KR101176662B1 - 내연기관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진, 배기가스 터보 과급기 및 급기 냉각기를 포함하는 내연기관에 관한 것으로서, 상기 배기가스 터보 과급기는 상기 엔진으로부터 나온 배기가스 흐름을 팽창시키는 터빈과 상기 엔진에 공급될 연소 공기 흐름을 압축하기 위한 압축기를 포함하며, 상기 급기 냉각기는 상기 압축기와 상기 엔진 사이에 접속되고, 상기 압축기는 작동 블레이드를 가진 압축기 회전자와, 상기 압축기 회전자 하류에 배치되며 안내 블레이드(10)를 가진 압축기 제어 장치(11)를 포함한다. 본 발명에 따라 상기 압축기 제어 장치(11)의 상기 안내 블레이드(10) 중 적어도 몇 개에 홀(17, 18)이 형성되고, 상기 홀(17, 18)을 통해 상기 급기 냉각기 하류에서 분기된 그리고 냉각된 급기가 상기 압축기 제어 장치(11)의 영역에 있는 냉각되지 않은 공기 흐름 내로 재공급될 수 있거나 또는 도입될 수 있다.

Description

내연기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
도 1은 터보 과급기의 압축기 제어 장치의 안내 블레이드 영역에서 본 발명에 따른 내연기관의 부분도.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 취한 압축기 제어 장치의 안내 블레이드의 횡단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 안내 블레이드
11: 압축기 제어 장치
12: 유동 입구 에지
13: 유동 출구 에지
14: 송출측
15: 흡입측
16: 하우징
17: 공급 홀
18: 홀
19: 유출구
20: 관
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관에 관한 것이다.
내연기관의 효율을 높이기 위해, 내연기관에 배기가스 과급기를 설치하는 것은 선행 기술에 이미 공지되어 있다. 배기가스 과급기 또는 터보 과급기에서는 엔진으로부터 나온 배기 가스가 터빈에서 팽창되며, 터빈은 압축기를 구동하고, 상기 압축기에서 엔진에 공급할 연소 공기가 압축된다. 압축기와 엔진 사이에는, 압축된 연소 공기를 규정된 온도로 냉각시키기 위해 급기 냉각기가 접속된다. 이러한 방식의 배기가스 과급기 또는 터보 과급기를 통해 내연기관의 효율이 향상될 수 있다.
배기가스 터보 과급기의 압축기는 압축기 회전자 또는 압축기 휠을 포함하며, 상기 압축기 회전자 하류에 배치된 압축기 제어 장치를 포함한다. 압축기 제어 장치는 다수의 고정 안내 블레이드를 가지며, 상기 안내 블레이드는 압축기에서 압축된 연소 공기의 유동 편향을 위해 사용된다. 압축기 제어 장치로부터 나온 압축된 연소 공기 흐름은 통상 먼저 나선형 하우징을 통해 안내된 다음에 급기 냉각기에 공급된다. 압축기 제어 장치의 영역에서 압축된 연소 공기 흐름은 약 220 ℃의 온도를 갖는다. 압축된 연소 공기는 급기 냉각기에서 약 45 ℃의 온도로 냉각된다. 그러나, 유동 손실로 인해 압축기 제어 장치와 급기 냉각기 사이의 연소 공기 압력은 감소된다.
압축기 제어 장치의 영역에 존재하는 높은 온도는 오염의 형성을 촉진한다. 특히 오일 함유 공기를 압축하는 경우, 탄화로 인해 압축기 제어 장치의 오염이 나타날 수 있다. 실제로, 압축기 제어 장치를 예컨대 물로 세척하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이는 세척을 위해 별도의 매체가 필요하다는 단점을 갖는다.
본 발명의 과제는 상기 단점이 없는 내연기관을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 내연기관에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 압축기 제어 장치의 안내 블레이드 중 적어도 몇 개에 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 급기 냉각기 하류에서 분기된 그리고 냉각된 급기가 압축기 제어 장치의 영역에 있는 냉각되지 않은 공기 흐름 내로 재공급될 수 있거나 또는 도입될 수 있다.
본 발명에서는 압축기 제어 장치의 냉각을 위해 상기 압축기 제어 장치의 안내 블레이드 내에 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 급기 냉각기의 하류에서 분기된 그리고 냉각된 급기가 압축기 제어 장치의 영역에 있는 냉각되지 않은 공기 흐름 내로 재공급되거나 도입될 수 있다. 이로 인해, 별도의 냉각 매체 없이 그리고 냉각에 의한 다른 또는 추가의 오염 위험 없이, 내연기관의 배기가스 터보 과급기의 압축기 제어 장치가 냉각된다. 따라서, 본 발명에 의해 배기가스 터보 과급기의 압축기 제어 장치가 매우 효과적으로 냉각될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명되지만, 본 발명이 이것에 국한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 도 1 및 도 2를 참고로 상세히 설명한다.
도 1은 압축기 제어 장치(11)의 안내 블레이드(10)의 영역에서 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 터보 과급기의 일부를 도시한다. 압축기 제어 장치(11)는 압축기 회전자 또는 압축기 휠의 하류에 그리고 배기가스 터보 과급기의 소위 나선형 하우징의 상류에 그리고 급기 냉각기의 하류에 배치된다.
배기가스 터보 과급기의 압축기는 방사상 압축기로서 구현됨으로써, 압축기 제어 장치(11)의 안내 블레이드(10)의 유동 입구 에지(12) 및 유동 출구 에지(13)가 압축기의 축방향으로 연장된다. 각각의 안내 블레이드(10)의 유동 입구 에지(12)와 유동 출구 에지(13) 사이에는 상기 안내 블레이드(10)의 한쪽 측면 상에 소위 송출측(14)이 그리고 상기 안내 블레이드(10)의 반대편 측면 상에는 소위 흡입측(15)이 형성된다. 따라서, 압축기 제어 장치(11)는 방사 방향으로 또는 접선 방향으로 관류된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 압축기 제어 장치(11)의 안내 블레이드(10)는 압축기 제어 장치(11)의 하우징(16)에 고정된다.
본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 터보 과급기의 압축기 영역에서 압축된 연소 공기는 약 220℃의 온도를 갖는다. 압축기 제어 장치(11)의 냉각을 위해, 본 발명에서는 압축기 제어 장치(11)의 안내 블레이드(10) 내에 홀을 형성함으로써, 상기 홀을 통해 급기 냉각기의 하류에서 분기되어 냉각된 연소 공기가 압축기 제어 장치(11)의 영역에서 냉각되지 않은 연소 공기 흐름 내로 공급 또는 도입되게 한 다. 이로 인해, 압축기 제어 장치(11)의 오염 위험 없이 압축기 제어 장치(11)의 매우 효과적인 냉각이 가능하다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 이를 위해 압축기 제어 장치(11)의 각 안내 블레이드(10) 내에 압축기 또는 압축기 제어 장치의 축방향으로 연장된 공급 홀(17)이 형성된다. 상기 공급 홀(17)로부터 다수의 홀(18)이 분기되고, 상기 홀(18)의 유출구(19)는 각 안내 블레이드(10)의 유동 입구 에지(12)에 인접하게 상기 유동 입구 에지의 하류에 배치된다. 공급 홀(17)로부터 분기된 홀(18)은 실질적으로 방사 방향 또는 접선 방향으로 연장된다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 안내 블레이드(10)의 축방향으로 볼 때 다수의 홀(18)이 차례로 배치되며, 상기 홀은 모두 공급 홀(17)로부터 분기된다. 도 2에 따르면 하나의 축방향 위치에서 각각 2개의 홀(18)이 공급 홀(17)로부터 분기되고, 이들 홀(18) 중 하나는 안내 블레이드(10)의 송출측(14)의 영역에 유출구(19)를 가지며, 제2 홀(18)은 흡입측(15)의 영역에 유출구(19)를 갖는다. 특히, 유동 입구 에지(12)의 하류에 있어서 유동 입구 에지에 인접하게 유출구(19)를 갖는다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 공급 홀(17)은 하우징(16)을 통해 연장되고, 상기 하우징(16)에는 관(20)이 연결되며, 상기 관은 급기 냉각기의 하류에서 분기된 그리고 냉각된 급기를 공급 홀(17) 및 그에 따라 압축기 제어 장치(11)에 공급한다.
공급 홀(17)은 도 2에 따라 압축기 제어 장치(11)의 안내 블레이드(10)의 부분 또는 영역에 형성되고, 상기 부분 또는 영역에서는 안내 블레이드(10)의 횡단면 프로파일이 최대 두께를 갖는다. 즉, 송출측(14)과 흡입측(15) 사이의 간격이 최대이다.
전술한 바와 같이, 유출구(19)는 각각의 안내 블레이드(10)의 유동 입구 에지(12)에 인접하게 상기 유동 입구 에지(12)의 하류에 배치된다. 이로써, 홀(18)의 유출구(19)의 영역에는 완전한 동압력이 존재하지 않기 때문에, 급기 냉각기의 하류에 있는 압력과 유출구에서의 벽 압력 사이의 압력 강하는, 급기 냉각기의 하류에서 분기된 연소 공기를 유출구(19)를 통해 연소 공기 흐름 내로 유입하기에 충분하다.
본 발명에 따르면, 별도의 냉각 매체 없이 그리고 냉각에 의한 다른 또는 추가의 오염 위험 없이, 내연기관의 배기가스 터보 과급기의 압축기 제어 장치가 냉각될 수 있으며, 그에 따라서 배기가스 터보 과급기의 압축기 제어 장치가 매우 효과적으로 냉각될 수 있다.

Claims (5)

  1. 엔진, 배기가스 터보 과급기 및 급기 냉각기를 포함하고, 상기 배기가스 터보 과급기는 상기 엔진으로부터 나온 배기가스 흐름을 팽창시키는 터빈과 상기 엔진에 공급될 연소 공기 흐름을 압축하기 위한 압축기를 포함하며, 상기 급기 냉각기는 상기 압축기와 상기 엔진 사이에 접속되고, 상기 압축기는 작동 블레이드를 가진 압축기 회전자와 상기 압축기 회전자 하류에 배치되며 안내 블레이드(10)를 가진 압축기 제어 장치(11)를 포함하는 것인 내연기관에 있어서,
    상기 압축기 제어 장치(11)의 상기 안내 블레이드(10) 중 적어도 몇 개에 홀(17, 18)이 형성되고, 이들 홀(17, 18)의 유출구(19)를 통해 상기 급기 냉각기 하류에서 분기된 그리고 냉각된 급기가 상기 압축기 제어 장치(11)의 영역에 있는 냉각되지 않은 공기 흐름 내로 재공급될 수 있거나 또는 도입될 수 있고,
    상기 홀(17, 18)의 유출구(19)는 상기 압축기 제어 장치(11)의 각각의 안내 블레이드(10)의 흡입측(15)의 영역과 송출측(14)의 영역 중 어느 한 영역에 또는 양(兩) 영역 모두에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압축기는 방사상 압축기로서 형성되고, 상기 압축기 제어 장치(11)의 상기 안내 블레이드(10)의 유동 입구 에지(12)와 유동 출구 에지(13)는 상기 압축기의 축방향으로 연장됨으로써, 상기 압축기 제어 장치는 방사방향 또는 접선 방향으로 관류되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압축기 제어 장치(11)의 상기 안내 블레이드(10) 중 적어도 몇 개에 각각 상기 압축기의 축방향으로 연장된 중앙 공급 홀(17)이 형성되고, 상기 각각의 공급 홀(17)로부터 다수의 홀(18)이 분기되며, 이들 홀의 유출구(19)는 각각의 안내 블레이드(10)의 유동 입구 에지(12)에 인접하게 상기 유동 입구 에지(12)의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 공급 홀(17)은 상기 압축기 제어 장치(11)의 상기 안내 블레이드(10)의 영역 내에 형성되고, 상기 영역에서 상기 안내 블레이드(10)의 횡단면이 최대 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관.
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