KR101761826B1 - Air reflux delay compressor housing for turbocharger - Google Patents

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KR101761826B1 KR1020150134587A KR20150134587A KR101761826B1 KR 101761826 B1 KR101761826 B1 KR 101761826B1 KR 1020150134587 A KR1020150134587 A KR 1020150134587A KR 20150134587 A KR20150134587 A KR 20150134587A KR 101761826 B1 KR101761826 B1 KR 101761826B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공기가 입구부(10)를 통하여 유로(20)로 유입되고, 유입된 공기를 압축시키는 컴프레서 휠(30)을 포함하는 터보차저용 컴프레서 하우징에 있어서, 상기 유로(20)는 상기 입구부(10)부터 상기 컴프레서 휠 입구(40) 사이에서 최소 단면적이 존재하고, 최소 단면적을 기준으로 상류 측과 하류 측으로 각각 단면적이 증가한다.In the compressor housing for a turbocharger, in which air according to an embodiment of the present invention is introduced into the oil passage 20 through the inlet portion 10 and compresses the introduced air, 20 have a minimum cross-sectional area between the inlet 10 and the compressor wheel inlet 40, and the sectional area increases upstream and downstream with respect to the minimum cross-sectional area.

Description

터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징 {AIR REFLUX DELAY COMPRESSOR HOUSING FOR TURBOCHARGER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air return delay compressor for a turbocharger,

본 발명은 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징에 관한 것으로써, 구체적으로는 컴프레서 하우징 입구 부근의 가공 형상을 변경하여 서지영역에서의 역류되는 유동을 지연시키는 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger air-backlash delay compressor housing, and more particularly, to a turbocharger air-backlash delay compressor housing for delaying the flow back in the surge region by changing the machining shape in the vicinity of the compressor housing inlet .

터보차저는 엔진의 출력을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로써, 샤프트의 일단에는 터빈 휠이, 샤프트의 타단에는 컴프레서 휠이 일체로 회전될 수 있도록 장착되어 있다. 엔진에서 배출되는 배기가스가 터빈을 감싸고 있는 터빈 하우징으로 유입되어 터빈 휠을 고속으로 회전시키고, 이로 인하여 샤프트와 컴프레서 휠이 함께 회전하면서 컴프레서 휠을 감싸고 있는 컴프레서 하우징을 통해 압축된 공기가 토출된다. 이렇게 가압된 공기가 연소실로 보내지게 되고, 이는 엔진의 충진효율을 향상시키고 출력을 증대시킨다.The turbocharger is used to improve the output of the engine. The turbine wheel is mounted on one end of the shaft and the compressor wheel is integrally rotatable on the other end of the shaft. Exhaust gas discharged from the engine flows into a turbine housing surrounding the turbine to rotate the turbine wheel at a high speed so that the shaft and the compressor wheel rotate together to discharge the compressed air through the compressor housing surrounding the compressor wheel. This pressurized air is sent to the combustion chamber, which improves the filling efficiency of the engine and increases the output.

특히 차량용으로 사용되는 원심식 컴프레서는 엔진의 실린더에 압축된 공기를 넣어주는 역할을 한다. 터보차저가 장착된 엔진의 저속구간(최근에는 1500rpm 이하)에서는 배기가스 에너지를 모두 터빈이 사용하여 컴프레서의 압축일을 만들게 되는데, 만약 엔진 저속구간의 출력을 상승시키기 위해서는 컴프레서는 더 많은 압축일을 하여야 한다. 그러나, 동일 유량에서 더 많은 압축일을 할 경우에 서지 영역으로 들어가게 되면서 큰 소음을 동반하게 되어 컴프레서 사용이 불가능한 문제점이 발생하게 된다. 이러한 경우, 서지 마진(Surge Margin)이 더 넓은 컴프레서라면 엔진의 저속출력을 향상시키는데 기여하게 된다. In particular, centrifugal compressors used for automobiles serve to feed compressed air into the cylinder of the engine. In a low-speed section of a turbocharged engine (less than 1500 rpm in recent years), the exhaust gas energy is all used by the turbine to make the compression work of the compressor. If the engine is to increase the output of the engine, shall. However, when more compression work is performed at the same flow rate, the compressor enters the surge region, accompanied by a loud noises, resulting in a problem that the compressor can not be used. In this case, if the surge margin is a wider compressor, it contributes to improving the low-speed output of the engine.

한국공개특허공보 제10-2012-0107776호Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0107776

본 발명의 일 실시예에 따른 컴프레서 하우징 입구부 가공 형상을 변경하여 서지영역에서의 역류되는 유동을 지연시키는 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징을 제공한다.There is provided an air-flow reverse delay compressor housing for a turbocharger that changes the processing shape of the compressor housing inlet portion according to an embodiment of the present invention to delay the reverse flow in the surge region.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 공기가 입구부를 통하여 유로로 유입되고, 유입된 공기를 압축시키는 컴프레서 휠을 포함하는 터보차저용 컴프레서 하우징에 있어서, 상기 유로는 상기 입구부부터 컴프레서 휠 입구 사이에서 최소 단면적이 존재하고, 상기 최소 단면적을 기준으로 상류 측과 하류 측으로 각각 단면적이 증가하고, 상기 컴프레서 휠과 상기 컴프레서 하우징 사이의 틈을 통해 역류하는 공기의 유동은 상기 컴프레서 휠 입구와 상기 최소 단면적 사이에서 정체되어 역류가 지연되되, 상기 최소 단면적은 하기 수식으로 정의된다.

Figure 112017031631680-pat00019

Figure 112017031631680-pat00020

(A0 : 최소 단면적; B: 1.1 ≤ B ≤ 1.2; Ath: 컴프레서 휠 입구 목넓이; D1: 컴프레서 휠 입구측에 배치된 컴프레서 휠의 선단부의 바깥지름; CL1: D1과 동일직선 상에 있는 컴프레서 휠과 컴프레서 하우징 사이의 간격; A_CL1: CL1에 대한 단면적)The present invention relates to a compressor housing for a turbocharger which includes a compressor wheel for introducing air into an oil passage through an inlet portion and for compressing the introduced air, wherein the oil passage has a minimum cross-sectional area between the inlet portion and the compressor wheel inlet, Sectional area increases upstream and downstream relative to the minimum cross-sectional area, and the flow of air flowing back through the gap between the compressor wheel and the compressor housing is stagnated between the inlet of the compressor wheel and the minimum cross-sectional area, The minimum cross-sectional area is defined by the following equation.
Figure 112017031631680-pat00019

Figure 112017031631680-pat00020

(A 0: minimum cross-sectional area; B: 1.1 ≤ B ≤ 1.2 ; A th: compressor wheel inlet throat area; D 1: the outer diameter of the distal end portion of a compressor wheel disposed in the compressor wheel inlet; CL 1: D 1 and the straight line The distance between the compressor wheel on the compressor housing and the compressor housing, A_CL 1 : the cross-sectional area for CL 1 )

상기 최소 단면적은 상기 컴프레서 휠 입구의 목넓이(Throat Area)보다 크게 설계될 수 있다.The minimum cross-sectional area may be designed to be larger than the throat area of the compressor wheel inlet.

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본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징은 컴프레서 휠 입구 부근의 가공 형상이 변경되어 서지영역에서의 역류되는 유동을 지연시키고, 효율이 상승하는 효과가 있다. The air-backlash delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention has an effect of delaying the flow backward in the surge region and increasing the efficiency by changing the processing shape in the vicinity of the compressor wheel inlet.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 입구부 형상을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 종래 기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 단면도이다.
도 3은 종래 기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 격자 형상을 나타낸 단면도이다.
도 4는 종래기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 입체 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 목넓이(Ath ,Throat Area)의 개념을 설명하기 위한 단면도 및 사시도이다.
도 6은 종래기술에 따른 정압 분포 및 속도 벡터를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 정압 분포 및 속도 벡터의 단면도이다.
도 8은 종래기술에 따른 정압 분포 및 속도 벡터를 나타내는 압력 수치가 표기된 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 정압 분포 및 속도 벡터를 나타내는 압력 수치가 표기된 단면도이다.
도 10은 종래기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 컴프레서 휠 내부의 정압 및 마하수 분포를 나타내는 단면도이다.
도 11은 종래기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b) 내에서 컴프레서 휠 1mm 전단에서의 유동 분포(정압, 마하수, 축방향 유속분포)를 나타내는 단면도이다.
도 12는 종래 기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 서지 부근의 압력비 분포 및 각 서지점에서의 효율을 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a sectional view for explaining the shape of an inlet of an air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the air-backflow delay compressor housing (b) for a turbocharger according to the prior art (a) and an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the lattice shape of the air-backflow delay compressor housing (b) for a turbocharger according to the prior art (a) and an embodiment of the present invention.
4 is a three-dimensional sectional view of the air-backflow delay compressor housing (b) for a turbocharger according to the prior art (a) and one embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view and a perspective view for explaining the concept of a throttle area (A th , Throat Area) of the air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a static pressure distribution and a velocity vector according to the prior art.
7 is a cross-sectional view of the static pressure distribution and velocity vector of the air-backlash delay compressor housing for a turbocharger in accordance with one embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a pressure value indicating a static pressure distribution and a velocity vector according to the prior art.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a pressure value representing a static pressure distribution and a velocity vector of the air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing static pressure and Mach number distribution inside the compressor wheel of the air-backlash delay compressor housing (b) for the turbocharger according to the prior art (a) and one embodiment of the present invention.
11 shows the flow distribution (static pressure, Mach number, axial flow velocity distribution) at the front end of the compressor wheel 1 mm in the air backflow delay compressor housing b of the turbocharger according to the prior art (a) and one embodiment of the present invention Sectional view.
12 is a graph showing the pressure ratio distribution near the surge of the conventional art (a) and the air backflow delay compressor housing (b) for a turbocharger according to the embodiment of the present invention, and efficiency at each standing position.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하. 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 역류현상을 설명하기 위한 단면도이다. Below. 1 to 12, a description will be given of a turbocharger air-backflow delay compressor housing according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a backflow phenomenon of an air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, CL1 은 컴프레서 휠의 회전을 위하여 빈 공간으로 존재하고, 컴프레서 휠의 회전으로 인하여 P2 > P1의 관계가 성립되는 경우 P2의 압력이 높아짐으로 인하여 CL1 의 빈 공간을 통하여 P1 방향으로 유체가 이동하려는 현상이 일어나게 된다. 이와 같이 휠 내부유동에서 역류가 발생하는 경우, 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징 입구 형상을 변경함에 의하여 역류범위가 좁아지게 하여 서지(Surge) 현상을 지연시킬 수 있게 된다. Referring to Figure 1, CL 1 are when present in the free space for rotation of the compressor wheel, and due to the rotation of the compressor wheel is satisfied the relationship P2> P1 pressure P2 is due to the increased through an open area of CL 1 The phenomenon that the fluid moves in the direction of P1 occurs. In this case, when the reverse flow occurs in the inner flow of the wheel, the reverse flow range is narrowed by changing the shape of the inlet of the air backflow delay compressor housing for the turbocharger, and the surge phenomenon can be delayed.

도 2는 종래 기술 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an air-backlash delay compressor housing for a turbocharger in accordance with the prior art and one embodiment of the present invention.

도 3은 종래 기술 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 격자형상을 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating the lattice shape of the air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to the prior art and one embodiment of the present invention.

컴프레서 휠(30)은 회전이 가능하도록 컴프레서 하우징과 일정한 틈(Gap)을 가지고 있으며, 이러한 틈은 컴프레서 휠(30) 입구 끝단(Blade Tip)에서 유동 박리를 만들게 되어 효율 저하를 발생시킨다. 또한, 이러한 틈은 압축일을 하지 못하는 빈 공간과 같아서 컴프레서 출구의 압력이 높아질 경우 입구로 역류하는 통로가 되기도 한다. 도 3은 이러한 컴프레서 출구로부터 이러한 틈을 통해 역류되는 유동에 변화를 주기 위한 방안이다.The compressor wheel 30 has a constant gap with the compressor housing to allow rotation and this gap creates a flow separation at the inlet end of the compressor wheel 30 resulting in an efficiency drop. In addition, such a gap is the same as an empty space that can not be compressed, and thus becomes a passage that flows back to the inlet when the pressure at the compressor outlet is increased. Fig. 3 is a scheme for giving a change to the flow back through this gap from this compressor outlet.

도 3을 참조하면, 종래 기술은 컴프레서 휠(30)의 축방향 단면을 기준으로 상기 유로의 내측 상부의 선이 특별한 곡선 없이 직선으로 컴프레서 휠(30)과 연결된다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 형상은 컴프레서 휠(30)의 축방향 단면을 기준으로 입구부(10)부터 상기 유로의 내측 상부의 선이 급격하게 하향하다가 컴프레서 휠 입구로 들어가는 유로 직전에 급격한 상향을 하도록 단면적 변화를 주었다. Referring to FIG. 3, in the prior art, a line on the inner upper side of the oil passage is connected to the compressor wheel 30 in a straight line without a special curve, with respect to the axial cross section of the compressor wheel 30. The shape of the air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention is such that the line from the inlet portion 10 to the inner upper portion of the flow passage is sharply lowered from the axial cross section of the compressor wheel 30 And gave a change in cross-sectional area to make a sudden upward just before the flow into the compressor wheel inlet.

즉, 공기가 입구부(10)를 통하여 유로(20)로 유입되고, 유입된 공기를 압축시키는 컴프레서 휠(30)을 포함하는 터보차저용 컴프레서 하우징에 있어서, 유로(20)는 입구부(10)부터 컴프레서 휠 입구(40) 사이에서 최소 단면적이 존재하고, 최소 단면적을 기준으로 상류 측과 하류 측으로 각각 단면적이 증가하는 것이 바람직하다. In other words, in a compressor housing for a turbocharger that includes a compressor wheel 30 for introducing air into an oil passage 20 through an inlet portion 10 and compressing the introduced air, the oil passage 20 is formed in an inlet portion 10 ) To the compressor wheel inlet 40, and the sectional area increases toward the upstream side and the downstream side with respect to the minimum cross-sectional area.

또한, 최소 단면적은 상기 컴프레서 휠 입구의 목넓이(Ath, Throat Area)보다 크게 설계되는 것이 바람직하다. 최소 단면적이 컴프레서 휠 입구에서 생기는 목넓이보다 크게 설계될 경우 최대유량이 줄어들지 않게 하는 효과가 있다. In addition, the minimum cross-section is preferably designed larger than the throat width of the entrance to the compressor wheel (A th, Throat Area). If the minimum cross-sectional area is designed to be larger than the neck width at the inlet of the compressor wheel, it has the effect of preventing the maximum flow rate from decreasing.

도 4는 종래기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 입체 단면도이다.4 is a three-dimensional sectional view of the air-backflow delay compressor housing (b) for a turbocharger according to the prior art (a) and one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 목넓이(Ath ,Throat Area)의 개념을 설명하기 위한 단면도 및 사시도이다.5 is a cross-sectional view and a perspective view for explaining the concept of a throttle area (A th , Throat Area) of the air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 최소 단면적(A0)은 하기 수식으로 정의될 수 있다.4 and 5, the minimum cross-sectional area A 0 can be defined by the following equation.

Figure 112015092767540-pat00003
Figure 112015092767540-pat00003

Figure 112015092767540-pat00004
Figure 112015092767540-pat00004

(A0 : 최소 단면적; B: 1.1 ≤ B ≤ 1.2; Ath: 컴프레서 휠 입구 목넓이; D1: 컴프레서 휠 입구측에 배치된 컴프레서 휠의 선단부의 바깥지름; CL1: D1과 동일직선 상에 있는 컴프레서 휠과 컴프레서 하우징 사이의 간격; A_CL1: CL1에 대한 단면적)(A 0: minimum cross-sectional area; B: 1.1 ≤ B ≤ 1.2 ; A th: compressor wheel inlet throat area; D 1: the outer diameter of the distal end portion of a compressor wheel disposed in the compressor wheel inlet; CL 1: D 1 and the straight line The distance between the compressor wheel on the compressor housing and the compressor housing, A_CL 1 : the cross-sectional area for CL 1 )

도 6은 종래기술에 따른 정압 분포 및 속도 벡터를 나타내는 단면도이다. 6 is a cross-sectional view showing a static pressure distribution and a velocity vector according to the prior art.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 정압 분포 및 속도 벡터의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of the static pressure distribution and velocity vector of the air-backlash delay compressor housing for a turbocharger in accordance with one embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7을 참조하면, 서지(Surge)점에서의 유동은 컴프레서 휠(30)과 하우징 사이의 틈을 통하여 유동이 역류하는 현상을 보이고 있으며, 이렇게 역류하는 유동은 입구로 유입되는 유동(C1)에 의하여 그 흐름이 유입되는 유동(C1)방향으로 꺾이게 된다. 종래 기술과 비교하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 경우 그 흐름이 컴프레서 휠(30) 입구 가까이에서 꺾이는 현상을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 6 and 7, the flow at the surge point shows that the flow reverses through the gap between the compressor wheel 30 and the housing, C1 in the direction of the flow C1 into which the flow is introduced. Compared with the prior art, in the case of the air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention, the flow can be confirmed to be bent near the inlet of the compressor wheel 30.

도 8은 종래기술에 따른 정압 분포 및 속도 벡터를 나타내는 압력 수치가 표기된 단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing a pressure value indicating a static pressure distribution and a velocity vector according to the prior art.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 정압 분포 및 속도 벡터를 나타내는 압력 수치가 표기된 단면도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view showing a pressure value representing a static pressure distribution and a velocity vector of the air-backflow delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention.

도 10은 종래기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 컴프레서 휠 내부의 정압 및 마하 수(Mach Number) 분포를 나타내는 단면도이다. 도 10을 참조하면, 마하 수 분포에서 파란 색 부분이 마하 수가 0에 가까운 정체구간(역류되는 유동은 유속이 느리기 때문에 마하 수가 0에 가깝다)에 해당되며, 유동이 컴프레서 휠 입구를 넘어 역류되는 현상이 눈에 띄게 커진 것을 확인할 수 있다. 10 is a cross-sectional view showing the static pressure and the Mach number distribution in the compressor wheel of the air-backflow delay compressor housing (b) for the turbocharger according to the prior art (a) and one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, in the machining distribution, the blue color portion corresponds to a stagnation region in which Mach number is close to zero (the reverse flow corresponds to Mach number close to 0 because of the slow flow rate), and the flow reverses over the inlet of the compressor wheel Which is significantly larger.

도 11은 종래기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b) 내에서 컴프레서 휠 1mm 전단에서의 유동 분포(정압, 마하수, 축방향 유속분포)를 나타내는 단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 경우 마하 수 분포로부터 유동이 정체되는 현상이 넓게 나타나며, 정체부근에서의 압력이 높아진 것을 확인할 수 있다. 종래 기술에 비하여 축방향 속도가 음수가 되는(역류되는) 속도가 낮아진 것(파란색이 하늘색으로 변화된 현상)을 확인할 수 있다. 11 shows the flow distribution (static pressure, Mach number, axial flow velocity distribution) at the front end of the compressor wheel 1 mm in the air backflow delay compressor housing b of the turbocharger according to the prior art (a) and one embodiment of the present invention Sectional view. Referring to FIG. 9, in the case of the air-backlash delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention, the flow is stagnated from the machining distribution, and the pressure in the vicinity of the stagnation is increased. It is possible to confirm that the speed at which the axial speed becomes negative (reverse flow) is lower than that of the conventional art (the phenomenon that the blue color changes to sky blue).

도 12는 종래 기술(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징(b)의 서지 부근의 압력비 분포 및 각 서지점에서의 효율을 나타낸 그래프이다. 도 12를 참조하면, 압력비 그래프에서 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징의 경우 유동 단면적이 급격히 축소되다가 급격히 확대되면서 역류된 유동이 컴프레서 휠 입구에서 멀리 가지 못하고 최소 단면적 위치 부근에서 차단되며, 이로 인하여 압력비 2.0 이하의 서지 마진은 증가하고 그 이상에서는 감소하는 현상을 보이며, 서지 부근에서 효율은 1~2.5% 증가한다.12 is a graph showing the pressure ratio distribution near the surge of the conventional art (a) and the air backflow delay compressor housing (b) for a turbocharger according to the embodiment of the present invention, and efficiency at each standing position. Referring to FIG. 12, in the pressure ratio graph, in the case of the air-backlash delay compressor housing for a turbocharger according to the embodiment of the present invention, the flow cross-sectional area is sharply reduced and the flow reversely flows while being distant from the compressor wheel inlet. The surge margin under the pressure ratio of 2.0 increases, and the efficiency decreases by 1 ~ 2.5% in the vicinity of the surge.

이와 같이 본 발명에 일 실시예에 따른 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징은 그 형상을 변화시켜, 효과적인 서지 마진 상승 및 서지 부근의 효율을 개선시켜 엔진 저속 성능 향상에 기여한다.As described above, according to the present invention, the air-backlash delay compressor housing for a turbocharger according to an embodiment of the present invention improves the surge margin and the efficiency near the surge by improving the shape of the compressor.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, it is to be understood that the embodiments disclosed herein are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. It should be interpreted.

10: 입구부
20: 유로
30: 컴프레서 휠
40: 컴프레서 휠 입구
10:
20: Euro
30: Compressor wheel
40: Compressor wheel inlet

Claims (3)

공기가 입구부(10)를 통하여 유로(20)로 유입되고, 유입된 공기를 압축시키는 컴프레서 휠(30)을 포함하는 터보차저용 컴프레서 하우징에 있어서,
상기 유로(20)는
상기 입구부(10)부터 컴프레서 휠 입구(40) 사이에서 최소 단면적이 존재하고, 상기 최소 단면적을 기준으로 상류 측과 하류 측으로 각각 단면적이 증가하고,
상기 컴프레서 휠(30)과 상기 컴프레서 하우징 사이의 틈을 통해 역류하는 공기의 유동은
상기 컴프레서 휠 입구(40)와 상기 최소 단면적 사이에서 정체되어 역류가 지연되되,
상기 최소 단면적은
하기 수식으로 정의되는 터보차저용 공기역류지연컴프레서 하우징.
Figure 112017031631680-pat00021

Figure 112017031631680-pat00022

(A0 : 최소 단면적; B: 1.1 ≤ B ≤ 1.2; Ath: 컴프레서 휠 입구 목넓이; D1: 컴프레서 휠 입구측에 배치된 컴프레서 휠의 선단부의 바깥지름; CL1: D1과 동일직선 상에 있는 컴프레서 휠과 컴프레서 하우징 사이의 간격; A_CL1: CL1에 대한 단면적)
And a compressor wheel (30) for introducing air into the flow path (20) through the inlet (10) and compressing the introduced air, characterized in that the compressor housing
The flow path 20
Sectional area between the inlet (10) and the compressor wheel inlet (40) exists, and the cross-sectional area increases toward the upstream side and the downstream side with respect to the minimum cross-
The flow of air back through the gap between the compressor wheel (30) and the compressor housing
Cross-sectional area between the compressor wheel inlet (40) and the minimum cross-sectional area,
The minimum cross-
Air delay delay compressor housing for a turbocharger as defined by the following equation.
Figure 112017031631680-pat00021

Figure 112017031631680-pat00022

(A 0: minimum cross-sectional area; B: 1.1 ≤ B ≤ 1.2 ; A th: compressor wheel inlet throat area; D 1: the outer diameter of the distal end portion of a compressor wheel disposed in the compressor wheel inlet; CL 1: D 1 and the straight line The distance between the compressor wheel on the compressor housing and the compressor housing, A_CL 1 : the cross-sectional area for CL 1 )
제1항에 있어서,
상기 최소 단면적은 상기 컴프레서 휠 입구(40)의 목넓이(Throat Area, Ath)보다 크게 설계된 터보차저용 공기역류지연 컴프레서 하우징.
The method according to claim 1,
Wherein the minimum cross-sectional area is designed to be greater than the throat area (A th ) of the compressor wheel inlet (40).
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