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디젤기관의 WGT와 VGT

†디젤기관의 †WGT , VGT1 . WGTWastegate Turbo Charger : WGT (웨이스트게이트 부착 과급기)웨이스트게이트를 사용하여 엔진 고속운전 영역에서 배출가스를 바이패스시켜 급기와 배기압력이 과대해지는 것을 방지하는 방식으로 중저속운전 영역에 성능개선을 도모한 장치.( 1 ) 구 조?터빈 휠 : 배기가스의 에너지로 회전하여, 동축의 컴프레셔 휠을 구동?베 어 링: Turbine rotor와 하우징 사이의 간극을 유지하여, 고속 회전을 지탱하게 함.?컴프레셔 휠 : 엔진 실린더로 들어가는 Air를 과급시켜줌?컴프레셔 하우징 : 압축공기의 통로, Scroll 형상에 따라 효율을 극대화시킴?터빈 하우징 : 배기가스의 통로로서, 고온 고압의 조건에 맞게 재질 선정이 중요?웨스트게이트 액츄에이터 : 압축공기가 엔진으로 과급되는 것을 방지하고, 고속 회전으로 터보챠저 및 엔진의 내구 악화를 방지.?웨스트게이트 밸브 : 액츄에이터의 조절에 의해 배기가스를 바이 패스시킴?가변 인렛 베인 : 배출 가스의 유속을 변화시킴(고속 Open, 저속 Close)?베인 컨트롤 액츄에이터 : ECU 제어에 의해 Lever를 작동, Vane을 제어함( 엔진 압축 공기 흐름도 )(2) WGT 작동 원리?1400rpm밸브가 움직이기 시작함?1600rpm밸브가 열림?2000rpm 이상밸브가 빠른 속도로 개폐 반복?급기압력, 배기압력의 과다로 인한 터보파손 방지 위해 고속에서 배기를 By_pass시키는 Waste gate valve 장착?엔진회전수에 따라 부스터 압력이 결정되어 있고, 압력에 따른 스트로크량(밸브개폐량)이 정해져 있음?위의 값에 따라 액츄에이터가 작용할 수 있도록 적당한 스프링 상수를 가지는 스프링을 선택고온 고압의 가스의 힘으로 터빈 휠을 회전시키게 되며 회전속도는 15만 rpm을 상회한다.터빈 하우징을 통해 배출된 배기가스는 배기시스템으로 직접 배출된다.바이패스된 가스는 터빈 휠에 영향을 미치지 않고 머플러로 빠져나가, 휠의 과회전을 막고 엔진 내구성을 확보한다.휠의 회전에 의해 압축된 공기가 엔진 실린더에 공급에어 클리너를 통해 연소를 위한 신기가 들어온다.흡입 매니폴드의 압력이 설정치에 다다르면 배기가스 일부를 바이패스 시켜준다농축 충전된 혼합가스는 폭발행정에서 더욱 증가된 마력을 발생시킨다.2 . VGTVariable Geometry TurboCharger : VGT (가변용량 과급기)배기통로 확대에 의해 배기유량 최대화 및 배압감소 → 최고 출력향상배기통로 축소에 의해 속도에너지 최대화→저속토크 향상가변용량과급기는 그림 13에서와 같이 고속영역에서는 배기통로의 확대로 배기용량을 최대화시켜 배압을 감소시켜 최고출력을 향상시키고 저속영역에서는 배기통로를 축소시켜 속도에너지를 최대화하여 저속토크를 향상시키며 저속시 발생하는 매연 감소와 가속성능 향상을 얻는다.? 속도에 따른 노즐 베인의 움직임 ?( 1 ) 구 조VGT는 터빈과 압축기가 한 축상에 설치되어 있다. 또 터빈에는 배기가스의 흐름속도를 변화시키기 위한 가변터빈 인렛 베인이 11개가 설치되어 있다.이 11개의 베인이 동시에 모두 작동하도록 하기 위해 둥근 모양으로 된 유니슨 링이 베인 뒤쪽에 설치되어 있다. 그리고 터빈과 압축기를 보호하기 위한 하우징이 설치되고 터빈 하우징 쪽으로는 유니슨 링을 작동시키기 위해 베인 제어 액추에이터가 설치되어 있다.그림과 같은 구조로 엔진 저속회전 영역의 성능개선을 위하여 배기터빈 입구면적을 가변적으로 변화할 수 있는 방식이다. 엔진 저속시는 과급기를 작동시킬 수 있는 배기유량이 부족하기 떄문에 노즐면적을 줄여 배출가스 속도를 증가시킴으로서 배기터빈 회수에너지를 크게 하여 급기압력을 높인다.(2) VGT 작동 원리유니슨 링은 시계방향 및 반 시계방향으로 작동할 수 있도록 되어있다. 유니슨 링은 베인 제어 액추에이터와 연결되어 있으며, 액추에이터의 작동에 ?라 유니슨 링도 시계방향 또는 반 시계방향으로 작동한다. 가변 터빈 인렛 베인은 유니슨 링과 베인 암을 통해 연결되어 있다. 따라서 베인 제어 액추에이터가 작동하면 11개의 베인이 움직인다. 11개의 베인은 터빈입구의 배기가스 통로 역할을 하기 때문에 이 베인의 움직임에 따라 배기가스 통로의 면적이 변한다.저속에서는 그림과 같이 통로를 좁혀서 배기가스의 흐름속도를 높여 터빈으로 전달되는 에너지를 증대시키고, 고속에서는 그림과 같이 넓혀서 많은 배기가스로 터빈으로 전달되는 에너지를 증가시킨다.베인 제어 액추에이터는 기관 ECU에 의해 듀티 제어되는데 VGR 솔레노이드밸브와 진공호스로 연결되어 있어 ECU가 운전조건에 따라 솔레노이드 밸브의 듀티 비율을 변화시켜 액추에이터의 움직임을 제어하는 구조로 되어 있다.?VGT 작동 원리 - 저속에서의 작동원리일반 터보챠저의 경우 저속 구간에서는 배출가스량이 적고 유속이 느려 터보의 효과를 발휘할 수가 없게 된다. 하지만 VGT는 저속구간에서 배출가스의 통로를 좁힘으로ㅆ 배출가스 속도를 빠르게 해 터빈을 빠르고 힘 있게 구동시킴으로써 저속에서도 일반 터보챠저보다 많은 공기를 흡입할 수 있도록 한다.

공학/기술| 2013.06.18| 8페이지| 1,000원| 조회(1,463)

디젤기관, WGT, VGT

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