KR101236635B1 - 맥동 감쇠 챔버를 포함하는 내연기관용 터보차저 장치 - Google Patents

맥동 감쇠 챔버를 포함하는 내연기관용 터보차저 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내연 기관(4)의 배기 가스(3)에 의해 터빈(2)이 구동되고 이 터빈(2)에 의해 구동되는 압축기(6)로 내연기관의 흡기를 압축시키는 터보컴프레서(1)와, 상기 압축기(6)의 출구(10)를 내연 기관(4)에 대한 흡기 매니폴드(8)에 연결하는 흡기 덕트(7)를 포함하며, 상기 흡기 덕트(7)는 압축기(6)의 출구에서 발생하는 맥동을 감쇠시키기 위한 감쇠 챔버(9a)를 갖고 있는 것인 내연 기관(4)용 터보차저 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 감쇠 챔버(9a)가 압축기(6)의 출구(10)에 직접 연결되는 것을 특징으로 한다.
내연 기관, 압력 맥동, 감쇠 챔버, 과급, 압축기

Description

맥동 감쇠 챔버를 포함하는 내연기관용 터보차저 장치{DEVICE FOR TURBOCHARGING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A PULSATION DAMPING CHAMBER}
본 발명은 압축기 출구에서 발생하는 맥동을 감쇠시키기 위한 챔버를 포함하는 내연기관용 터보차저 장치에 관한 것이다.
그러한 형태의 장치는 특히 특허 출원 JP57049021 및 12330280에 개시되어 있다.
이들 특허 출원에서는, 압축기의 출구를 내연기관의 흡기 매니폴드에 연결하는 흡기 덕트의 중간쯤에 제1 감쇠 챔버가 위치한다.
또한, 1개 또는 2개의 다른 감쇠 챔버가 압축기와 제1 감쇠 챔버 사이에 위치하는 흡기 덕트 구역에 연결된 덕트 상에 배치되어 있다.
그러한 챔버는 감쇠와 공진 효과의 상호 작용에 의해 흡기 덕트에서의 압력 맥동의 진폭을 감소시킨다.
첨부된 도 1 및 도 2에는 본 발명에 가장 근사한 종래 기술이 도시되어 있다.
도 1에서, 도면 부호 1은 내연기관(4)의 배기 덕트(3)에서 흐르는 가스에 의 해 구동되는 터빈(2)을 포함하는 터보차저(turbocharger)를 나타낸다.
터빈(2)은 내연기관(4)의 흡기 매니폴드(8)에 연결된 흡기 덕트(7) 안으로 압축 공기를 보내는 압축기(6)의 로터(5)를 구동한다.
흡기 덕트(7)는 그 경로 상에 도 2에 상세히 나타낸 구조를 갖는 챔버(9)를 포함하고 있다.
흡기 덕트(7)를 압축기(6)의 출구 단부편(10)에 보다 용이하게 설치하도록 하기 위해, 덕트(7)의 단부(11)는 유지 클립(19)을 포함한 스냅 피팅(snap-fitting) 수단에 의해 출구 단부편(10)의 둘레에 부착된다.
감쇠 챔버(9)는 흡기 덕트(7)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원통형 내벽(13)을 둘러싸는 원통형 외벽(12)을 포함한다.
원통형 벽(12, 13) 사이에는 파티션(16)에 의해 서로 분리된 2개의 환형 공간(14, 15)이 생성된다. 각 공간(14, 15)은 환형 슬롯(17, 18)을 통해 덕트(7)의 내부로 개방되어 있다.
감쇠 챔버 조립체는 여러 부재를 함께 용접하여 이루어진다.
도 2에서는 압축기(6)의 출구 단부편(10) 둘레에 흡기 덕트(7)의 단부(11)를 스냅 피팅하는 것을 상세하고 도시하고 있다.
덕트(7)의 단부(11)는 압축기를 향해 넓게 벌어지는 형상을 갖는 것으로서, 압축기의 출구 단부편(10)을 둘러싸는 슬리브(23)의 단부에 놓여지는 환형 견부(24)를 포함하고 있다.
덕트(7)의 넓게 벌어지는 단부(11)는 유지 클립(19)에 의해 슬리브(23)에 스 냅 피팅된다. 단부(11)와 슬리브(23) 사이에는 시일(20, 21)이 삽입된다.
본 발명의 목적은 감쇠 챔버의 효율성을 개선하면서도 구조를 단순화시킴으로써 전술한 공지의 장치를 향상시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 내연 기관의 배기 가스에 의해 터빈이 구동되고 이 터빈에 의해 구동되는 압축기로 내연기관의 흡기를 압축시키는 터보컴프레서와, 상기 압축기의 출구를 내연 기관에 대한 흡기 매니폴드에 연결하는 흡기 덕트를 포함하며, 상기 흡기 덕트는 압축기의 출구에서 발생하는 맥동을 감쇠시키기 위한 감쇠 챔버를 갖고 있는 것인 내연 기관용 터보차저 장치로서, 감쇠 챔버가 압축기의 출구에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치가 제공된다.
이러한 구성은 감쇠 챔버의 효율성을 향상시키면서 구조를 단순화시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 감쇠 챔버는 압축기의 출구에 연결된 출구 단부편을 부분적으로 둘러싼다.
바람직하게는, 상기 감쇠 챔버는 원통형 외벽과 내벽을 포함하며, 이들 외벽과 내벽 사이에 연속하는 2개의 환형 공간이 형성되며, 이들 환형 공간의 중 하나 환형 공간의 내벽이 압축기의 출구 단부편을 둘러싼다.
따라서, 내벽은 압축기의 출구 단부편 둘레에 맞는 흡기 덕트의 단부를 형성하여, 터보차저 장치의 구조를 단순화시킨다.
본 발명의 특별한 다른 특징들은 다음과 같다.
- 상기 감쇠 챔버는 실질적으로 그 중간에 위치하는 반경 방향 평면에 파티션을 포함하며, 이 파티션은 압축기의 출구에 연결되는 출구 단부편의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원형 중앙 개구를 갖고 있으며,
- 상기 중앙 개구는 감쇠 챔버의 외벽과 함께 환형 공간을 획정하는 관형 덕트에 의해 단부편과는 반대 방향으로 연장되며, 상기 환형 공간은 감쇠 챔버를 흡기 덕트와 연결하기 위한 영역과 관형 덕트의 자유단 사이에 형성된 환형 개구를 통해 흡기 덕트를 향해 개방되고,
- 상기 감쇠 챔버는 감쇠 챔버를 압축기의 출구와 연결하기 위한 영역과 환형 파티션 사이에서 연장하는 영역에 다른 환형 공간을 갖고 있으며,
- 상기 다른 환형 공간은 원형 개구의 가장자리에 인접하는 원형 슬롯을 통해 압축기의 출구 단부편의 축선을 향해 반경 방향으로 개방되고,
- 상기 압축기의 출구 단부편은 그 압축기의 출구 단부편의 둘레에 부착된 슬리브에 의해 환형으로 둘러싸여 있으며, 상기 흡기 덕트와는 반대측에 있는 감쇠 챔버의 외벽의 단부가 슬리브 둘레에 스냅 피팅되며,
- 상기 슬리브는 관형 부재에 의해 둘러싸이며, 이 관형 부재의 일단부는 출구 단부편의 출구 가장자리 상에 놓여지는 림(rim)을 포함하고, 상기 관형 부재의 다른 단부는 출구 단부편과 이에 인접하는 감쇠 챔버의 외벽의 단부 사이에 삽입되어, 감쇠 챔버의 외벽의 단부를 슬리브에 스냅 피팅하는 데에 사용된 수단에 의해 슬리브에 부착된다.
본 발명의 기타 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명에서 더 명확히 드러날 것이다.
첨부 도면에서는 비한정적인 예를 제시한다.
도 1은 공지의 감쇠 챔버를 포함하는 터보차저 장치의 개략적인 종단면도이며,
도 2는 감쇠 챔버의 세부 구조와 압축기의 출구에 대한 흡기 덕트의 연결부의 세부 구조를 보여주고 있는 도 1에 따른 장치의 부분도이고,
도 3은 본 발명에 따른 장치를 보여주고 있는 도 1과 유사한 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른 장치의 감쇠 챔버 및 이 감쇠 챔버를 압축기의 출구에 직접 연결하는 것을 보여주고 있는 도 2와 유사한 도면이다.
도 3에서, 도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호로 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 내연기관(4)의 터보차저 장치는, 내연기관(4)의 배기 가스(3)에 의해 터빈(2)이 구동되고 이 터빈(2)에 의해 구동되는 압축기(6)의 로터로 내연기관의 흡기를 압축하는 터보컴프레서(1)를 포함한다.
압축기(6)의 출구 단부편(10)을 내연기관(4)에 대한 흡기 매니폴드(8)에 연결하는 흡기 덕트(7)가 압축기(6)의 출구에서 발생하는 맥동을 감쇠시키기 위한 챔버(9a)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 그러한 감쇠 챔버(9a)는 압축기(6)의 출구 단부편(10)에 직접 연결된다.
도 3 및 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 감쇠 챔버(9a)는 압축기(6)의 출구에 연결된 출구 단부편(10)을 부분적으로 둘러싼다.
도 1 및 도 2의 경우와 같이, 감쇠 챔버(9a)는 원통형 외벽(12a)과 내벽(13a, 13b)을 포함하며, 이들 외벽과 내벽 사이에 2개의 연속하는 환형 공간(14a, 15a)이 형성된다.
도 3 및 도 4의 경우, 환형 공간(14a)의 내벽(13a)은 압축기의 출구 단부편(10)을 거의 전체적으로 둘러싼다.
감쇠 챔버(9a)는 실질적으로 그 중간에 위치하는 반경 방향 평면에 파티션(16a)을 포함하며, 이 파티션(16a)은 압축기의 출구에 연결된 출구 단부편(10)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원형 중앙 개구(20a)를 갖고 있다.
이 중앙 개구(20a)는 감쇠 챔버(9a)의 외벽(12a)과 함께 환형 공간(15a)을 획정하는 관형 덕트(13b)에 의해 출구 단부편(10)과는 반대 방향으로 연장된다.
환형 공간(15a)은 챔버(9a)를 흡기 덕트(7)와 연결하기 위한 영역(21)과 관형 덕트(13b)의 자유단 사이에 형성된 환형 개구(18a)를 통해 흡기 덕트(7)를 향해 개방되어 있다.
도 4에서는 관형 덕트(13b)가 그 중앙의 흡기 개구(20a)로부터 상기 반대 방향으로 넓게 벌어지는 형상을 갖는 것을 나타내고 있다.
또한, 감쇠 챔버(9a)는 감쇠 챔버(9a)를 압축기의 출구와 연결하기 위한 영역(22)과 환형 파티션(16a) 사이에서 연장하는 영역에 환형 공간(14a)을 갖고 있다.
이 환형 공간(14a)은 파티션(16a)의 원형 개구(20a)의 가장자리에 인접하는 원형 슬롯(17a)을 통해 압축기의 출구 단부편(10)의 축선을 향해 반경 방향으로 개방되어 있다.
도 4에서는 또한 압축기의 출구 단부편(10)이 그 압축기의 출구 단부편(10)의 둘레에 부착된 슬리브(23a)에 의해 환형으로 둘러싸여 있는 것을 나타내고 있다.
게다가, 흡기 덕트(7)와는 반대측에 있는 챔버(9a)의 외벽(12a)의 단부(22)가 슬리브(23a) 둘레에 스냅 피팅되어 있다.
또한, 슬리브(23a)는 챔버(9a)의 내부 공간(14a)의 내벽(13a)으로 이루어진 관형 부재에 의해 둘러싸여 있다.
그러한 내벽(13a)의 단부 중 하나는 출구 단부편(10)의 출구 가장자리 상에 놓여지는 림(rim)(24a)을 포함한다.
내벽(13a)의 다른 단부는 슬리브(23a)와 이에 인접하는 챔버(9a)의 외벽(12a)의 단부(22) 사이에 삽입되어, 챔버(9a)의 외벽(12a)의 단부를 슬리브(23a)에 스냅 피팅하는 데에 사용된 클립(19a)을 포함하는 수단에 의해 슬리브(23a)에 부착된다.
도 2의 경우와 같이, 다수의 시일이 공간(14a)을 획정하는 벽(13a)과 슬리브(23a) 사이에 삽입된다.
도 3 및 도 4에 따른 장치는 도 1 및 도 2의 장치에 비해 다음과 같은 주요 이점을 갖는다.
도 3 및 도 4의 장치는 주로 챔버(9a)의 내벽(13a)이 압축기의 출구 단부편(10)을 둘러싸는 슬리브(23a)에 스냅 피팅될 수 있도록 형성된다는 점에서 제조하는 데에 비용이 덜 든다.
따라서, 내벽(13a)이 도 1 및 도 2에 도시한 장치의 2개의 벽(13, 11)을 대체하기 때문에 그 내벽(13a)은 이중 기능을 갖는다.
또한, 챔버(9a)의 다른 내벽(13b)은 파티션(16a)과 (도 4에 도시한 바와 같이) 단일체로 제조할 수 있어, 용접 개소를 감소시킨다.
게다가, 감쇠 챔버(9a)는 가능한 압축기 가까이에 배치되기 때문에, 그 효율성의 개선이 이루어지며, 내연기관의 흡기 매니폴드와 압축기 사이에 필요한 공간의 감소가 달성된다.

Claims (10)

  1. 내연 기관(4)용 터보차저 장치에 있어서,
    내연 기관(4)의 배기 가스(3)에 의해 터빈(2)이 구동되고 이 터빈(2)에 의해 구동되는 압축기(6)로 내연기관의 흡기를 압축시키는 터보컴프레서(1)와, 상기 압축기(6)의 출구 단부편(10)을 내연 기관(4)에 대한 흡기 매니폴드(8)에 연결하는 흡기 덕트(7)를 포함하며, 상기 흡기 덕트(7)는 압축기(6)의 출구에서 발생하는 맥동을 감쇠시키기 위한 감쇠 챔버(9a)를 갖고 있고,
    상기 감쇠 챔버(9a)는 압축기(6)의 출구 단부편(10)에 직접 연결되며,
    상기 감쇠 챔버(9a)는 압축기(6)의 출구에 연결된 출구 단부편(10)을 부분적으로 둘러싸고,
    상기 감쇠 챔버(9a)는 원통형 외벽(12a)과 내벽(13a, 13b)을 포함하며, 이들 외벽과 내벽 사이에 2개의 연속하는 환형 공간(14a, 15a)이 형성되고, 이들 환형 공간 중 한 환형 공간(14a)의 내벽(13a)이 압축기의 출구 단부편(10)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 챔버(9a)는 실질적으로 그 중간에 위치하는 반경 방향 평면에 파티션(16a)을 포함하며, 이 파티션(16a)은 압축기의 출구에 연결되는 출구 단부편(10)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원형 중앙 개구(20a)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중앙 개구(20a)는 감쇠 챔버(9a)의 외벽(12a)과 함께 환형 공간(15a)을 획정하는 관형 덕트(13b)에 의해 출구 단부편(10)과는 반대 방향으로 연장되며, 상기 환형 공간(15a)은 감쇠 챔버(9a)를 흡기 덕트(7)와 연결하기 위한 영역(21)과 관형 덕트(13b)의 자유단 사이에 형성된 환형 개구(18a)를 통해 흡기 덕트(7)를 향해 개방되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 관형 덕트(13b)는 그 중앙 개구에 대해 반대 방향으로 넓게 벌어지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 감쇠 챔버(9a)는 감쇠 챔버(9a)를 압축기의 출구와 연결하기 위한 영역(22)과 환형 파티션(16a) 사이에서 연장하는 영역에 다른 환형 공간(14a)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다른 환형 공간(14a)은 원형 중앙 개구(20a)의 가장자리에 인접하는 원형 슬롯(17a)을 통해 압축기의 출구 단부편(10)의 축선을 향해 반경 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 압축기의 출구 단부편(10)은 그 압축기의 출구 단부편(10)의 둘레에 부착된 슬리브(23a)에 의해 환형으로 둘러싸여 있으며, 상기 흡기 덕트(7)와는 반대측에 있는 감쇠 챔버(9a)의 외벽(12a)의 단부(22)가 슬리브(23a) 둘레에 스냅 피팅(snap-fitting)되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 슬리브(23a)는 관형 부재에 의해 둘러싸이며, 이 관형 부재의 일단부는 출구 단부편(10)의 출구 가장자리 상에 놓여지는 림(24a)을 포함하고, 상기 관형 부재의 다른 단부는 출구 단부편과 이에 인접하는 감쇠 챔버(9a)의 외벽(12a)의 단부(22) 사이에 삽입되어, 감쇠 챔버(9a)의 외벽(12a)의 단부를 슬리브(23a)에 스냅 피팅하는 데에 사용된 수단에 의해 슬리브(23a)에 부착되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 터보차저 장치.
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