KR20050056492A

KR20050056492A - Variable turbo charger system

Info

Publication number: KR20050056492A
Application number: KR1020030089519A
Authority: KR
Inventors: 민두기
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-06-16

Abstract

본 발명은 가변 터보차져 장치에 관한 것으로, 엔진 회전수에 따라 회전판에 설치된 다수개의 베인에 대한 설치각을 조절함에 있어, 상기 베인의 설치각을 위치검출 센서를 매개로 검출함으로써, 상기 베인에 대한 설치각을 피드백 제어하고, 이를 통해 보다 정밀한 수준의 베인에 대한 회동각 제어를 수행할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention relates to a variable turbocharger device, and in adjusting an installation angle of a plurality of vanes installed on a rotating plate according to an engine speed, by detecting the installation angle of the vanes by a position detection sensor, The purpose of this is to provide feedback control of the installation angle, and to control the angle of rotation of the vane at a more precise level.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 배기 가스의 유동 단면적을 조절하도록 회전판에 회동가능하게 설치된 다수개의 베인과, 상기 베인의 회동각을 조절하도록 작동되는 액츄에이터, 상기 액츄에이터에 공급되는 작동압을 조절하는 솔레노이드 모듈, 상기 회전판의 회동각을 검출하는 위치검출 센서 및, 엔진 회전수에 따라 상기 솔레노이드 모듈의 제어를 통해 액츄에이터를 구동시켜 상기 회전판에 설치된 다수개의 베인에 대한 설치각을 변경시키는 제어 유니트를 갖춘 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of vanes rotatably installed on a rotating plate to adjust a flow cross-sectional area of exhaust gas, an actuator operated to adjust a rotation angle of the vanes, and an operating pressure supplied to the actuators. A control unit that changes the installation angles of the plurality of vanes installed on the rotating plate by driving the actuator through the control of the solenoid module according to the solenoid module to adjust, the position detection sensor for detecting the rotation angle of the rotating plate, and the engine rotational speed Characterized in that equipped with.

Description

Variable turbo charger system

본 발명은 가변 터보차져 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 회전수에 따라 회전판에 설치된 다수개의 베인의 설치각을 변화시킬 때, 변화된 베인의 설치각을 검출받아 이를 통해 보다 정밀한 각도 제어를 수행할 수 있도록 하는 가변 터보차져 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable turbocharger device, and more particularly, when changing the installation angles of a plurality of vanes installed on the rotating plate according to the engine speed, it detects the installation angles of the changed vanes and performs more precise angle control through them. A variable turbocharger device is provided.

근래에 들어 디젤 엔진은 고출력화, 저연비화의 추세로 개발되고 있는 데, 이에 따라 터보차져 장치의 경우에도 저속 및 고속의 엔진 회전수 변화 영역에서 흡입 공기의 충전율을 제어할 수 있는 가변 터보차져 방식이 채택되고 있다.Recently, diesel engines have been developed in a trend of high output and low fuel consumption. Accordingly, even in the case of a turbocharger, a variable turbocharger system capable of controlling the filling rate of intake air in a low speed and high speed engine speed variation range is also developed. Is being adopted.

종래, 가변 터보차져 장치의 작동은 저속 영역에서 베인을 터빈의 원주방향으로 선회시켜 배기 가스의 속도 성분을 극대화하여 터빈 휠을 고속으로 회전시킴으로써, 흡입 공기의 충전율을 증가시키는 반면에; 고속 영역에서는 베인을 터빈의 반경방향으로 선회시켜 배기 가스의 속도 성분을 둔감시켜 터빈 휠을 상대적으로 저속 회전시키도록 되어 있다.Conventionally, the operation of the variable turbocharger device rotates the vanes in the circumferential direction of the turbine in the low speed region, maximizing the velocity component of the exhaust gas and rotating the turbine wheel at high speed, while increasing the filling rate of the intake air; In the high speed region, the vane is pivoted in the radial direction of the turbine to reduce the velocity component of the exhaust gas so as to rotate the turbine wheel relatively at low speed.

그런데, 상기와 같은 종래 가변 터보차져 장치에서는 엔진 회전수에 따라 배기 가스의 유동 단면적을 변화시킬 때, 베인의 회전각을 별도로 검출하지 못하였다.However, in the conventional variable turbocharger as described above, when the flow cross-sectional area of the exhaust gas is changed according to the engine speed, the rotation angle of the vane cannot be detected separately.

특히, 내구 시험시 또는 장시간 주행시와 같이 터보차져 장치의 베인에 카본이 퇴적되어 베인의 회동 동작에 불량이 발생하게 되는 경우에는 이를 별도로 검출하여 경고할 수 없는 문제가 있었다.In particular, when carbon is deposited on the vanes of the turbocharger, such as during an endurance test or when driving for a long time, a defect occurs in the rotational operation of the vanes.

아울러, 종래 엔진 제어 유니트는 상기 베인의 회동을 조절하기 위해, 상기 액츄에이터를 동작시킬 때 오픈 루프 제어방식으로 컨트롤함에 따라, 상기 베인에 대한 정밀한 각도 제어가 이루어질 수 없었다.In addition, the conventional engine control unit, in order to control the rotation of the vane, by controlling the open loop control method when operating the actuator, precise angle control for the vane could not be made.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 엔진 회전수에 따라 회전판에 설치된 다수개의 베인에 대한 설치각을 조절함에 있어, 상기 베인의 설치각을 위치검출 센서를 매개로 검출함으로써, 상기 베인에 대한 설치각을 피드백 제어하고, 이를 통해 보다 정밀한 수준의 베인에 대한 회동각 제어를 수행할 수 있도록 하는 가변 터보차져 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been conceived in view of the above, by adjusting the installation angle of the plurality of vanes installed on the rotating plate according to the engine rotation speed, by detecting the installation angle of the vane via a position detection sensor, It is an object of the present invention to provide a variable turbocharger device capable of performing feedback control of the installation angle of the vanes and thereby performing a rotation angle control of the vane of a more precise level.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기 가스의 유동 단면적을 조절하도록 회전판에 회동가능하게 설치된 다수개의 베인과, 상기 베인의 회동각을 조절하도록 작동되는 액츄에이터, 상기 액츄에이터에 공급되는 작동압을 조절하는 솔레노이드 모듈, 상기 회전판의 회동각을 검출하는 위치검출 센서 및, 엔진 회전수에 따라 상기 솔레노이드 모듈의 제어를 통해 액츄에이터를 구동시켜 상기 회전판에 설치된 다수개의 베인에 대한 설치각을 변경시키는 제어 유니트를 갖추며; 상기 제어 유니트는 상기 위치검출 센서를 통해 상기 베인의 설치각의 변화를 검출하고, 설정치를 만족하지 않은 경우에 상기 솔레노이드 모듈의 듀티를 변화시키는 피드백 제어를 통해 상기 베인의 설치각을 조절하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, a plurality of vanes rotatably installed on the rotating plate to adjust the flow cross-sectional area of the exhaust gas, an actuator operated to adjust the rotation angle of the vanes, the operating pressure supplied to the actuator A solenoid module for adjusting the control, a position detection sensor for detecting the rotation angle of the rotating plate, and the control of the solenoid module in accordance with the number of engine revolutions to drive the actuator to change the installation angle for the plurality of vanes installed on the rotating plate With units; The control unit is configured to detect a change in the installation angle of the vane through the position detection sensor, and adjust the installation angle of the vane through feedback control to change the duty of the solenoid module when the set value is not satisfied. It features.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 가변 터보차져 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 요부로서, 액츄에이터와 회전판 사이의 구성을 도시한 도면이며, 도 3과 도 4는 각각 본 발명의 요부로서, 위치검출 센서의 설치 상태를 도시한 도면이다.Figure 1 is a view showing the configuration of a variable turbocharger device according to the present invention, Figure 2 is a view showing the configuration between the actuator and the rotating plate as the main portion of the present invention, Figures 3 and 4 are each of the present invention As a main part, it is a figure which shows the installation state of a position detection sensor.

본 발명에 따른 가변 터보차져 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(12)의 흡/배기 계통에 설치되어 배기 계통으로 배출되는 배기 가스의 유동으로부터 동력을 얻어 흡기 계통으로 유입되는 흡입 공기에 유동성을 부여하도록 되어 있다.As shown in FIG. 1, the variable turbocharger device 10 according to the present invention is installed in the intake / exhaust system of the engine 12 to obtain power from the flow of exhaust gas discharged to the exhaust system and flow into the intake system. It is intended to impart fluidity to the intake air.

이를 위해, 상기 가변 터보차져 장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(14)의 구동에 따른 배기 가스의 유동 단면적 변화를 매개로 배기 가스의 유동 속도를 조절하여 터빈 휠의 회전 속도를 변화시키도록 하는 베인(16)을 구비하고 있는 바, 상기 베인(16)은 회전판(18)의 가장자리부위로 회전가능하게 설치되고, 상기 회전판(18)은 액츄에이터(14)의 구동에 따라 회동가능하게 연결되어 있다.To this end, the variable turbocharger device 10, as shown in Figure 2, by adjusting the flow rate of the exhaust gas by changing the flow cross-sectional area of the exhaust gas in accordance with the drive of the actuator 14, the rotational speed of the turbine wheel It is provided with a vane (16) to change the vane 16, the vane (16) is rotatably installed to the edge of the rotating plate 18, the rotating plate 18 is rotated in accordance with the drive of the actuator 14 It is possibly connected.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전판(18)의 일측에는 이의 회동각을 검출하는 위치검출 센서(20)가 설치되어 있는 데, 상기 위치검출 센서(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 회전반경이 상이한 형태의 원주면(22a)을 가지는 보조 회전판(22)에 인접한 위치에 설치된다.And, as shown in Figure 3, one side of the rotating plate 18 is provided with a position detection sensor 20 for detecting its rotation angle, the position detection sensor 20 is shown in FIG. Similarly, the rotation radius is provided at a position adjacent to the auxiliary rotating plate 22 having the circumferential surface 22a of a different form.

또한, 상기 회전판(18)과 보조 회전판(22)은 각각 액츄에이터(14)의 구동에 따라 일체로 회동하도록 구성되어 있다.In addition, the rotating plate 18 and the auxiliary rotating plate 22 are configured to rotate integrally with the driving of the actuator 14, respectively.

한편, 상기 액츄에이터(14)의 구동은 엔진(12)의 작동에 따라 동작하는 진공 펌프(24)로부터 발생되는 진공압에 의해 이루어지는 바, 이를 위해 상기 가변 터보차져 장치(10)의 액츄에이터(14)와 상기 진공 펌프(24) 사이에는 공압 관로(26)가 배설되고, 상기 공압 관로(26)상에는 상기 액츄에이터(14)로 전달되는 진공압을 조절하기 위한 솔레노이드 모듈(28)이 설치되어 있다.On the other hand, the actuator 14 is driven by the vacuum pressure generated from the vacuum pump 24 operating in accordance with the operation of the engine 12, for this purpose the actuator 14 of the variable turbocharger device 10 A pneumatic conduit 26 is disposed between the vacuum pump 24 and the solenoid module 28 for adjusting the vacuum pressure transmitted to the actuator 14 on the pneumatic conduit 26.

그리고, 상기 가변 터보차져 장치(10)는 제어 유니트(30)를 구비하고 있는 바, 상기 제어 유니트(30)는 엔진 회전수에 따라 상기 솔레노이드 모듈(28)을 듀티 제어하여 상기 액츄에이터(14)의 구동을 조절하게 되고, 이로 인해 상기 회전판(18)에 구비된 상기 베인(16)의 설치각을 조절되어, 배기 가스의 유동 단면적이 조절된다.In addition, the variable turbocharger device 10 includes a control unit 30. The control unit 30 duty-controls the solenoid module 28 according to the engine speed, so as to control the actuator 14. The driving is adjusted, thereby adjusting the installation angle of the vane 16 provided in the rotating plate 18, thereby controlling the flow cross-sectional area of the exhaust gas.

따라서, 본 발명의 가변 터보차져 장치(10)에서는 상기 제어 유니트(30)가 엔진 회전수에 따라 기 설정된 맵 데이터를 기준으로 하여 상기 베인(16)의 설치각을 조절하게 되는 데, 이때 상기 위치검출 센서(20)를 매개로 보조 회전판(22)의 회동각을 검출할 수 있으므로, 이른 바 피드백 제어가 가능하게 된다.Accordingly, in the variable turbocharger device 10 of the present invention, the control unit 30 adjusts the installation angle of the vane 16 based on preset map data according to the engine speed, in which the position Since the rotation angle of the auxiliary rotating plate 22 can be detected through the detection sensor 20, so-called feedback control is possible.

이 결과, 내구 시험시 또는 장시간 주행시와 같이 상기 베인(16)의 회동에 문제가 발생할 경우에 이를 검출할 수 있으며, 이 경우 상기 제어 유니트(30)는 솔레노이드 모듈(28)을 제어하여 상기 액츄에이터(14)에 더 많은 진공압의 제공을 유도하여 상기 액츄에이터(14)의 구동력을 증대시킴으로써 상기 베인(16)의 작동 불량을 해소할 수 있게 된다.As a result, when a problem occurs in the rotation of the vane 16, such as during the endurance test or when driving for a long time, it can be detected, in this case, the control unit 30 controls the solenoid module 28 to the actuator ( It is possible to eliminate the malfunction of the vanes 16 by increasing the driving force of the actuator 14 by inducing more vacuum pressure to 14).

또한, 상기와 같은 일련에 과정에서 상기 제어 유니트(30)는 위치검출 센서(20)를 매개로 상기 베인(16)의 설치각 변화를 실시간으로 검출받게 되므로, 보다 정밀한 제어를 할 수 있게 된다.In addition, since the control unit 30 receives the change in the installation angle of the vane 16 in real time through the position detection sensor 20 in the above-described process, more precise control is possible.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 터보차져 장치에 의하면, 엔진 회전수에 따라 회동각이 조절되는 베인에 대한 설치각의 변화를 위치검출 센서를 매개로 검출할 수 있어, 이를 통해 가변 터보차져 장치의 제어를 보다 정밀하게 수행할 수 있으며, 아울러 베인의 고착과 같은 문제의 유발시 이를 해소할 수 있는 효과가 있게 된다. As described above, according to the variable turbocharger device according to the present invention, the change of the installation angle for the vane whose rotation angle is adjusted according to the engine speed can be detected through the position detection sensor, and thus the variable turbocharger device is provided. The control of the can be performed more precisely, and also has an effect that can be solved when the problem such as the fixing of the vanes.

도 1은 본 발명에 따른 가변 터보차져 장치의 구성을 도시한 도면.1 is a view showing the configuration of a variable turbocharger device according to the present invention.

도 2는 본 발명의 요부로서, 액츄에이터와 회전판 사이의 구성을 도시한 도면.Fig. 2 is a diagram showing the configuration between the actuator and the rotating plate as a main part of the present invention.

도 3과 도 4는 각각 본 발명의 요부로서, 위치검출 센서의 설치 상태를 도시한 도면.3 and 4 are each a main portion of the present invention, showing the installation state of the position detection sensor.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10-가변 터보차져 장치 12-엔진10-variable turbocharger unit 12-engine

14-액츄에이터 16-베인14-actuator 16-vane

18-회전판 20-위치검출 센서18-turn plate 20-position detection sensor

22-보조 회전판 24-진공 펌프22-secondary tumbler 24-vacuum pump

26-공압 관로 28-솔레노이드 모듈26-Pneumatic Pipeline 28-Solenoid Module

30-제어 유니트30-control unit

Claims

A plurality of vanes rotatably installed on the rotating plate to adjust the flow cross-sectional area of the exhaust gas, an actuator operated to adjust the rotation angle of the vane, a solenoid module for adjusting the operating pressure supplied to the actuator, the rotation angle of the rotating plate A position detection sensor to detect and a control unit for driving the actuator through the control of the solenoid module according to the engine speed to change the installation angles of the plurality of vanes installed on the rotating plate;

The control unit is configured to detect a change in the installation angle of the vane through the position detection sensor, and adjust the installation angle of the vane through feedback control to change the duty of the solenoid module when the set value is not satisfied. A variable turbocharger device.

The method of claim 1,

The position detection sensor is a variable turbocharger device, characterized in that installed in the area adjacent to the auxiliary rotating plate having a circumferential surface having a different rotation radius while rotating integrally with the rotating plate.