KR20040046036A

KR20040046036A - 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20040046036A
Application number: KR1020020073838A
Authority: KR
Inventors: 한태수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-05

Abstract

본 발명은 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 저알피엠영역 또는 냉시동시에 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 인터쿨러를 통하지 않고 직접 디젤엔진으로 공급함으로써, 디젤 엔진의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치 및 그 제어방법 {Intake air flow control device and method in a Turbocharger diesel engine}

본 발명은 터보챠저 디젤엔진에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 차량의 운전조건에 따라 터보챠저에 의해 압축된 흡기를 인터쿨러를 통해 디젤엔진으로 공급하거나 인터쿨러를 통하지 않고 직접 디젤엔진으로 공급하는 흡기 유동 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근들어, 터보챠저 디젤엔진을 장착한 차량이 급격히 늘어나고 있다. 상기 터보챠저 디젤엔진에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 디젤엔진(10)에서 연소된 배기가스는 배기다기관(20)을 통해 배출되고, 상기와 같이 배기다기관(20)을 통해 배출되는 배기가스가 터보챠저(30)의 터빈(32)이 회전시킨 다음 미도시된 소음기를 거쳐서 외부로 배출된다.그리고, 상기 터보챠저(30)의 터빈(32)에 축으로 연결된 압축기(34)는 흡기를 압축하여 고압의 공기를 인터쿨러(40)로 공급되고, 상기 압축기(34)에 의해 압축된 고압의 공기는 인터쿨러(40)에서 냉각된 다음 흡기다기관(50)을 통해 디젤엔진(10)으로 공급된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 터보챠저 디젤엔진은 터보챠저의 압축기에 의해 압축된 고압의 흡기가 반드시 인터쿨러를 통과하여야함에 따라 터보챠저가 아무런 부스팅(boosting) 작용을 하지 않는 저알피엠(rpm)영역에서는 인터쿨러에 의해 흡기의 마찰 손실만 가중되어 체적효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 추운지방이나 겨울철 냉시동시 흡기가 인터쿨러를 통과하면서 과냉각되어 시동성을 더욱 악화시키게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 디젤 엔진의 운전조건에 따라 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 상기 인터쿨러를 통해 흡기다기관으로 공급하거나 인터쿨러를 통하지 않고 직접 디젤엔진으로 공급함으로써, 디젤 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치는, 터보챠저의 압축기에 의해 압축된 흡기를 인터쿨러로 공급하기 위한 제1흡기통로와 상기 인터쿨러를 통과한 흡기를 흡기다기관으로 공급하기 위한 제2흡기통로를 직접 연결하기 위한 바이패스통로와, 상기 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 상기 인터쿨러를 통해 흡기다기관으로 공급하거나 상기 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하기 위한 3방향밸브와, 엔진의 운전 조건에 따라 상기 3방향밸브를 제어하여 상기 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 상기 인터쿨러를 통해 흡기다기관으로 공급하거나 상기 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하는 제어유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어방법은, 엔진 냉각수온도가 미리 설정되어 있는 기준온도 보다 낮으면 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하는 단계와, 터보챠저의 압축기 상류 및 하류의 압력차가 미리 설정되어 있는 기준압력차 보다 작으면 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 터보챠저 디젤엔진의 계략적인 계통도,

도 2는 본 발명에 따른 흡기 유동 제어장치를 포함하는 터보챠저 디젤엔진의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어방법의 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

130 : 터보챠저140 : 3방향밸브

144 : 바이패스통로150 : 인터쿨러

170 : 제어유닛

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 흡기 유동 제어장치를 포함하는 터보챠저 디젤엔진의 구성도이다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 디젤엔진(110)에서 연소된 배기가스는 배기다기관(120)을 통해 배출되고, 상기와 같이 배기다기관(120)을 통해 배출되는 배기가스가 터보챠저(130)의 터빈(132)이 회전시킨 다음 미도시된 소음기를 거쳐서 외부로 배출된다.

그리고, 상기 터보챠저(130)의 터빈(132)에 축으로 연결된 압축기(134)는 흡기를 압축하고, 압축된 고압의 흡기는 제어유닛(170)에 의해 제어되는 3방향밸브(140)의 작동상태에 따라 제1흡기통로(142)를 통해 인터쿨러(150)로 공급되거나, 바이패스통로(144)를 통해 흡기다기관(160)으로 직접 공급된다.이때, 상기 바이패스통로(144)는 터보챠저(130)의 압축기(134)에 의해 압축된 흡기를 인터쿨러(150)로 공급하기 위한 제1흡기통로(142)와 상기 인터쿨러(150)를 통과한 흡기를 흡기다기관(160)으로 공급하기 위한 제2흡기통로(146)를 직접 연결하도록 되어 있다.

상기 제어유닛(170)은 상기 압축기(134)의 상류 및 하류의 압력을 감지하기 위한 압력센서와(181, 183), 엔진의 냉각수 온도를 감지하기 위한 냉각수온도센서(185)와, 엔진의 스로틀 개도량을 감지하기 위한 스로틀포지션센서(187)와, 엔진 알피엠을 감지하기 위한 엔진알피엠센서(189)에 의해 감지된 데이터를 바탕으로 상기 3방향밸브(140)를 제어하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치 및 그 제어방법을 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서는 제어유닛(170)이 냉각수온도센서(185)에 의해 감지된 냉각수온도가 미리 설정되어 있는 기준온도 보다 낮으면 단계(S2)를 수행하고, 기준온도 이상이면 단계(S3)를 수행한다. 즉, 단계(S1)에서는 냉시동 여부를 판단하는 것이다.

상기 단계(S2)에서는 상기 제어유닛(170)이 3방향밸브(140)를 제어하여 상기 터보챠저(130)의 압축기(132)로부터 압축되어 공급되는 흡기를 바이패스통로(144)를 통해 흡기다기관(160)으로 직접 공급시킨다.상기 단계(S3)에서는 엔진알피엠센서(189)에 의해 감지된 엔진 알피엠의 변화량이 미리 설정되어 있는 기준 알피엠 변화량 보다 큼과 더불어 스로틀포지션센서(187)에 의해 감지된 스로틀 개도 변화량이 미리 설정되어 있는 기준개도 변화량 보다 큰지를 판단하여 이러한 조건을 만족하면 단계(S4)를 수행하고, 이러한 조건을 만족하지 많으면 단계(S5)를 수행한다. 즉, 상기 단계(S3)는 급가속이나 언덕 등판 등의 운전상태 여부를 판단하기 위한 것이다.

상기 단계(S4)에서는 상기 제어유닛(170)이 3방향밸브(140)를 제어하여 터보챠저(130)의 압축기(132)로부터 공급되는 흡기를 인터쿨러(150)를 통해흡기다기관(160)으로 공급시킨다.

그리고, 상기 단계(S5)에서는 제어유닛(170)이 압력센서(181, 183)에 의해 감지된 압축기(134)의 상류 및 하류의 압력의 차이를 구한 다음, 이 압력차가 미리 설정되어 있는 기준 압력차 보다 작으면 상기 단계(S2)를 수행하여 상기 터보챠저(130)의 압축기(132)로부터 압축되어 공급되는 흡기를 바이패스통로(144)를 통해 흡기다기관(160)으로 직접 공급시키고, 기준 압력차 이상이면 상기 단계(S4)를 수행하여, 터보챠저(130)의 압축기(132)로부터 공급되는 흡기를 인터쿨러(150)를 통해 흡기다기관(160)으로 공급시킨다.

즉, 상기 단계(S5)는 저알피엠 구간에서는 마찰손실을 줄이기 위해 흡기를 바이패스시키고, 고알피엠 구간에서는 속도 변화에 따라 능동적으로 대응하기 위해 인터쿨러(150)를 통해 흡기를 공급하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 디젤 엔진의 운전조건에 따라 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 상기 인터쿨러를 통해 흡기다기관으로 공급하거나 인터쿨러를 통하지 않고 직접 디젤엔진으로 공급함으로써, 디젤 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

터보챠저의 압축기에 의해 압축된 흡기를 인터쿨러로 공급하기 위한 제1흡기통로와 상기 인터쿨러를 통과한 흡기를 흡기다기관으로 공급하기 위한 제2흡기통로를 직접 연결하기 위한 바이패스통로와, 상기 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 상기 인터쿨러를 통해 흡기다기관으로 공급하거나 상기 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하기 위한 3방향밸브와, 엔진의 운전 조건에 따라 상기 3방향밸브를 제어하여 상기 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 상기 인터쿨러를 통해 흡기다기관으로 공급하거나 상기 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하는 제어유닛을 포함하여 구성된 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압축기의 상류 및 하류의 압력을 감지하기 위한 압력센서와, 엔진의 냉각수 온도를 감지하기 위한 냉각수온도센서와, 엔진의 스로틀 개도량을 감지하기 위한 스로틀포지션센서와, 엔진 알피엠을 감지하기 위한 엔진알피엠센서를 더 포함하여 구성되는 한편, 상기 제어유닛은, 상기 각 센서들에 의해 감지된 값을 바탕으로 상기 3방향밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어장치.
엔진 냉각수온도가 미리 설정되어 있는 기준온도 보다 낮으면 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하는 단계와, 터보챠저의 압축기 상류 및 하류의 압력차가 미리 설정되어 있는 기준압력차 보다 작으면 터보챠저의 압축기로부터 공급되는 흡기를 바이패스통로를 통해 흡기다기관으로 직접 공급하는 단계를 포함하여 구성된 터보챠저 디젤엔진의 흡기 유동 제어방법.