KR100641619B1

KR100641619B1 - 비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져

Info

Publication number: KR100641619B1
Application number: KR1020000029275A
Authority: KR
Inventors: 배티히요셉; 쾰러마티아스
Original assignee: 에이비비 슈바이쯔 아게
Priority date: 1999-06-05
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2006-11-02
Also published as: JP4382968B2; CN1158449C; JP2001003759A; KR20010007142A; DE19925773B4; DE19925773A1; CN1276468A

Abstract

본 발명의 목적은 배기가스 터보차져의 베어링 하우징내에 배치되고 개선된 오일 공급부를 구비한 비상 오일탱크를 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 비상 오일탱크(7)로 개방된 체크 밸브(23)를 초크 보어(20)와 함께 벤트 라인(19)에 배치한다.

Description

비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER HAVING AN EMERGENCY OIL TANK}

도 1 은 내연기관에 연결된 종래 배기가스 터보차져의 개략도.

도 2 는 내연기관의 시동 직후의 상태를 도시한 도 1 의 배기가스 터보차져의 개략도

도 3 은 일반 작동상태를 도시한 도 2 의 배기가스 터보차져의 개략도.

도 4 는 비상 오일 작동상태를 도시한 도 2 의 배기가스 터보차져의 개략도.

"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"

1 : 배기가스 터보차져 5 : 베어링 하우징

7 : 비상 오일탱크 10 : 윤활유 저장부

19 : 벤트 라인 20 : 초크 보어

23 : 체크 밸브

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재된 바와 같은 배기가스 터보차져(exhaust-gas turbocharger)용 비상 오일탱크에 관한 것이다.

배기가스 터보차져의 윤활 지점에는 그 배기가스 터보차져에 연결된 내연기관의 윤활유가 대개 공급된다. 윤활유가 공급되지 않는 경우 배기가스 터보차져가 손상되는 것을 방지하기 위해서는, 초기에 고속으로 회전하는 배기가스 터보차져에 소정 시간동안 윤활유를 계속 공급하여야 한다. 이를 위해, 비상 오일탱크를 배기가스 터보차져의 하우징에 또는 그 하우징 내에 제공하고, 주(main)유동로 또는 부유동로에 즉, 배기가스 터보차져의 윤활 지점과 연속되게 또는 그 윤활 지점에 평행하게 배치한다.

베어링 하우징내에 배치된 비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져는 미쯔비시 중공업 주식회사가 1996년 1월에 발행한 터보차져 오버홀 프로시져 (Turbocharger Overhaul Procedure) 라는 명칭의 사내 간행물 MET 83SD의 4쪽에 개시되어 있다. 그 비상 오일탱크는 주 유동로에 배치되어 있으며, 비상 오일탱크에 부착된 공급 라인과 체크 밸브를 통해 오일을 공급받는다. 또한, 비상 오일 탱크는 벤트 라인(vent line)을 통해 환기 또는 통기되며, 그 벤트 라인은 비상 오일탱크에 있는 일단부에 초크 보어(choke bore)를 구비하고, 타단부에서는 베어링 하우징의 빈 공간으로 개방되어 있다.

체크 밸브가 윤활유의 주 유동로에 배치되기 때문에, 공급 라인내에 압력 손실이 발생하게 된다. 결과적으로, 오일 공급은 실제 필요한 것보다 더 많이 되거나 또는 배기가스 터보차져의 베어링이 윤활유를 최적으로 공급받지 못하게 될 것이다.

또한, 윤활유의 주 유동로내에 그러한 제어 부재를 배치하는 것은 그 제어 부재가 오작동하는 경우 오일 공급을 방해할 잠재적인 위험을 내포하게 된다.

상기 단점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은, 배기가스 터보차져의 베어링 하우징내에 배치되고, 개선된 오일 공급부를 구비한 비상 오일탱크를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재된 장치에서, 비상 오일 탱크내로 개구된 체크 밸브가 초크 보어와 함께 벤트 라인에 배치됨으로서 상기 목적이 달성된다.

공급 라인을 통한 윤활유 공급이 이루어지지 않는 경우에, 공급 라인 내에서 후퇴하는 오일 기둥은 벤트 라인내에 배치된 초크 보어 및 본 발명에 따라 벤트 라인내에 배치된 체크 밸브를 통해 공기가 공급된다. 따라서, 공급 라인 즉, 주 유동로 내에 체크 밸브를 배치할 필요가 없다. 이에 따라, 윤활유 공급부의 압력 손실이 더 작게 된다. 결과적으로, 윤활유 공급을 개선할 수 있다. 또한, 공급 라인 내의 체크 밸브를 생략할 수 있으므로, 보다 신뢰성이 높고 보다 저렴한 방법으로 윤활유를 공급할 수 있다.

보다 바람직하게는, 체크 밸브가 벤트 라인의 최상단 영역에 배치된다. 이린 식으로 초크 보어와 체크 밸브의 단순 조합을 단일 부품으로 간단히 실현할 수 있으며, 그에 따라 제조 비용을 절감할 수 있다.

마지막으로, 배기가스 터보차져에 연결된 내연기관의 윤활유 탱크는 배기가스 터보차져의 외측에 배치된 윤활유 저장부로서 사용되는 것이 유리하다.

본 발명의 예시적인 실시형태를 내연기관에 연결된 배기가스 터보차져를 참조하여 도면에 도시하였다.

도면에는, 본 발명을 이해하는데 반드시 필요한 구성요소만을 도시하였다. 예를 들어, 배기가스 터보차져의 압축기측과 터빈측은 도시하지 않았다. 작업 매체의 유동방향은 화살표로 나타냈다.

배기가스 터보차져(1)는, 하우징내에 각각 배치되는, 공통 사프트(2)에 의해 작동되는 압축기(도시 안함)와, 터빈(도시 안함)을 포함한다. 샤프트 축(3)은 샤프트(2)를 통해 수평으로 연장한다. 샤프트(2)의 베어링 조립체는 소위 내부 배어링 조립체이며, 다시 말하면 샤프트(2)가 압축기와 터빈 사이의 영역에서 대응 베어링(4)상에서 지지된다. 압축기와 터빈 사이에 배치되고 베어링(4)를 운반하는 샤프트(2)의 상기 영역은 베어링 하우징(5)에 의해 둘러싸이며, 이 베어링 하우징(5)은 압축기 하우징과 터빈 하우징 모두에 연결된다.

도 1 에는 내연기관(6)에 연결된 종래 배기가스 터보차져(1)가 개략적으로 도시되어 있으며, 엔진과 터보차져의 상대적인 크기는 실제와 일치하지는 않는다. 베어링 하우징(5) 내부의 상부 영역에는, 비상 오일탱크(7)가 배치된다. 오일 공급부(8) 및 그 오일 공급부에 연결된 공급 라인(9)을 통해, 비상 오일탱크(7)는 기름통(oil sump)로 설계된 내연기관(6)의 윤활유 저장부(10)에 연결된다. 이러한 구성에서, 오일 공급부(8)는 플랜지(11)를 통해 공급 라인(9)에 연결되고, 탱크 덮개(12)를 통해 비상 오일탱크(7)에 연결된다. 공급 펌프(13)는 공급 라인(9)에 배치되고, 체크 밸브로서 설계된 밀폐 부재(14)는 오일 공급부(8)에 배치된다. 공급 통로(15)는 베어링(4)과 비상 오일탱크(7) 사이에 형성된다. 또한, 오일 회수부(16,16')는 샤프트(2)의 양측에서 베어링 하우징(5)의 최하부에 각각 배치된다. 그러나, 하나의 오일 회수부(16)만이 회수 라인(17)을 통해 내연기관(6)의 윤활유 저장부(10)에 연결된다. 제 2 오일 회수부(16')는 덮개(18)에 의해 폐쇄된다. 베어링 하우징(5)내에는 벤트 라인(19)이 배치되고, 이 벤트 라인은, 비상 오일탱크(7)에 있는 일단부에 초크 보어(20)를 구비하고, 타단부에서는 베어링 하우징(5)의 빈 공간(21)으로 개방되어 있다.

내연기관(6)의 작동중에, 내연기관의 고온 배기가스는 터빈을 통과하고 구동시킨다. 터빈은 샤프트(2)를 통해 터빈에 연결된 압축기를 구동한다. 압축기 내에서 압축된 공기는 공급 라인(도시 안함)을 통해 내연기관(6)으로 이동하고, 거기에서 내연기관(6)의 과급(supercharging) 즉, 내연기관의 출력증대에 사용된다. 이러한 작동중에, 샤프트(2) 및 그 샤프트를 포함한 전체 회전자 부조립체(subassembly)는 고속으로 회전한다. 관련 마찰을 최소화하기 위해, 이러한 작동중에는 샤프트(2)에 윤활유(22)를 연속적으로 공급한다. 이를 위해, 윤활유(22)가 공급 펌프(13)에 의해 내연기관(6)의 윤활유 저장부(10)로부터 비상 오일탱크(7)로 전달되며, 비상 오일탱크로부터 공급 통로(15)를 통해 베어링(4)으로 전달된다. 이 경우, 비상 오일탱크(7)는 주유동로에 놓이게 되므로, 압력을 일정하게 받는다. 윤활유(22)는 베어링(4)으로부터 오일 회수부(16)와 회수 라인(17)을 통과한 후 내연기관(6)의 윤활유 저장부(10)로 되돌아 간다.

내연기관(6)의 윤활유 공급이 중단되면, 비상 오일탱크(7)내의 오일 높이가 낮아진다. 이 경우, 비상 오일탱크(7)의 비워진 공간은 벤트 라인(19)과 초크 보어(20)를 통해 베어링 하우징(5)으로 부터 공기로 채워지는 한편, 오일 공급부(8)는 밀폐 부재(14)에 의해 폐쇄되어 윤활유(22)가 역류하지 않는다. 따라서, 비상 오일탱크(7)내의 윤활유(22)가 모두 소모될 때까지, 배기가스 터보차져(1)의 베어링 지점에의 공급은 계속 보장된다. 이러한 시간중에, 배기가스 터보차져(1)가 정지되거나 또는 윤활유의 정상적인 공급이 재개될 수 있다. 그러나, 윤활유(22)의 부족으로 인한 배기가스 터보차져(1)의 손상은 고려하지 않고 있다.

본 발명의 실시예에서, 비상 오일 탱크(7)내로 개구된 체크 밸브(23)가 초크 보어(20)와 함께 벤트 라인(19)에 배치된다(도 2 참조). 전술한 종래 기술과 같이, 내연기관의 시동 중에, 공급 라인(9) 및 오일 공급부(8)를 통해 윤활유(22)가 배기가스 터보차져(1)에 공급되고, 그에 따라 비상 오일 탱크(7)가 채워진다. 그러한 과정 중에, 배기가스 터보차져(1)의 베어링(4)은 공급통로(15)를 통해 윤활된다. 비상 오일 탱크(7)는 초크 보어(20)에 의해 베어링 하우징(5)의 빈 공간(21)으로 뚫려 있다.

내연기관 및 배기가스 터보차져(1)의 정상 작동중에, 윤활유(22)가 비상 오일 탱크(7)를 통해 유동함으로서, 베어링(4)에 적절하게 공급된다. 과급된 윤활유(22)는 초크 보어(20)를 통해 배출된 후, ( 베어링(4)을 통과한 윤활유(22)와 함께 ) 오일 회수부(16) 및 회수 라인(17)을 통해 내연기관(6)의 윤활유 저장부(10)로 재순환된다(도 3 참조). 이러한 작동 상태에서 폐쇄된 체크 밸브(23) 때문에, 우회하는 윤활유(22)의 양은 증가되지 않는다.

비상 작동의 경우, 비상 오일 탱크(7)는 비워지고, 그러는 동안 베어링(4)에는 계속적으로 공급된다. 이 경우, 오일 공급부(8)내에서 후퇴하는 오일기둥의 체적과 비상 오일 탱크(7)에는 초크 보어(20) 및 체크 밸브(23)를 통해 베어링 하우징으로부터 공기가 공급된다(도 4 참조). 이러한 과정에서, 특히 오일 공급부(8)가 비상 오일 탱크(7)의 최상단 영역에서 작용하기 때문에, 윤활유(22)가 오일 공급부(8)로 역류하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 상기 기능이 여전히 보장되면서도, 전술한 종래 기술에서 오일 공급부(8)내에 배치되는 밀폐 부재(14)가 필요 없게 된다.

이상의 본 발명에 따라, 배기가스 터보차져에 윤활유를 원활히 공급할 수 있으며, 공급 라인 내의 체크 밸브를 제거할 수 있어, 보다 신뢰성이 높고 저렴한 방법으로 윤활유를 공급할 수 있다. 또한, 초크 보어와 체크 밸브의 단순 조합을 단일 부품으로 간단히 실현할 수 있으며, 그에 따라 제조 비용을 절감할 수 있다.

Claims

비상 오일 탱크와 벤트 라인을 구비한 배기가스 터보차져로서, 상기 오일 탱크는 배기가스 터보차져의 샤프트 축(3) 위쪽에서 배기가스 터보차져(1)의 베어링 하우징(5)내에 배치되고 공급 라인(9)을 통해 배기가스 터보차져(1)의 외측에 위치하는 윤활유 저장부(10)에 연결되며, 상기 베어링 하우징(5)에 연결된 벤트 라인(19)은 초크 보어(20)를 통해 비상 오일 탱크(7)로 개구되어 있는 배기가스 터보차져에 있어서,

상기 벤트 라인(19)에는, 또한 상기 비상 오일 탱크(7)로 개구된 체크 밸브(23)가 배치된 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기가스 터보차져.
제 1 항에 있어서, 상기 체크 밸브(23)는 벤트 라인(19)의 최상단 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기가스 터보차져.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 배기가스 터보차져(1)에 연결된 내연기관(6)의 기름통이, 상기 배기가스 터보차져(1)의 외측에 배치된 윤활유 저장부(10)로서 형성된 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기가스 터보차져.