KR101184465B1 - 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저에 관한 것으로, 이 터보차저는 터보차저 하우징의 일측에 에어 클리너로부터 공급되는 공기를 흡입하는 공기흡입 파이프가 연결설치되고, 상기 터보차저 하우징의 내측과 압축기 임펠러의 외측이 이루는 압축실을 구획하는 격벽이 터보차저 하우징의 내측에 설치되며, 상기 공기흡입 파이프의 인접부에 엔진의 크랭크 케이스로부터 공급되는 블로우바이 가스를 흡입하는 흡입 파이프가 별도의 통로를 이루면서 설치되고, 상기 터보차저 하우징과 연결되는 엔진측에는 블로우바이 가스를 배출시키는 배출 파이프가 구비되며, 상기 흡입 파이프를 통과한 블로우바이 가스는 상기 터보차저 하우징의 내측과 격벽 사이에 형성된 통로를 통해 상기 배출 파이프로 배출되는 구조이다.

따라서, 블로우바이 가스가 인터쿨러를 통과하지 않고 직접 엔진에 유입되기 때문에 블로우바이 가스에 포함된 카본에 의해 인터쿨러가 오염되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 인터쿨러를 포함한 엔진의 내구성을 향상시킴과 아울러 엔진의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

블로우바이 가스, 엔진, 터보차저, 인터쿨러

Description

엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저{Turbo-Charger for compress a Blow-by Gas of an engine}

도 1은 종래의 기술에 따른 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저를 나타낸 상태도,

도 2는 본 발명에 따른 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저를 나타낸 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 터보차저 하우징의 내부로 유입되는 블로우바이 가스의 유로를 나타낸 확대 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 터보차저 2 : 압축기 임펠러

3 : 축 4 : 베어링

5 : 터빈 임펠러 6 : 터빈 하우징

7 : 공기흡입 파이프 8 : 격벽

9 : 흡입 파이프 10 : 엔진

11 : 배출 파이프 12 : 인터쿨러

13 : 열교환기

본 발명은 엔진의 블로우바이 가스를 압축하는 터보차저에 관한 것으로, 특히 터보차저로 유입된 블로우바이 가스가 인터쿨러를 거치지 않고 직접 엔진으로 유입되게 함으로써 인터쿨러의 오염에 따른 엔진의 성능저하를 미연에 방지할 수 있도록 된 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 얻게 되는데 연료는 공기와 섞여 엔진의 연소실에서 연소되고, 상기 연소실에서 미연소된 가스 여분은 배기 매니폴드를 통해 배기관으로 가스를 보내며, 상기 배기가스는 배기정화장치를 거치면서 정화된 다음 외부로 방출되도록 되어 있다.

그리고, 상기 엔진에서 발생되는 유해가스로서 블로우바이(Blow-by) 가스가 있는데, 이 블로우바이 가스는 엔진연소시 피스톤과 실린더블럭(또는 라이너)의 간극사이에서 크랭크 케이스내로 유출되는 가스로써 미연소 카본을 함유하고 있고 엔진 내부의 부식 및 오일의 열화를 초래하게 되므로 대부분의 가솔린 엔진이나 CNG 엔진 및 일부 디젤엔진에는 상기 블로우바이 가스를 연소실로 재순환시켜 재연소시키도록 되어 있다.

그런데, CCV(Closed Crankcase Ventilation) 엔진을 포함하는 최근의 모든 엔진들은 연비와 비출력을 향상시키기 위해 터보차저와 인터쿨러의 사용이 일반화되어 있어 상기 블로우바이 가스 재순환장치가 설치될 경우, 오염된 블로우바이 가스에 함유된 미연소 카본이 상기 터보차저의 콤프레셔와 인터쿨러를 오염시켜 그 성능을 저하시키게 된다.

즉, 종래의 기술에 따른 엔진의 터보차저를 도 1을 참조로 설명하면, 상기 터보차저(100)는 내부에 압축기 임펠러(101)를 수용하는 터보차저 하우징(102)이 구비되고, 상기 터보차저 하우징(102)의 일측에는 연결호스(103)를 매개로 에어 클리너로부터 공급되는 공기를 흡입하는 공기흡입 파이프(104)가 연결설치되며, 상기 공기흡입 파이프(104)의 일측에는 엔진의 크랭크 케이스로부터 공급되는 블로우바이 가스를 흡입하는 흡입구(105)가 설치된다.

상기 압축기 임펠러(101)는 축(106)과 베어링(107)을 매개로 터빈 임펠러(108)와 연결되고, 상기 터빈 임펠러(108)의 외측에는 이를 수용하는 터빈 하우징(109)이 구비된다.

여기서, 상기 블로우바이 가스를 다시 엔진(110)의 흡기라인에 넣어 주는 상기 CCV 방식의 엔진(110)에서는 블로우바이 가스를 상기 터보차저(100)의 공기흡입 파이프(104)에 형성된 흡입구(105)를 통해 넣어 주도록 되어 있다.

상기 블로우바이 가스의 압력은 0.01bar 정도로 매우 낮기 때문에 부압(압력)이 작용하는 흡기라인에 연결해야만 상기 엔진(110)으로 블로우바이 가스를 유입시킬 수 있다.

이렇게 흡기라인으로 들어온 상기 블로우바이 가스는 흡입공기와 혼합되어 상기 압축기 임펠러(101)에 의해 압축되어 인터쿨러(111)로 유입된다.

상기 블로우바이 가스에는 오일 미스트(Oil Mist)가 다량 함유되어 있는 바, 상기 오일 미스트가 상기 압축기 임펠러(101)에서 압축되어 온도가 상승하여 카본 이 된다.

그런데, 상기 카본 알갱이는 복잡한 인터쿨러(111)의 내부를 지나면서 인터쿨러(111)의 내벽에 부착되고, 상기와 같이 인터쿨러(111) 내벽에 카본이 부착됨으로써 인터쿨러(111)의 열전달 성능이 급격히 떨어지게 되며, 이에 따라 상기 인터쿨러(111)를 지나는 흡입공기가 제대로 냉각되지 못하고 결국 엔진(110)의 성능 저하로 연결되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 종래의 터보차저가 갖는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 터보차저로 유입된 블로우바이 가스가 인터쿨러를 거치지 않고 직접 엔진으로 유입되게 함으로써 인터쿨러의 오염에 따른 엔진의 성능저하를 미연에 방지할 수 있도록 된 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 압축기 임펠러를 수용하는 터보차저 하우징과 상기 압축기 임펠러에 축과 베어링을 매개로 연결된 터빈 임펠러를 수용하는 터빈 하우징으로 이루어진 엔진의 터보차저에 있어서, 상기 터보차저 하우징의 일측에 에어 클리너로부터 공급되는 공기를 흡입하는 공기흡입 파이프가 연결설치되고, 상기 터보차저 하우징의 내측과 상기 압축기 임펠러의 외측이 이루는 압축실을 구획하는 격벽이 터보차저 하우징의 내측에 설치되며, 상기 공기흡입 파이프의 인접부에 엔진의 크랭크 케이스로부터 공급되는 블로우바이 가스 를 흡입하는 흡입 파이프가 별도의 통로를 이루면서 설치되고, 상기 터보차저 하우징과 연결되는 엔진측에는 블로우바이 가스를 배출시키는 배출 파이프가 구비되며, 상기 흡입 파이프를 통과한 블로우바이 가스는 상기 터보차저 하우징의 내측과 격벽 사이에 형성된 통로를 통해 상기 배출 파이프로 배출되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 배출 파이프는 엔진과 직접연결되어 배출 파이프에서 배출된 블로우바이 가스가 엔진에 직접 공급되고, 상기 배출 파이프에는 압축된 블로우바이 가스의 냉각을 위한 열교환기가 설치된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

블로우바이 가스를 압축하여 엔진에 공급하는 터보차저의 구성을 도 2를 참조로 설명하면, 상기 터보차저(1)는 내부에 압축기 임펠러(2)가 설치된 터보차저 하우징(3)과, 상기 압축기 임펠러(2)에 축(3)과 베어링(4)을 매개로 연결된 터빈 임펠러(5)를 수용하는 터빈 하우징(6) 및, 상기 터보차저 하우징(3) 내부에 별도의 통로를 통해 블로우바이 가스를 흡입하여 배출시키는 블로우바이 가스 압축유닛을 포함하여 구성된다.

상기 터보차저 하우징(3)은 그 일측에 에어 클리너로부터 공급되는 공기를 흡입하는 공기흡입 파이프(7)가 연결설치된다.

그리고, 상기 블로우바이 가스 압축유닛은 상기 터보차저 하우징(3) 내부를 구획하는 격벽(8)과, 상기 블로우바이 가스를 흡입하는 흡입 파이프(9) 및, 상기 블로우바이 가스를 엔진(10)쪽으로 배출시키는 배출 파이프(11)를 포함하여 구성된 다.

상기 격벽(8)은 상기 터보차저 하우징(3)의 내측에 설치되어 터보차저 하우징(3)의 내측과 상기 압축기 임펠러(2)의 외측이 이루는 압축실을 구획하는 역할을 한다.

상기 흡입 파이프(9)는 상기 공기흡입 파이프(7)의 인접부에 별도의 통로를 이루면서 설치되어 엔진(10)의 크랭크 케이스로부터 공급되는 블로우바이 가스를 흡입하는 역할을 한다.

상기 배출 파이프(11)는 상기 터보차저 하우징(3)의 엔진(10)측에 구비되어 압축된 블로우바이 가스를 엔진(10)에 직접 배출하는 역할을 한다.

상기 흡입 파이프(9)를 통과한 블로우바이 가스는 상기 터보차저 하우징(3)의 내측과 격벽(8) 사이에 형성된 통로를 통해 상기 배출 파이프(11)로 배출된다.

즉, 상기 배출 파이프(11)는 엔진(10)과 직접연결되어 배출 파이프(11)에서 배출된 블로우바이 가스가 인터쿨러(12)를 거치지 않고 엔진(10)에 직접 공급되게 하는 것이다.

그러므로, 상기의 구성으로 이루어진 상기 터보차저(1)는 에어 클리너에서 공급된 흡입공기와 엔진(10)의 크랭크 케이스에서 공급된 블로우바이 가스가 서로 다른 경로를 통하여 엔진(10)에 다시 유입된다.

우선, 상기 터보차저(1)의 공기흡입 파이프(7)에 흡입공기가 유입되면, 상기 압축기 임펠러(2)와 격벽(8)이 이루는 공간에서 고온으로 압축되어 상기 인터쿨러(12)에 공급되고, 상기 인터쿨러(12)에 의해 냉각된 압축공기는 상기 엔진(10)에서 연소되어 고온의 배기가스 상태로 상기 터보차저(1)의 터빈 하우징(6)으로 유입되며, 상기 터빈 하우징(6)에 설치된 상기 터빈 임펠러(5)에 의해 외부로 배출된다.

한편, 상기 터보차저(1)의 흡입 파이프(9)에 블로우바이 가스가 유입되면, 상기 터보차저 하우징(3)과 격벽(8)이 이루는 공간에서 고온으로 압축되어 상기 배출 파이프(11)를 통해 상기 엔진(10)에 직접 공급되고, 상기 고온 압축의 블로우바이 가스는 상기 엔진(10)에서 연소되어 고온의 배기가스 상태로 상기 터보차저(1)의 터빈 하우징(6)으로 유입되며, 상기 터빈 하우징(6)에 설치된 상기 터빈 임펠러(5)에 의해 외부로 배출된다.

여기서, 상기 터보차저 하우징(3)의 내부로 유입되는 블로우바이 가스의 유로를 도 3을 참조로 설명하면, 상기 격벽(8)을 통해 상기 압축기 임펠러(2)와 터보차저 하우징(3) 사이의 압축실 공간이 구획되고, 상기 압축기 임펠러(2)의 외측과 격벽(8)이 이루는 공간에는 흡입공기가 유입되어 고온으로 압축된 상태로 상기 인터쿨러(12)에 공급된다.

상기 격벽(8)과 상기 터보차저 하우징(3)의 내측이 이루는 공간에는 상기 블로우바이 가스가 유입되어 고온으로 압축되고, 이렇게 압축된 블로우바이 가스는 상기 배출 파이프(11)와 연결된 별도의 파이프를 통해 상기 인터쿨러(12) 후단 또는 엔진(10)의 흡기 매니폴드로 들어가게 된다.

이때 상기 블로우바이 가스의 압력은 상기 인터쿨러(12)를 지난 흡입공기의 압력 보다 높기 때문에 자연스럽게 유입될 수 있다.

그리고, 상기 블로우바이 가스가 압축되면 그 온도가 매우 높아지기 때문에 필요에 따라 열교환기(13)를 설치하여 블로우바이 가스를 냉각시킬 수 있다.

상기 열교환기(13)는 블로우바이 가스가 대기와 열교환할 수 있도록 긴 금속 파이프나 핀(Fin)이 달려있는 파이프를 이용하여 블로우바이 가스를 냉각시킬 수 있다.

따라서, 상기 터보차저(1)에 유입되는 블로우바이 가스를 별도의 통로를 통해 인터쿨러(12)를 거치지 않고 직접 엔진(10)에 공급함으로써 인터쿨러(12)를 보호함은 물론 엔진(10)에 무리가 가해지는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저에 의하면, 블로우바이 가스가 인터쿨러를 통과하지 않고 직접 엔진에 유입되기 때문에 블로우바이 가스에 포함된 카본에 의해 인터쿨러가 오염되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 인터쿨러를 포함한 엔진의 내구성을 향상시킴과 아울러 엔진의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 내부에 압축기 임펠러(2)를 수용하는 터보차저 하우징(3)과 상기 압축기 임펠러(2)에 축(3)과 베어링(4)을 매개로 연결된 터빈 임펠러(5)를 수용하는 터빈 하우징(6)으로 이루어진 엔진의 터보차저에 있어서,

   상기 터보차저 하우징(3)의 일측에 에어 클리너로부터 공급되는 공기를 흡입하는 공기흡입 파이프(7)가 연결설치되고,

   상기 터보차저 하우징(3)의 내측과 상기 압축기 임펠러(2)의 외측이 이루는 압축실을 구획하는 격벽(8)이 터보차저 하우징(3)의 내측에 설치되며,

   상기 공기흡입 파이프(7)의 인접부에 엔진(10)의 크랭크 케이스로부터 공급되는 블로우바이 가스를 흡입하는 흡입 파이프(9)가 별도의 통로를 이루면서 설치되고,

   상기 터보차저 하우징(3)과 연결되는 엔진(10)측에는 블로우바이 가스를 배출시키는 배출 파이프(11)가 구비되며,

   상기 흡입 파이프(9)를 통과한 블로우바이 가스는 상기 터보차저 하우징(3)의 내측과 격벽(8) 사이에 형성된 통로를 통해 상기 배출 파이프(11)로 배출되는 것을 특징으로 하는 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배출 파이프(11)는 엔진(10)과 직접연결되어 배출 파이프(11)에서 배출 된 블로우바이 가스가 엔진(10)에 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 배출 파이프(11)에는 압축된 블로우바이 가스의 냉각을 위한 열교환기(13)가 설치된 것을 특징으로 하는 엔진의 블로우바이 가스 압축용 터보차저.

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