KR100259619B1

KR100259619B1 - 가변형 터보 차저

Info

Publication number: KR100259619B1
Application number: KR1019960036070A
Authority: KR
Inventors: 이해욱
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 2000-06-15
Also published as: KR19980016478A

Abstract

본 발명은 종래의 터보 차저가 상기 터빈의 회전 속도가 상기 배기 매니폴드를 통해 상기 터빈 케이스에 유입되는 배기 가스의 양에 의해서만 결정되므로 엔진의 회전속도가 낮은 저속 기간에는 배기 압력이 낮아 흡입 공기를 압축하지 못하고 오히려 상기 터빈이 저항체로 작용되어 저속 토크가 작아지는 문제점이 있기 때문에, 상기 터빈 케이스의 입구 단면적을 변화시켜 상기 터빈에 부딪치는 배기 가스의 유속을 제어하는 유속 제어 장치가 설치되어, 배기 가스의 양에 따라 터빈 케이스의 입구 단면적이 저절로 변화되어 배기 가스의 유속을 제어함으로써 엔진의 저회전 영역에서 저속 토크가 향상되는 가변형 터보 차저에 관한 것이다.

Description

가변형 터보 차저

제1도는 종래의 터보 차저가 도시된 도면으로서,

(a)는 터보 차저의 장착 위치가 도시된 구성도,

(b)는 터보 차저의 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 가변형 터보 차저가 도시된 도면으로서,

(a)는 터보 차저가 개략적으로 도시된 구성도,

(b)는 (a)의 "A"부분의 상세도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

51 : 터빈 52 : 블로어

53 : 저널 베어링 54 : 터빈 케이스

55 : 블로어 케이스 56 : 베어링 케이스

57 : 유속 제어 장치 57a : 플랩

57b : 압력판 57c : 스프링

57d : 연결 링크 57e : 힌지

61 : 배기 매니폴드 61' : 분기관

본 발명은 배기 가스의 유동 압력을 이용하여 터빈을 회전시켜 터빈과 직결된 블로어가 흡입 공기를 압축하여 실린더로 공급하도록 구성된 터보 차저에 관한 것으로서, 특히 배기 매니폴드에 플랩을 설치하여 배기 매니폴드의 단면적을 제어함으로써 저속영역에서 터빈 효율을 높여 저속 토크를 향상시킬 수 있는 가변형 터보 차저에 관한 것이다.

대기압보다 높은 압력으로 엔진에 송입하는 것을 과급이라 한다. 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량의 공기를 충전할 수 있으며 이것에 따라 연료의 분사량을 증가시키면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다.

터보 차저는 일종의 송풍기이며 배기 가스의 유동 압력을 이용하여 터빈을 회전시키고, 터빈과 일체로 회전되는 블로어에 의해 공기를 흡입하여 이를 가압하여 실린더에 보내도록 되어 있다.

종래의 터보 차저는 제1도에 도시된 바와 같이 배기 매니폴드(21)에 연결된 터빈 케이스(14) 내에 위치되고 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 터빈(11)과, 흡기 매니폴드(22)에 연결된 블로어 케이스(15) 내에 위치되고 상기 터빈(11)과 저널 베어링(13)으로 연결되어 상기 터빈(11)과 일체로 회전됨으로써 흡입 공기를 압축하는 블로어(12)와, 상기 터빈 케이스(14) 및 블로어 케이스(15)에 결합되고 일측에 급유 구멍(16')이 형성되며 상기 저널 베어링(13)을 지지하고 보호하는 베어링 케이스(16)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 터보 차저는 상기 배기 매니폴드(21)를 통해 흐르는 배기 가스의 유동 압력에 의해 상기 터빈(11) 및 블로어(12)가 회전되어 상기 흡기 매니폴드(22)를 통해 실린더(20)에 가압 공기를 공급하도록 되어 있다.

상기 실린더(20)에서 연소된 배기 가스가 피스톤(23)의 유동에 따라 상기 배기 매니폴드(21)를 통해 빠져나가게 되고, 상기 배기 매니폴드(21)를 통해 흐르는 배기 가스는 상기 터빈 케이스(14)로 들어가 상기 터빈(11)을 회전시킨 후 빠져나가게 된다.

상기 터빈(11)이 회전되면 상기 저널 베어링(13)으로 상기 터빈(11)과 일체로 형성된 상기 블로어(12)가 회전하게 된다. 상기 블로어(12)가 회전되면 상기 블로어 케이스(15)에 흡입된 공기가 압축되어 상기 흡기 매니폴드(22)를 통해 상기 실린더(20)에 전해지게 된다.

이때, 상기 베어링 케이스(16)에 형성된 급유 구멍(16')을 통해 오일이 유입되어 상기 저널 베어링(13)을 윤활시키도록 되어 있다.

또한, 상기 배기 매니폴드를 통해 유입되는 배기 가스의 양이 증가하면 상기 터빈의 회전수가 높아짐과 동시에, 상기 블로어의 회전수도 높아져 더욱 많은 공기를 상기 실린더에 공급하게 되므로, 상기 실린더에 공기가 과급되어 엔진의 출력이 증대된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 터보 차저는 상기 터빈(11)의 회전 속도가 상기 배기 매니폴드(21)를 통해 상기 터빈 케이스(14)에 유입되는 배기 가스의 양에 의해서만 결정되므로 엔진(미 도시)의 회전 속도가 낮은 저속 기간에는 배기 압력이 낮아 흡입 공기를 압축하지 못하고 오히려 상기 터빈(11)이 저항체로 작용되어 저속 토크가 작아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 터빈 케이스에 연결되는 배기 매니폴드에 플랩을 설치하여 터빈 케이스의 입구 단면적을 가변화 함으로써 저속시에도 터빈의 회전수를 일정하게 유지하여 저속 토크가 향상되는 가변형 터보 차저를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명은 배기 매니폴드에 연결된 터빈 케이스 내에 위치되고 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 터빈과, 흡기 매니폴드에 연결된 블로어 케이스 내에 위치되고 상기 터빈과 저널 베어링으로 연결되어 상기 터빈과 일체로 회전됨으로써 흡입 공기를 압축하는 블로어를 포함하여 구성되는 터보 차저에 있어서, 상기 터빈 케이스의 입구 단면적을 변화시켜 상기 터빈에 부딪치는 배기 가스의 유속을 제어하는 유속 제어 장치가 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 가변형 터보 차저는 배기 매니폴드(61)에 연결된 터빈 케이스(54) 내에 위치되고 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 터빈(51)과, 흡기 매니폴드(62)에 연결된 블로어 케이스(55) 내에 위치되고 상기 터빈(51)과 저널 베어링(53)으로 연결되어 상기 터빈(51)과 일체로 회전됨으로써 흡입 공기를 압축하는 블로어(52)와, 상기 배기 매니폴드(61)에 설치되고 상기 터빈 케이스(54)의 입구 단면적을 변화시켜 상기 터빈(51)에 부딪치는 배기 가스의 유속을 제어하는 유속 제어 장치(57)로 구성된다.

상기 유속 제어 장치(57)는 상기 터빈 케이스(54)의 입구부 양측에 중앙이 힌지(57e) 고정되도록 각각 설치되는 2개의 플랩(57a)과, 상기 배기 매니폴드(61)에서 각각 분기되고 말단이 막혀 있어 배기 가스의 압력이 작용하는 2개의 분기관(61')과, 상기 분기관(61')의 내부에 위치되어 배기가스의 압력에 따라 이동되는 압력판(57b)과, 일단이 상기 분기관(61')의 말단에 취부되어 상기 압력판(57b)에 탄성을 부여하는 스프링(57c)과, 일단이 상기 압력판(57b)과 결착되고 타단이 상기 플랩(57a)과 힌지 연결되어 상기 플랩(57a)을 회전시키는 연결 링크(57d)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

상기 배기 매니폴드(61)를 통해 흐르는 배기 가스의 유동 압력에 의해 상기 터빈(51) 및 블로어(52)가 회전되어 상기 흡기 매니폴드(62)를 통해 실린더(미 도시)에 가압 공기를 공급하게 된다.

엔진(미 도시)의 회전 속도가 느릴 때에는 배기 가스의 압력이 낮아 상기 스프링(57c)의 탄성력을 이기지 못하므로 상기 플랩(57a)이 상기 터빈 케이스(54)의 입구 단면적을 축소시킨 상태로 배기 가스를 유입시키고 있다. 따라서, 상기 터빈 케이스(54)에 유입된 배기 가스는 고압이며 빠른 유속을 가지고 있으므로 상기 터빈(51)이 빠르게 회전되고, 상기 블로어(52) 역시 빠르게 회전되면서 공기를 압축하여 가압 공기를 상기 실린더(미 도시)에 공급하게 된다.

상기 엔진(미 도시)의 회전 속도가 빨라져 배기 가스의 압력이 높아지면 상기 분기관(61')을 통해 들어온 배기 가스가 상기 압력판(57b)을 누르게 된다. 상기 압력판(57b)에 압력이 가해지면 상기 압력판(57b) 하부의 연결 링크(57d)가 상기 플랩(57a)을 중앙의 힌지(57e)를 중심으로 회동시켜 상기 터빈 케이스(54)의 입구 단면적을 증가시키게 된다.

상기 터빈 케이스(54)의 입구 단면적이 증가되면 배기 가스의 유동 속도는 늦어지지만 상기 터빈 케이스(54)에 공급되는 배기 가스의 양이 많아지므로 상기 터빈(51)의 회전 속도는 거의 일정한 속도를 유지하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 가변형 터보 차저는 배기 가스의 양에 따라 터빈 케이스의 입구 단면적이 저절로 변화되어 배기 가스의 유속을 제어함으로써 엔진의 저회전 영역에서 저속 토크가 향상되는 잇점이 있다.

Claims

배기 매니폴드에 연결된 터빈 케이스 내에 위치되고 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 터빈과, 흡기 매니폴드에 연결된 블로어 케이스 내에 위치되고 상기 터빈과 저널 베어링으로 연결되어 상기 터빈과 일체로 회전됨으로써 흡입 공기를 압축하는 블로어를 포함하여 구성되는 터보 차저에 있어서, 상기 터빈 케이스의 일측에는 터빈 케이스의 입구 단면적을 변화시켜 상기 터빈에 부딪치는 배기 가스의 유속을 제어하도록 상기 터빈 케이스의 입구부 양측에 중앙이 힌지 고정되도록 각각 설치되는 2개의 플랩과, 상기 배기 매니폴드에서 각각 분기되고 말단이 막혀 있어 배기 가스의 압력이 작용하는 2개의 분기관과, 상기 분기관의 내부에 위치되어 배기 가스의 압력에 따라 이동되는 압력판과, 일단이 상기 분기관의 말단에 취부되어 상기 압력판에 탄성을 부여하는 스프링과, 일단이 상기 압력판과 결착되고 타단이 상기 플랩과 힌지 연결되어 상기 플랩을 회전시키는 연결 링크로 이루어지는 유속 제어 장치가 설치된 것을 특징으로 하는 가변형 터보 차저.