KR100412615B1 - 엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블로어와 터빈을 연결하는 터보차저의 회전축이 엔진 냉시동시에 급격한 엔진회전수로 인한 열부하에 의해서 파손되는 것을 방지하기 위해 엔진 시동시에 곧바로 터보차저의 회전축에 오일이 공급되도록 하는 엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조에 관한 것으로,

배기가스의 유동에 의해 회전하는 터빈과, 실린더에 공기를 압송하기 위한 블로어와, 상기한 터빈과 블로어가 일체로 결합되는 회전축과, 상기한 회전축의 외주에 회전축이 원활하게 회전되도록 베어링이 장착되며, 상기 회전축과 베어링의 소착을 방지하기 위해 오일펌프로부터 오일이 공급되도록 구성되는 터보차저에 있어서,

상기한 회전축을 감싸는 베어링 케이스의 블로어측 축수부의 상측에 소정 크기의 공간으로 형성되고, 상기 블로어가 수용되는 공간과 관통공으로 연통되는 밸브실과;

스프링으로써 탄력지지된 채로 상기한 밸브실에 수용되어 상기 관통공을 개폐하기 위한 밸브와;

터보차저 구동시에 베어링 케이스 내부로 공급되는 오일이 터보차저가 정지한 후에도 회전축의 상부 위치에 소정량 저장될 수 있도록 상기 밸브실의 하면에 소정 용적을 갖는 홈으로 형성되는 오일 포켓과;

상기한 밸브실의 개방측을 막으며, 상기한 밸브의 가이드가 끼워지기 위한축공이 형성되며, 그 도중에 오일 포켓의 오일이 회전축으로 뿌려질 수 있도록 배출공이 형성되는 커버;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조{Lubricant apparatus for turbo charger when engine start}

본 발명은 엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블로어와 터빈을 연결하는 터보차저의 회전축이 엔진 냉시동시에 급격한 엔진회전수로 인한 열부하에 의해서 파손되는 것을 방지하기 위해 엔진 시동시에 곧바로 터보차저의 회전축에 오일이 공급되도록 하는 엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조에 관한 것이다.

대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있어 이에 따라 연료의 분사량을 증가시키게 되면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다.

이를 위해 통상 디젤 엔진의 경우 도 4에 도시하는 것과 같이 배기가스의 유동하는 에너지를 이용하여 터빈(3)을 회전시키고, 이 터빈(3)과 동일 회전축(4)으로 연결된 블로어(2)를 회전시켜 외부로부터 공기를 흡입하고 가압하여 실린더에 공기를 과급하는 터보차저(1)를 장착하고 있다.

터보차저(1)는 일종의 송풍기로서 터빈(3)과 블로어(2)가 회전자로서 회전축(4)의 양단에 장치되고, 각각 터빈 케이스(5), 베어링 케이스(7) 및 블로어 케이스(6) 안에 수용된다. 그런데 터빈(3)은 그 회전수가 200,000 RPM에 이를 정도로 높으므로 터빈(3)이 정상적으로 작동되기 위해서 베어링(8)에 의해 지지되고 있으며, 베어링(8)과 회전축(4) 주위에는 엔진 냉각수 및 오일의 공급이 원활하게 이루어져야 한다. 따라서 엔진이 시동된 직후인 공회전 상태에서도 최소 기준 이상의 유압이 형성되어 터보차저(1)로의 충분한 오일공급이 이루어지도록 설계된다.

이와 같이 베어링(8)부의 윤활을 위해 오일펌프(11)로부터 급송되는 엔진오일은 오일공급관(10)과 베어링 케이스(7)의 오일유입구(9)를 통해 회전축(4)과 베어링(8)에 공급된다. 그리고 회전축(4)의 윤활을 위해 사용된 여분의 오일은 베어링케이스(7) 하부의 오일배출구(12)와 오일리턴관(13)를 통하여 오일팬(14)으로 귀환되어지게 된다.

그러나 종래와 같은 터보차저(1)의 윤활구조에 의하면 다음과 같은 문제점이 지적되고 있다.

터보차저(1)는 고온의 배기가스열을 받아 매우 높은 온도로 가열되나 베어링(8)부의 윤활을 위해 공급된 엔진오일에 의해 냉각되므로서 과열에 의한 베어링(8)부의 소착을 방지토록 하고 있다. 그리고 엔진 시동시에 상기한 터보차저(1)의 회전축(4)에 약간의 오일(약 2cc 정도)이 공급될 수 있도록 설계되어져 있다. 그런데 오일이 회전축(4)까지 공급되는 시간은 보통 10초 이상 걸리게 되므로서, 오일이 공급되기 전 상기한 회전축(4)은 이미 고속으로 회전되고 있는 상태가 된다.

따라서 엔진 시동시 특히, 냉시동시에 운전자가 가속페달을 밟는 순간 엔진 회전수가 급상승되면서 상기한 회전축에 열부하가 걸리게 되므로서 회전축의 내구성이 저하되는 요인이 될 뿐만 아니라, 심지어는 상기한 회전축이 파단되기까지 하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 블로어와 터빈을 연결하는 터보차저의 회전축이 엔진 냉시동시에 급격한 엔진회전수로 인한 열부하에 의해서 파손되는 것을 방지하기 위해 엔진 시동시에 곧바로 터보차저의 회전축에 오일이 공급되도록 하는 엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

배기가스의 유동에 의해 회전하는 터빈과, 실린더에 공기를 압송하기 위한 블로어와, 상기한 터빈과 블로어가 일체로 결합되는 회전축과, 상기한 회전축의 외주에 회전축이 원활하게 회전되도록 베어링이 장착되며, 상기 회전축과 베어링의 소착을 방지하기 위해 오일펌프로부터 오일이 공급되도록 구성되는 터보차저에 있어서,

상기한 회전축을 감싸는 베어링 케이스의 블로어측 축수부의 상측에 소정 크기의 공간으로 형성되고, 상기 블로어가 수용되는 공간과 관통공으로 연통되는 밸브실과;

스프링으로써 탄력지지된 채로 상기한 밸브실에 수용되어 상기 관통공을 개폐하기 위한 밸브와;

터보차저 구동시에 베어링 케이스 내부로 공급되는 오일이 터보차저가 정지한 후에도 회전축의 상부 위치에 소정량 저장될 수 있도록 상기 밸브실의 하면에 소정 용적을 갖는 홈으로 형성되는 오일 포켓과;

상기한 밸브실의 개방측을 막으며, 상기한 밸브의 가이드가 끼워지기 위한 축공이 형성되며, 그 도중에 오일 포켓의 오일이 회전축으로 뿌려질 수 있도록 배출공이 형성되는 커버;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 터보차저의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 터보차저의 요부를 확대도시한 도면.

도 3은 본 발명에 의한 밸브의 작동상태도.

도 4는 종래 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보차저 2 : 블로어

3 : 터빈 4 : 회전축

7 : 베어링 케이스 8 : 베어링

11 : 오일펌프 14 : 오일팬

20 : 밸브실 22 : 관통공

30 : 밸브 31 : 가이드

32 : 스프링 33 : 커버

35 : 배출공 40 : 오일 포켓

이하, 본 발명에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 터보차저의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 터보차저의 요부를 확대도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 밸브의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 30은 밸브를 지시하는 것이고, 도면부호 40은 오일 포켓을 지시하는 것이다. 그리고 종래의 터보차저(1)와 동일하게 구성되는 부분의 도면부호는 종래기술의 설명에서 인용된 부호가 그대로 사용된다.

상기한 터보차저(1)는 배기가스의 유동에 의해 회전하는 터빈(3)과, 실린더에 공기를 압송하기 위한 블로어(2)와, 상기한 터빈(3)과 블로어(2)가 일체로 결합되는 회전축(4)과, 상기한 회전축(4)의 외주에 회전축(4)이 원활하게 회전되도록 베어링(8)이 종래와 같이 장착된다. 그리고 상기한 블로어(2), 터빈(3), 베어링(8)은 각각 블로어 케이스(5), 터빈 케이스(6), 베어링 케이스(7)로써 씌워진다.

그리고 고속으로 회전하는 터보차저(1)의 회전축(4)을 윤활하기 위한 오일이 유입되는 오일유입구(9)와, 윤활 후의 오일이 배출되기 위한 오일배출구(12)가 베어링케이스(7)의 상하부에 각각 형성된다. 상기 오일유입구(9)는 오일펌프(11)와 오일공급관(10)으로써 연결되어지고, 오일배출구(12)는 오일리턴관(13)으로써 오일팬(14)에 연결된다.

그리고 상기한 베어링 케이스(7)의 블로어(2)측 축수부의 상측에는 소정 크기의 밸브실(20)이 형성되는데, 상기 밸브실(20)은 상기한 블로어(2)가 수용되는 공간과 연통되도록 하기 위한 관통공(22)이 형성된다.

상기한 밸브실(20)의 하측에는 소정 용적을 갖는 오일 포켓(40)이 홈형상으로 형성되는데, 상기 오일 포켓(40)은 터보차저(1) 구동시에 공급되는 오일이 터보차저(1)가 정지한 후에도 소정량 저장되도록 하기 위한 것이다.

그리고 엔진 운전시에는 상기 관통공(22)이 닫혀 있는 상태가 유지되도록 하며, 엔진 초기 시동시에는 상기 관통공(22)이 흡기압력에 의해 개방되도록 하는 밸브(30)가 상기한 밸브실(20)에 수용된다. 상기 밸브(30)는 스프링(32)에 의해 탄력지지되며, 엔진 운전시에는 터보차저(1)를 냉각 및 윤활하는 오일의 압력에 의해 닫혀지도록 구성된다. 엔진 시동초기에는 터보차저(1)로 오일 공급이 채 이루어지기 전이므로 상기 밸브(30)는 흡입공기의 압력에 의해 개방될 수 있는 것이다. 또한 상기 밸브(30)의 일측 중앙에는 밸브(30)의 이동을 안내하기 위한 가이드(31)가 길게 연장형성된다.

그리고 상기 스프링(32)의 일단이 탄력지지되도록 하기 위해 상기 밸브실(20)의 개방측은 커버(33)로써 씌워지는데, 상기 커버(33)의 중심에 형성된 축공(34)으로 밸브(30)의 가이드(31)가 끼워지며, 상기 커버(33)의 도중에는 오일 포켓(40)의 오일이 회전축(40)으로 뿌려질 수 있도록 배출공(35)이 형성된다.

이상과 같이 형성되는 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기한 터보차저(1)는 일반적인 운전상황에서는 종래와 같이 작동된다. 즉,배기매니폴드에서 배출되는 배기가스의 압력에 의해서 상기한 터빈(3)이 회전되고, 터빈(3)과 회전축(4)으로 연결된 블로어(2)가 회전되어 흡입공기를 가압하여 연소실로 공급하게 된다.

이렇게 작동되는 터보차저(1)에는 내부 부품의 소착을 방지하기 위해서는 냉각 및 윤활이 필수적이다. 따라서 엔진의 시동과 동시에 오일펌프(11)가 작동되어 상기한 터보차저(1)의 베어링 케이스(7) 내측으로 오일이 공급되어져, 회전축(4)과 베어링(8)과 같은 마찰부 및 습동부를 윤활하거나 냉각하게 된다. 이 과정에서 상기한 오일 포켓(40)에는 오일이 채워진다.

그런데 오일공급관(10)의 도중에 형성된 오일펌프(11)는 시동이 꺼짐과 동시에 그 작동이 멈추게 되고, 베어링케이스(7) 내측에 공급되었던 오일은 자중에 의해서 오일리턴관(13)을 통해 오일팬(14)으로 귀환된다. 하지만 상기한 오일 포켓(40)에 채워진 오일은 귀환되지 않으며, 상기한 밸브(30)는 오일의 압력이 사라지더라도 스프링(32)의 탄력에 의해 닫혀진 상태가 유지된다.

이렇게 엔진이 정지된 상태에서 다시 엔진 시동을 걸게되면, 특히 냉시동시에는 종래기술의 문제점에서 지적되었듯이 회전축(4)의 마찰부에 신속하게 오일이 공급되어야만이 열부하에 의한 회전축(4)의 파단을 방지할 수 있다.

그런데 본 발명에 의한 터보차저(1)에서는 엔진 시동과 동시에 흡입공기의 압력에 의해서 상기한 밸브(30)가 열리게 되어 오일 포켓(40)에 저장되었던 오일이 회전축(4)에 뿌려지게 되므로서 종래기술에서의 문제점이 해결된다.

즉, 엔진이 시동되어 흡입공기가 블로어(2) 측으로 유입되면 그 흡입공기의압력에 의해 상기한 밸브(30)가 스프링(32)을 가압하며 뒤로 후퇴하게 된다. 따라서 관통공(22)이 개방되고, 흡입공기의 압력이 오일 포켓(40)에 저장된 오일에 가해져 배출공(35)을 통해 배출된다. 이렇게 배출된 오일은 막 회전을 시작한 회전축(4)에 뿌려지므로서, 오일펌프(11) 측에서 공급되는 오일이 유입되기 전까지 일시적으로 윤활을 하게 된다.

그리고 오일펌프(11) 측에서 오일이 유입되기 시작하면 상기한 밸브(30)는 오일의 압력에 의해 닫혀지게 된다. 따라서 흡입공기가 베어링 케이스(7)측으로 유입되는 것이 방지된다. 이때 오일 포켓(40)에는 다시 오일이 채워지게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 엔진 시동시에 회전축에 소정량의 오일이 자동으로 공급되도록 오일 포켓과 밸브가 형성되므로서 특히, 엔진 냉시동시에 터보차저의 회전축에 오일공급이 이루어지지 않아 회전축의 내구성이 약해지거나 파단되는 현상이 방지되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 배기가스의 유동에 의해 회전하는 터빈과, 실린더에 공기를 압송하기 위한 블로어와, 상기한 터빈과 블로어가 일체로 결합되는 회전축과, 상기한 회전축의 외주에 회전축이 원활하게 회전되도록 베어링이 장착되며, 상기 회전축과 베어링의 소착을 방지하기 위해 오일펌프로부터 오일이 공급되도록 구성되는 터보차저에 있어서,

   상기한 회전축(4)을 감싸는 베어링 케이스(7)의 블로어(2)측 축수부의 상측에 소정 크기의 공간으로 형성되고, 상기 블로어(2)가 수용되는 공간과 관통공(22)으로 연통되는 밸브실(20)과;

   스프링(32)으로써 탄력지지된 채로 상기한 밸브실(20)에 수용되어 상기 관통공(22)을 개폐하기 위한 밸브(30)와;

   터보차저(1) 구동시에 베어링 케이스(7) 내부로 공급되는 오일이 터보차저(1)가 정지한 후에도 회전축(4)의 상부 위치에 소정량 저장될 수 있도록 상기 밸브실(20)의 하면에 소정 용적을 갖는 홈으로 형성되는 오일 포켓(40)과;

   상기한 밸브실(20)의 개방측을 막으며, 상기한 밸브(30)의 가이드(31)가 끼워지기 위한 축공(34)이 형성되며, 그 도중에 오일 포켓(40)의 오일이 회전축(4)으로 뿌려질 수 있도록 배출공(35)이 형성되는 커버(33);로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 커버(33)는 밸브실(20)의 개방측에 볼트에 의해서 결합되는 것을 특징으로 하는 엔진 시동시 터보차저의 오일 공급구조.