는 배기가스를 가압 시킨다.In addition, a turbo pressurizing passage 35 is formed inside the end housing of the turbine stage 32 to pressurize the exhaust gas recycled by the turbo stator 34.
이 터보 가압 유로(35) 끝단에는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 배기가스 재순환 유로(36)가 터빈 하우징(32')과 일체형으로 형성되어 있어서, 상기 터보 가압 유로(35)에 의해 가압된 배기가스를 터빈 하우징(32') 내에 구비된 터빈 휠(33)의 뒤편으로 재순환 시킨다.As shown in FIG. 5, the exhaust gas recirculation passage 36 is integrally formed with the turbine housing 32 ′ at the end of the turbo pressurization passage 35, and the exhaust gas pressurized by the turbo pressurization passage 35 is formed. The gas is recycled to the rear of the turbine wheel 33 provided in the turbine housing 32 '.
그리고, 이 터빈 하우징(32')과 배기가스 재순환 유로(36) 사이에는 상기 가압되어 재순환되는 배기가스를 터보 하우징으로 재순환 또는 재순환 방지하기 위해 도 2에 도시되어 있는 ECU(200)에 제어되어 온/오프 구동되는 배기가스 재순환 밸브(38)가 구비되어 있다.Then, between the turbine housing 32 ′ and the exhaust gas recirculation flow path 36 is controlled by the ECU 200 shown in FIG. 2 to prevent the pressurized and recycled exhaust gas from being recycled or recycled to the turbo housing. An exhaust gas recirculation valve 38 which is driven on / off is provided.
따라서, 도 2에 도시되어 있는 내연기관(10)으로부터 배출되는 배기가스는 배기 메니폴드(20)와 연결 결합되어 있는 터보차저(30)의 터빈 단(32)으로 유입되어 터빈 휠(33)을 통해 배기관(미부호)을 통해 배출된다.Therefore, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 shown in FIG. 2 flows into the turbine stage 32 of the turbocharger 30 coupled with the exhaust manifold 20 and through the turbine wheel 33. It is discharged through an exhaust pipe (unsigned).
상기에서 배출되는 배기가스의 일부는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상기 터빈 휠(33)과 억지 끼워 맞춤으로 구비된 터빈 스테이터(34)에 의해 터빈 단(32)의 끝단 내측에 형성된 터보 가압 유로(35)를 따라 가압되어 배기가스 재순환 유로(36)를 통해 다시 터보 단(32)의 터보 휠(33) 뒤편으로 재순환된다.As shown in FIG. 5, a part of the exhaust gas discharged from the turbo pressurization flow path formed inside the end of the turbine stage 32 by the turbine stator 34 provided with an interference fit with the turbine wheel 33. It is pressurized along 35 and recycled back to the turbo wheel 33 of turbo stage 32 via exhaust gas recirculation passage 36.
이 때, 배가가스 재순환 유로(36)를 통해 터보 단(32)으로 재순환되는 배기가스는 도 2에 도시되어 있는 ECU(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 온/오프 구동되는 배기가스 재순환 밸브(38)의 구동상태에 따라 재순환되는 흐름이 제어된다.At this time, the exhaust gas recycled to the turbo stage 32 through the exhaust gas recirculation flow path 36 is on / off the exhaust gas recirculation valve driven in synchronization with the control signal output from the ECU 200 shown in FIG. 2. The recirculated flow is controlled in accordance with the driving state of 38.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 터보차저 제어 장치는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수를 검출하는 차량 동작상태 검출장치(100),Vehicle turbocharger control apparatus according to an embodiment of the present invention is a vehicle operating state detection device 100 for detecting the throttle valve opening degree and the engine rotational speed that is variable in accordance with the change in the operating state of the vehicle, as shown in FIG.
상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 스로틀 밸브 개도, 엔진 회전수 등을 입력받아, 내연기관의 엔진 회전수를 판단하여, 상기 엔진 회전수가 아이들 회전수임이 판단되면 스로틀 밸브 개도 변화에 따라 배기 가스 재순환 밸브를 온/오프 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 ECU(200),The throttle valve opening degree detected by the vehicle operation state detection device 100 is applied, and the engine speed, etc. is input, and the engine speed of the internal combustion engine is determined, and when the engine speed is determined to be the idle speed, the throttle valve opening degree is changed. ECU 200 for outputting a predetermined control signal for controlling the exhaust gas recirculation valve on / off according to,
상기 ECU(200)에서 출력되는 배기가스 재순환 밸브 제어신호에 동기되어 터보차저의 효율을 증대시키기 위해 내연기관의 아이들시 배기가스를 재순환시키기 위해 구동되는 배기가스 재순환 밸브 구동장치(300)로 구성되어 있다.It is composed of an exhaust gas recirculation valve driving device 300 which is driven to recycle the exhaust gas during idle of the internal combustion engine to increase the efficiency of the turbocharger in synchronization with the exhaust gas recirculation valve control signal output from the ECU (200) have.
상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 운전자의 가속페달 조작에 따라 연동하여 개폐되는 개도 변화를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출부(110)와;The vehicle operation state detection apparatus 100 includes a throttle valve opening degree detection unit 110 for detecting a change in opening degree that is opened and closed in association with an accelerator pedal operation of a driver;
상기 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 검출하는 엔진 회전수 검출부(120)로 이루어져 있다.The engine speed detection unit 120 detects a change in engine speed that is changed according to the vehicle operating state change.
상기한 구성으로 이루어진 차량용 터보차저의 제어 방법을 첨부한 도 7을 참조하여 예를 들어 설명한다.An example of the control method of the vehicle turbocharger having the above-described configuration will be described with reference to FIG. 7.
운전자가 차량을 주행시키기 위해 내연기관을 시동시키면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 변화를 검출한다(S100).When the driver starts the internal combustion engine to drive the vehicle, the vehicle operation state detecting apparatus 100 detects a change in the throttle valve opening degree and the engine rotational speed that varies according to the vehicle operation state change (S100).
이에, ECU(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(200)에서 검출되는 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 변화 등을 입력받기 위해 소정의 제어신호를 출력하면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 상기 제어신호에 동기되어 검출되는 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 변화 등을 출력한다.Accordingly, when the ECU 200 outputs a predetermined control signal to receive the throttle valve opening degree and the engine speed change detected by the vehicle operation state detection device 200, the vehicle operation state detection device 100 is The throttle valve opening degree and engine speed change detected in synchronization with the control signal are output.
ECU(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 출력되는 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 변화 등을 입력받아, 내연기관의 엔진 회전수가 아이들(약 800rpm)상태의 회전수인가를 판단한다(S110).The ECU 200 receives input of a throttle valve opening degree and engine speed change detected and output by the vehicle operation state detecting device 100, and determines whether the engine speed of the internal combustion engine is the speed of the idle state (about 800 rpm). (S110).
상기에서, 엔진 회전수가 내연기관의 아이들 상태의 회전수임이 판단되면, ECU(200)는 운전자의 가속페달 조작에 따라 연동되는 스로틀 밸브의 개도 변화를 판단한다(S120).In the above, when it is determined that the engine speed is the rotation speed of the idle state of the internal combustion engine, the ECU 200 determines the change in the opening degree of the throttle valve to be linked according to the driver's accelerator pedal operation (S120).
상기에서 스로틀 밸브의 개도 변화 값이 소정의 제1 설정 값 이하임이 판단되면, ECU(200)는 저속구간에서의 터보차저(30)의 토크를 증대시켜 터보 렉(LAG) 현상을 방지하고, 터보 효율을 향상시켜 동력소모를 줄이기 위해 도 2에 도시되어 있는 터보 휠(33)을 통과하는 배기가스의 일부를 가압시켜 터빈 하우징(32')으로 재순환시키기 위한 배기가스 재순환 밸브 '개방' 제어신호를 출력하고 초기 단계(S110)로 리턴한다(S130).When it is determined that the opening degree change value of the throttle valve is equal to or less than the first predetermined value, the ECU 200 increases the torque of the turbocharger 30 in the low speed section to prevent the turbo rack phenomenon. In order to improve efficiency and reduce power consumption, an exhaust gas recirculation valve 'open' control signal for pressurizing part of the exhaust gas passing through the turbo wheel 33 shown in FIG. 2 to be recycled to the turbine housing 32 'is provided. Output and return to the initial step (S110) (S130).
상기 ECU(200)에서 배기가스 재순환 밸브 개방 제어신호가 출력됨에 따라 배기가스 재순환 밸브 구동장치(300)는 도 4 또는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 터빈 하우징(32')과 배기가스 재순환 유로(36) 사이에 구비된 배기가스 재순환 밸브(38)를 개방시킨다.As the exhaust gas recirculation valve opening control signal is output from the ECU 200, the exhaust gas recirculation valve driving device 300 includes the turbine housing 32 ′ and the exhaust gas recirculation flow path as illustrated in FIG. 4 or 5. Open the exhaust gas recirculation valve 38 provided between 36).
상기에서, 배기가스 재순환 밸브(38)가 개방됨에 따라, 내연기관(10)에서 배출되는 배기가스는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 터보차저(30)의 터빈 단(32)으로 유입되어 도 2에 도시된 터빈 휠(33)의 회전시키고, 배기관(미부호)으로 배출된다.In the above, as the exhaust gas recirculation valve 38 is opened, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 flows into the turbine stage 32 of the turbocharger 30 as shown in FIG. The turbine wheel 33 shown in the figure is rotated and discharged to an exhaust pipe (unsigned).
상기 터빈 휠(33)을 회전시키고 배출되는 배기가스의 일부는 도 4에 도시되어 있는 터보 스테이터(34)에 의해 터보 단(32) 끝단 내부에 형성된 터보 가압 유로(35)를 따라 가압되어 배기가스 재순환 유로(36)를 통해 터빈 하우징(32')으로 재순환되어 상기 터빈 휠(33)의 회전을 가속시킨다.The turbine wheel 33 is rotated and a part of the exhaust gas is exhausted by the turbo stator 34 shown in FIG. 4 along the turbo pressurization passage 35 formed inside the end of the turbo stage 32 to exhaust gas. Recirculation through the recirculation passage 36 to the turbine housing 32 'accelerates the rotation of the turbine wheel 33.
상기에서 터빈 단(32)의 터빈 휠(33)의 회전이 가속됨에 따라, 상기 터빈 휠(33)과 연결 축으로 동일축상에 연결 구비된 콤퓨레셔 단(39)의 임펠러(39')의 회전속도를 가속시킨다.As the rotation of the turbine wheel 33 of the turbine stage 32 is accelerated, the impeller 39 'of the compressor stage 39 which is connected to the turbine wheel 33 on the same axis as the connecting shaft is accelerated. Accelerate the rotation speed.
따라서, 차량 초기 발진시 상기 콤퓨레셔 단(39)의 임펠러(39')의 회전속도가 동일축상에 구비된 터빈 휠(33)의 회전 속도와 동일하게 가속됨에 따라 내연기관(10)으로 과급되는 공기의 충진효율을 높여줌으로써, 상기 내연기관(10)의 연소 성능을 향상시킨다.Therefore, when the vehicle is initially started, the rotational speed of the impeller 39 'of the compressor stage 39 is accelerated to be the same as the rotational speed of the turbine wheel 33 provided on the same axis. By increasing the filling efficiency of the air, the combustion performance of the internal combustion engine 10 is improved.
그러므로, 차량의 초기 발진시 저속구간(내연기관의 아이들 회전수)에서 터보차저의 토크 증대에 의한 차량 밀림 현상 및 터보 렉 현상 등을 방지할 수 있게된다.Therefore, it is possible to prevent the vehicle slippage phenomenon and the turbo rack phenomenon due to the torque increase of the turbocharger in the low speed section (idle rotation speed of the internal combustion engine) during the initial start of the vehicle.
하지만, 상기(S110,S120)에서 엔진 회전수가 아이들 회전수 이상이거나, 또는 스로틀 밸브 개도 변화 값이 소정의 제1 설정 값 이상임이 판단되면, ECU(200)는 차량이 주행중 또는 운전자의 가속의지에 따른 가속페달 조작에 의해 터보차저의 배기가스 재순환이 이루어지지 않아도 배출되는 배기가스에 의해 충분히 흡입 공기의 높은 충진효율을 발휘할 수 있음을 판단하여, 배기가스 재순환 밸브(38)를 닫기 위한 배기가스 재순환 밸브 '닫음' 제어신호를 출력하고 초기 단계(S110)로 리턴한다(S140).However, when it is determined in S110 and S120 that the engine speed is equal to or greater than the idle speed or the throttle valve opening change value is equal to or greater than a predetermined first set value, the ECU 200 may determine whether the vehicle is being driven or the acceleration of the driver. According to the accelerator pedal operation according to the present invention, even if the exhaust gas recirculation of the turbocharger is not performed, it is determined that the high filling efficiency of the intake air can be sufficiently exerted by the exhaust gas discharged. Outputs the valve 'close' control signal and returns to the initial step (S110) (S140).
상기 ECU(200)에서 배기가스 재순환 밸브 '닫음' 제어신호가 출력됨에 따라 배기가스 재순환 밸브 구동장치(300)는 터빈 하우징(32')과 배기가스 재순환 유로(36) 사이에 구비되어 개방되어 있는 배기가스 재순환 밸브(38)를 닫아준다.As the exhaust gas recirculation valve 'close' control signal is output from the ECU 200, the exhaust gas recirculation valve driving device 300 is provided between the turbine housing 32 ′ and the exhaust gas recirculation flow passage 36 to be opened. Close the exhaust gas recirculation valve 38.
상기 배기가스 재순환 밸브(38)가 닫아짐에 따라, 배기가스는 도 2에 도시되어 있는 배기관(미부호)통해 대기로 배출된다.As the exhaust gas recirculation valve 38 is closed, the exhaust gas is discharged to the atmosphere through an exhaust pipe (unsigned) shown in FIG.
이로써, 차량의 초기 발진시 저속구간(아이들 상태)에서 내연기관에 구비된 터보차저의 토크를 증대시켜, 내연기관으로 흡입되는 과급압을 높여 공기 충진효율을 높일 수 있고, 터보 렉 현상을 방지할 수 있으며, 언덕길에서의 차량 밀림 현상 등을 방지할 수 있다.This increases the torque of the turbocharger provided in the internal combustion engine in the low speed section (idle state) at the initial start of the vehicle, thereby increasing the boost pressure sucked into the internal combustion engine, thereby increasing the air filling efficiency and preventing the turbo rack phenomenon. In addition, the vehicle can be prevented from rolling hills.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 터보차저를 구비한 내연기관에 있어서, 저속구간 아이들시 터보차저의 토크 증대를 위하여 터보차저의 배기가스 출력 측에가스 스테이터를 추가하고, 재순환 가압 유로를 통과한 배기가스를 터빈 하우징으로 재순환시켜 터보차저의 효율을 증대시킴으로써, 내연기관으로 흡입되는 과급압을 높여 공기 충진효율을 높일 수 있고, 터보 렉 현상을 방지할 수 있으며, 언덕길에서의 차량 밀림 현상 등을 방지할 수 있다.As described above, the present invention provides an internal combustion engine having a turbocharger, which adds a gas stator to the exhaust gas output side of the turbocharger to increase torque of the turbocharger when idle at low speeds, and passes the recycle pressurized flow path. To increase the turbocharger's efficiency by increasing the turbocharger's efficiency by increasing the turbocharged suction of the internal combustion engine, preventing the turbo lag phenomenon, and preventing vehicle slippage on hillsides. Can be.
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