KR100292874B1 - Turbo charger for automobile - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A turbo charger for an automobile is provided to enhance an output by minimizing a flowing resistance of air absorbed at an inner side of a cylinder at an initial starting. CONSTITUTION: A supercharging of a turbo charger is performed by rotating a turbine(110) by an exhaust gas pressure of an exhaust pipe and by rotating a compressor(130) of an intake pipe existing at same axis line with turbine(110). A recess(12) is formed at a wall side of housing(10a) in which the compressor(130) is placed. The compressor(130) is inserted at the recess(12), a permanent magnet(20) for generating a magnetic force is installed at an inside of the recess(12). A variable member(40) having a weight(40a) is hinged at an intermediate portion of the axis. An expanded pipe portion is formed at the exhaust side all side of housing(10b) in which the turbine(110) is placed.

Description

자동차용 터보 차저Car Turbocharger

본 발명은 자동차용 터보 차저에 관한 것으로서, 특히 시동 초기에 실린더의 내부로 흡입되는 공기의 유동저항을 최소화하여 출력을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a turbocharger for an automobile, and in particular, to minimize the flow resistance of the air sucked into the interior of the cylinder at the beginning to improve the output.

일반적으로 엔진의 배기량을 크게 하면 엔진의 출력도 증가하게 되나, 배기량이 작은 소형 엔진이나 동일한 배기량의 엔진이라도 출력을 향상시키기 위해서는 되도록 많은 양의 공기를 실린더에 흡입하도록 하여야 한다.In general, when the engine displacement is increased, the engine output is also increased. However, even in the case of a small engine having a small displacement or an engine of the same displacement, a large amount of air should be sucked into the cylinder as much as possible.

이렇게 실린더에 대한 흡입 공기량을 늘려 엔진의 출력을 높이는 것을 과급이라고 한다.To increase the engine output by increasing the amount of intake air to the cylinder is called supercharging.

도 1은 실린더의 흡입 공기량을 늘리는 과급을 행하여 엔진의 출력을 높이는 데 사용되는 터보 차저의 구성을 보여주고 있다.1 shows the configuration of a turbocharger used to increase the engine output by performing a supercharge to increase the amount of intake air in the cylinder.

상기 터보 차저(140)는 배기가스의 압력을 이용하여 흡입 공기량을 늘리는 것으로서, 배기관(100)의 배기가스 압력으로 터빈(110)을 회전시키고, 이것과 동일한 축선상에 있는 흡기관(120)의 압축기(130)를 돌려서 과급을 행하는 것이다.The turbocharger 140 increases the amount of intake air by using the pressure of the exhaust gas. The turbocharger 140 rotates the turbine 110 at the exhaust gas pressure of the exhaust pipe 100, and the intake pipe 120 is on the same axis. The compressor 130 is turned to perform supercharging.

그런데, 상기 터보 차저에서는 과급압이 너무 상승되면 엔진의 각 부품이 강력한 폭발압력에 견디지 못하여 파손되기 때문에 웨이스트 게이트 밸브(Waste gate valve)라고도 하는 바이패스 밸브로 과급압을 제어하고 있다.However, the turbocharger controls the boost pressure by a bypass valve, also called a waste gate valve, because if the boost pressure is too high, each part of the engine is damaged due to the strong explosion pressure.

여기서, 미설명 부호 150은 엔진이다.Here, reference numeral 150 denotes an engine.

엔진(150)을 가동시키게 됨과 동시에 배기관(100)을 통해 배출되는 배기가스는 그 압력으로 터보 차저(140)의 터빈(110)을 회전시키면서 배출된다.The exhaust gas discharged through the exhaust pipe 100 while operating the engine 150 is discharged while rotating the turbine 110 of the turbocharger 140 at the pressure.

터빈(110)의 회전에 따라 동일축으로 연결되어 있는 압축기(130)가 회전하면서 흡입되는 공기를 압축시키고, 흡기관(120)을 통해 실린더의 내부로 공급하게 된다.As the turbine 110 rotates, the compressor 130 connected to the same shaft compresses the air sucked while rotating, and supplies the inside of the cylinder through the intake pipe 120.

실린더의 내부로 공급된 공기는 피스톤의 압축행정 말기에 노즐로부터 분사되는 연료가 확산되면서 그 압축열에 의해 자연 점화되어 팽창되므로서, 동력을 얻게 되어 노면을 주행하게 된다.The air supplied into the cylinder is naturally ignited and expanded by the heat of compression as the fuel injected from the nozzle is diffused at the end of the compression stroke of the piston, thereby obtaining power and driving the road surface.

그러나, 시동 초기에는 배기되는 압력이 낮은 원인으로 터보 차저의 압축기회전이 낮아지게 되고, 흡기관을 통해 실린더의 내부로 흡입되는 공기의 저항으로 작용하여 출력이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the initial stage of the startup, the compressor rotation of the turbocharger is lowered due to the low exhaust pressure, and the output is reduced by acting as a resistance of the air sucked into the cylinder through the intake pipe.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 시동 초기에 흡입되는 공기가 유입되는 관로를 넓히도록 하여 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 자동차용 터보 차저를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to provide a turbocharger for the automobile to prevent the output is reduced by widening the pipeline in which the air sucked in the initial start.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배기가스의 배출 압력으로 터빈(110)을 회전시키고, 상기 터빈(110)과 일체 회전되는 압축기(130)를 이용하여 과급을 행하도록 한 터보 차저에 있어서, 상기 압축기(130)가 위치되는 하우징(10a)의 벽면에는 영구자석(20)이 장착되어 있는 홈부(12)를 형성하여 이곳에 압축기(130)가 삽입될 수 있도록 하고, 압축기(130) 및 터빈(110)의 축(30) 양측으로 단부에 추(40a)가 달린 가변부재(40)를 힌지로 고정시켜서, 영구자석(20)과 추(40a) 간의 척력과 가변부재(40)의 원심력에 의한 추력에 의해 축(30)이 이동되면서 압축기(130)가 홈부(12) 내에 삽입 및 인출될 수 있도록 한 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object in the turbocharger to rotate the turbine 110 at the discharge pressure of the exhaust gas, and to perform the supercharging using the compressor 130 which is integrally rotated with the turbine 110, On the wall surface of the housing 10a in which the compressor 130 is located, a groove 12 in which the permanent magnet 20 is mounted is formed to allow the compressor 130 to be inserted therein, and the compressor 130 and the turbine. The variable member 40 with the weight 40a at both ends of the shaft 30 of the shaft 110 is fixed by a hinge to the repulsive force between the permanent magnet 20 and the weight 40a and the centrifugal force of the variable member 40. The shaft 30 is moved by the thrust by the compressor 130 is characterized in that the structure made to be inserted into and withdrawn in the groove 12.

또한, 상기 터빈(110)이 위치되는 하우징(10b)의 일측으로 터빈(110)의 고속회전을 완화시켜주는 확관부(50)를 형성한 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the turbine 110 is characterized in that it is made of a structure formed to expand the expansion unit 50 to relax the high-speed rotation of the turbine 110 to one side of the housing (10b) is located.

제1도는 종래의 터보 차저를 나타내는 개략도.1 is a schematic view showing a conventional turbocharger.

제2도는 본 발명에 따른 터보 차저에서 추 및 가변부재를 나타내는 사시도.2 is a perspective view showing a weight and a variable member in the turbocharger according to the present invention.

제3a, 3b도는 본 발명에 따른 터보 차저의 작동상태를 나타내는 단면도.3a and 3b are sectional views showing an operating state of the turbocharger according to the present invention.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10a, 10b : 하우징 12 : 홈부10a, 10b: housing 12: groove portion

20 : 영구자석 30 : 축20: permanent magnet 30: axis

40 : 가변부재 40a : 추40: variable member 40a: weight

50 : 확관부50: expansion tube

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 터보 차저에서 추(40a)와 가변부재(40)를 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view showing the weight 40a and the variable member 40 in the turbocharger according to the present invention.

종래의 구성과 동일한 본 발명의 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.The same code | symbol is used about the structure of this invention same as a conventional structure.

배기관(100)의 배기가스 압력으로 터빈(110)을 회전시켜서 이 터빈(110)과 동일한 축선상에 있는 흡기관(120)의 압축기(130)를 돌려 과급을 행하도록 하는 것으로 구성된 터보 차저(140)에 있어서, 압축기(130)가 배치되는 하우징(10a)의 벽면에 홈부(12)를 형성하여 압축기(130)를 삽입시킬 수 있도록 하고, 상기 홈부(12)의 내측으로 자력을 발생시키는 영구자석(20)을 장착한다.Turbocharger 140 configured to rotate the turbine 110 at the exhaust gas pressure of the exhaust pipe 100 so as to charge the compressor 130 of the intake pipe 120 on the same axis as the turbine 110 to perform supercharging. In the C), the groove 12 is formed on the wall surface of the housing 10a in which the compressor 130 is disposed so that the compressor 130 can be inserted therein, and the permanent magnet generates magnetic force inside the groove 12. (20).

상기 축(30)의 중간에는 양측으로 원심력이 작용하도록 하는 추(40a)가 구비된 가변부재(40)를 힌지로 고정시킨다.In the middle of the shaft 30, the variable member 40 having a weight 40a for centrifugal force acting on both sides is fixed with a hinge.

그리고, 터빈(110)이 배치되는 하우징(10b)의 배출측 벽면에 확관부(50)를 형성하고, 이러한 단면 확대구조로 인해 터빈(110)의 지나친 고속 회전을 완화시킨다.And the expansion pipe part 50 is formed in the discharge side wall surface of the housing 10b in which the turbine 110 is arrange | positioned, and this high speed rotation structure of the turbine 110 is alleviated by this cross-sectional enlargement structure.

상기 영구자석(20)은 엔진 시동 초기에 추(40a)를 밀어내는 역할을 하도록 하며, 이러한 영구자석(20) 이외에 전자석도 사용할 수 있도록 한다.The permanent magnet 20 serves to push the weight (40a) at the beginning of the engine start, it is possible to use an electromagnet in addition to the permanent magnet (20).

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the present invention configured as described above are as follows.

도 3a는 엔진 시동 초기상태를 보여주고 있고, 도 3b는 엔진 고속 회전상태를 보여주고 있다.Figure 3a shows the engine start initial state, Figure 3b shows the engine high speed rotation state.

도 3a에 도시한 바와 같이, 엔진 시동 초기에는 실린더 내로 배출되는 배기가스의 압력이 작기 때문에 터보 차저의 기능이 낮아 회전속도도 낮아지게 되므로서, 축(30)의 선상에 양측으로 힌지 고정되어 있는 가변부재(40)의 추(40a)에는 원심력이 작게 작용하게 된다.As shown in FIG. 3A, since the pressure of the exhaust gas discharged into the cylinder is small at the initial start of the engine, the function of the turbocharger is low and the rotational speed is also lowered, thereby being hinged on both sides of the shaft 30. Centrifugal force acts small on the weight 40a of the variable member 40.

원심력이 작게 작용함에 따라 추(40a)가 영구자석(20)과 근접된 위치에 있게 되고, 추(40a)와 영구자석(20) 간에 작용하는 척력에 의해 축(30)이 도면의 우측으로 이동하면서 압축기(130)가 홈부(12)에 삽입되므로서, 하우징(10a) 내의 관로가 넓어지면서 흡기관(120)을 통해 실린더 내로 유입되는 공기가 많아지게 되어 출력이 증가하게 된다.As the centrifugal force acts small, the weight 40a is in a position close to the permanent magnet 20, and the shaft 30 is moved to the right side of the drawing by the repulsive force acting between the weight 40a and the permanent magnet 20. While the compressor 130 is inserted into the groove 12, the passage in the housing 10a is widened and the air flowing into the cylinder through the intake pipe 120 increases, thereby increasing the output.

도 3b에 도시한 바와 같이, 엔진 고속 회전상태에서는 배출되는 배기가스의 압력이 증가되어 터빈(110)을 고속으로 회전시키게 되면, 축(30)에 힌지 고정되어 있는 추(40a)에 원심력이 크게 작용하게 된다.As shown in FIG. 3B, when the exhaust gas pressure is increased in the high-speed rotation state of the engine to rotate the turbine 110 at high speed, the centrifugal force is greatly increased to the weight 40a which is hinged to the shaft 30. It will work.

원심력이 크게 작용함에 따라 추(40a) 및 가변부재(40)가 벌어지면서 축(30)에는 추력이 작용하게 되고, 이와 동시에 축(30)이 도면의 좌측으로 이동하면서 압축기(130)를 홈부(12)에서 밀어내게 되므로서, 흡기관(120)을 통해 들어오는 공기를 좀더 압축하여 밀도를 증가시킨 상태로 실린더 내로 유입시켜 출력을 증가시키게 된다.As the centrifugal force acts greatly, the thrust force acts on the shaft 30 as the weight 40a and the variable member 40 open, and at the same time the shaft 30 moves to the left side of the drawing while the compressor 130 moves to the groove portion ( As it is pushed out in 12), the air coming through the intake pipe 120 is further compressed to flow into the cylinder while increasing the density to increase the output.

그리고, 엔진 시동을 끄게 되면 추(40a)에 작용하는 원심력이 작아지게 되고, 이에 따라 추(40a)가 영구자석(20)으로 근접되면서 척력이 작용하게 되어 압축기(130)는 다시 홈부(12) 내에 삽입된다.Then, when the engine is turned off, the centrifugal force acting on the weight 40a becomes small. Accordingly, the weight 40a approaches the permanent magnet 20 and the repulsive force acts so that the compressor 130 returns to the groove 12. Is inserted in.

한편, 터보 차저의 터빈(110) 사이로 배출되는 배기가스는 초기에 그 간격이 좁아지도록 근접되어 있음으로 실린더로부터 토출되는 압력이 낮아도 터빈(110)을 통과시 높아져 회전력을 향상시키는 작용을 하게 된다.On the other hand, the exhaust gas discharged between the turbine 110 of the turbocharger is initially close to the gap so as to close the gap even if the pressure discharged from the cylinder is low when passing through the turbine 110 to improve the rotational force.

그리고, 정상 회전시에는 그 간격이 넓어지므로서, 압력의 변화를 방지하여 터보 차저를 보호한다.In the normal rotation, the interval is widened, thereby preventing the pressure change and protecting the turbocharger.

이상에서와 같이 본 발명은 시동 초기에 터보 차저로 인해 발생하게 되는 공기 유입 저항을 최소화하여 출력 저하를 방지하도록 한 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of minimizing the air inflow resistance caused by the turbocharger at the beginning of the startup to prevent the output decrease.

또한, 고 출력시 압축기를 이동시켜 공기를 압축함으로써, 흡기 효율이 저하되는 것을 해소할 수 있고 엔진의 출력이 떨어지는 것을 방지하도록 한 효과가 있다.In addition, by compressing the air by moving the compressor at high power, it is possible to eliminate the decrease in the intake efficiency and to prevent the output of the engine from falling.

Claims (2)

배기가스의 배출 압력으로 터빈(110)을 회전시키고, 상기 터빈(110)과 일체 회전되는 압축기(130)를 이용하여 과급을 행하도록 한 터보 차저에 있어서, 상기 압축기(130)가 위치되는 하우징(10a)의 벽면에는 영구자석(20)이 장착되어 있는 홈부(12)를 형성하여 이곳에 압축기(130)가 삽입될 수 있도록 하고, 압축기(130) 및 터빈(110)의 축(30) 양측으로 단부에 추(40a)가 달린 가변부재(40)를 힌지로 고정시켜서, 영구자석(20)과 추(40a) 간의 척력과 가변부재(40)의 원심력에 의한 추력에 의해 축(30)이 이동되면서 압축기(130)가 홈부(12) 내에 삽입 및 인출될 수 있도록 한 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보 차저.In a turbocharger in which the turbine 110 is rotated at the discharge pressure of the exhaust gas and the supercharging is performed by using the compressor 130 which is integrally rotated with the turbine 110, the housing in which the compressor 130 is located ( The groove 12 of the permanent magnet 20 is formed on the wall surface of the 10a to allow the compressor 130 to be inserted therein, and to both sides of the shaft 130 of the compressor 130 and the turbine 110. The shaft 30 is moved by the thrust force between the permanent magnet 20 and the weight 40a and the centrifugal force of the variable member 40 by fixing the variable member 40 having the weight 40a at the end with a hinge. Car turbocharger, characterized in that it comprises a structure that allows the compressor 130 to be inserted and withdrawn in the groove (12). 제1항에 있어서, 상기 터빈(110)이 위치되는 하우징(10b)의 일측으로 터빈(110)의 고속 회전을 완화시켜주는 확관부(50)를 형성한 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보 차저.According to claim 1, wherein the turbine 110 is characterized in that it comprises a structure in which the expansion portion 50 for relaxing the high-speed rotation of the turbine 110 to one side of the housing (10b) where the turbine 110 is located. Turbocharger.
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