KR102460775B1 - 차량용 흡기 덕트 장치 - Google Patents

차량용 흡기 덕트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 흡기 덕트 장치는 흡기덕트와 터보 컴프레서 사이를 연결하도록 마련되되, 반경방향 외측으로 외부돌기가 돌출 형성되어 상기 터보 컴프레서로부터 역류되는 공기가 상기 외부돌기의 내부공간으로 유동하도록 유도하는 연결덕트;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 흡기 덕트 장치 {APPARATUS FOR AIR INTAKE DUCT OF VEHICLE}
본 발명은 터보 컴프레서로부터 역류되는 공기로 인해 흡기덕트 및 공기유량센서가 오염되는 것을 방지하는 차량용 흡기 덕트 장치에 관한 것이다.
터보차저(Turbocharger)는 엔진의 출력을 향상시키기 위해 사용되는 것으로서, 터보 샤프트의 일측에는 터빈휠이 일체로 회전되게 장착됨과 더불어 상기 터보 샤프트의 타측에는 컴프레서휠이 일체로 회전되게 장착된다.
엔진에서 배출되는 배기가스가 상기 터빈휠을 감싸고 있는 터빈 케이스로 유입되어 상기 터빈을 고속으로 회전시키고, 상기 터빈휠의 회전으로 상기 터보 샤프트와 컴프레서휠이 함께 회전하면서 상기 컴프레서휠을 감싸고 있는 컴프레서 케이스를 통해 공기가 흡입되며, 이렇게 흡입된 공기는 가압 및 가속되나 디퓨저를 지나는 사이에 그 속도가 떨어져 속도 에너지가 압력으로 바뀌면서 컴프레서 케이스의 출구에서 흡기 매니폴드로 가압된 공기가 공급되게 된다.
일반적으로 상기 컴프레서는 흡기 덕트와 연결되고 흡기 덕트에는 흡기 유량 센서가 구비되어, 컴프레서로 유입되는 흡기 유량을 제어하도록 마련되는데, 컴프레서 내부에서 배출되는 압축공기가 컴프레서의 출구 쪽에 정체되어 머무르게 되면 압축공기가 압축기의 출구쪽으로 더 이상 진행하지 못하여 입구쪽으로 역류되는 서지현상(Surging phenomenon)이 발생할 경우, 역류되는 공기에 의해 엔진 블로 아웃 오일이 함께 역류되면서 흡기 덕트 및 공기유량센서가 오염되는 문제점이 발생하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-2006-0069900 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 흡기덕트와 터보 컴프레서 사이에 외부로 돌출된 돌기를 형성됨으로써, 서지(surge)현상으로 인해 터보 컴프레서로부터 역류되는 공기 및 엔진 블로 아웃 오일로 인해 흡기덕트 및 공기유량센서가 오염되는 것을 방지하는 차량용 흡기 덕트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 흡기 덕트 장치는 흡기덕트와 터보 컴프레서 사이를 연결하도록 마련되되, 반경방향 외측으로 외부돌기가 돌출 형성되어 상기 터보 컴프레서로부터 역류되는 공기가 상기 외부돌기의 내부공간으로 유동하도록 유도하는 연결덕트;를 포함할 수 있다.
상기 외부돌기는 상기 연결덕트의 둘레를 따라 다수개로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부돌기는 상기 연결덕트의 둘레를 따라 일방향으로 갈수록 돌출 높이가 점진적으로 높아지게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부돌기의 일측면은 상기 연결덕트의 반경방향을 따라 돌출 형성되고, 타측면은 상단이 상기 일측면의 상단과 접하도록 원호 형상으로 돌출 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부돌기의 일측면은 상기 연결덕트의 반경방향축을 기준으로 일방향으로 설정각도 기울어지게 돌출 형성되고, 타측면은 상단이 상기 일측면의 상단과 접하도록 원호 형상으로 돌출 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 터보 컴프레서의 컴프레서휠은 일방향으로 회전하도록 설계된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 흡기 덕트 장치에 따르면 서지(surge) 현상으로 인해 터보 컴프레서로부터 역류되는 공기 및 엔진 블로아웃 오일로 인해 흡기덕트 및 공기유량센서가 오염되는 것을 방지하여, 궁극적으로는 터보차저 흡기계 장비들의 내구성 및 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 흡기 덕트 장치를 간략히 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결덕트를 도시한 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 연결덕트를 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 흡기 덕트 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 흡기 덕트 장치를 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결덕트를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 연결덕트를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 차량용 흡기 덕트 장치는 흡기덕트(20)와 터보 컴프레서(30) 사이를 연결하도록 마련되되, 반경방향 외측으로 외부돌기(12)가 돌출 형성되어 상기 터보 컴프레서(30)로부터 역류되는 공기가 상기 외부돌기(12)의 내부공간으로 유동하도록 유도하는 연결덕트(10);를 포함할 수 있다.
상기 흡기덕트(20)는 일단에 공기 유량 센서(40)가 연결되고, 타단에 상기 연결덕트(10)를 통해 상기 터보 컴프레서(30)가 연결되도록 마련된다.
즉, 공기 유량 센서(40)의 개폐 정도에 따라 상기 흡기덕트(20)로 유입되는 흡기량이 조절되고, 상기 흡기덕트(20)로 유입된 흡기들은 연결덕트(10)를 통과하여 터보 컴프레서(30)로 전달되며, 상기 터보 컴프레서(30)로 공급된 흡기들은 컴프레서휠(32) 회전력에 의해 컴프레서 하우징 내부를 유동하면서 압축된다.
상기 터보 컴프레서(30)는 출구부 측에서 압축공기가 원활하게 배출되지 않을 경우, 공기가 흡기덕트(20) 측으로 역류하는 서지(surge) 현상이 발생할 수 있다. 이때, 터보 컴프레서(30)로부터 역류되는 공기에 의해 블로아웃오일(Blow Out Oil)이 함께 흡기덕트(20)로 역류하면서, 흡기덕트(20) 및 공기 유량 센서(40)가 오염되어 내구성이 저하될 수 있다.
본 발명은 흡기덕트(20)와 터보 컴프레서(30) 사이에 외부돌기(12)가 형성된 연결덕트(10)를 마련함으로써, 서지(surge) 현상으로 인해 역류되는 공기 및 오일이 흡기덕트(20)와 공기 유량 센서(40)로 전달되는 것을 최소화한다.
여기서, 상기 연결덕트(10)는 상기 흡기덕트(20) 및 터보 컴프레서(30)와 클램프 결합됨으로써, 고정 연결된다.
즉, 터보 컴프레서(30)로부터 역류되는 공기는 흡기덕트(20)로 역류되기 전에 연결덕트(10)를 거치는데, 연결덕트(10) 외주면을 따라 형성된 외부돌기(12)의 내부공간으로 역류된 공기들이 유동함으로써, 흡기덕트(20)나 공기 유량 센서(40) 측까지 공기가 역류하여 흡기덕트(20)와 공기 유량 센서(40)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 터보 컴프레서(30)로부터 역류되는 공기는 컴프레서휠(32)의 회전에 의해 연결덕트(10)의 내벽을 따라 회전하면서 유동하는데, 상기 외부돌기(12)들은 상기 연결덕트(10) 내벽에 형성되는바, 역류 공기들이 원활하게 외부돌기(12)로 유동될 수 있고, 흡기덕트(20)를 통해 터보 컴프레서(30)로 전달되는 흡기는 연결덕트(10)의 최대한 중앙부를 유동하도록 하여 외부돌기(12) 측으로 유동하는 것을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 상기 외부돌기(12)는 상기 연결덕트(10)의 둘레를 따라 다수개로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 터보 컴프레서(30)로부터 역류되는 공기는 컴프레서휠(32)의 회전력으로 인해 원심력이 발생하여 상기 연결덕트(10)의 내벽을 따라 회전하도록 유동한다. 따라서, 상기 외부돌기(12)는 연결덕트(10)의 둘레를 따라 다수개로 형성됨으로써, 역류되는 공기 및 블로아웃오일이 원활하게 내부공간으로 유동하도록 유도할 수 있다.
아울러, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 외부돌기(12)는 상기 연결덕트(10)의 둘레를 따라 일방향으로 갈수록 돌출 높이가 점진적으로 높아지게 형성될 수 있다.
이때, 상기 외부돌기(12)의 일측면(12a)은 상기 연결덕트(10)의 반경방향을 따라 돌출 형성되고, 타측면(12b)은 상단이 상기 일측면(12a)의 상단과 접하도록 원호 형상으로 돌출 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 연결덕트(10)의 내부로 역류되는 공기는 연결덕트(10)의 내벽을 따라 회전하도록 유동하기 때문에, 단순히 외부돌기(12)가 모든 면적이 동일한 높이로 돌출 형성된다면 역류 공기가 외부돌기(12) 내부공간으로 용이하게 유동하지는 못한다.
보다 원활하게 외부돌기(12) 내부공간으로 역류되는 공기 및 오일이 유동하도록 마련하기 위해, 외부돌기(12)의 타측면(12b)을 완만한 경사의 원호 형상으로 마련한다. 따라서, 연결덕트(10)의 내벽을 따라 유동하는 역류 공기가 자연스럽게 회전하면서 외부돌기(12) 내부공간으로 유동할 수 있다.
한편, 상기 외부돌기(12)의 일측면(12a)은 연결덕트(10)의 반경방향과 일치하게 돌출되도록 형성됨으로써, 외부돌기(12)로 유입된 역류 공기 및 오일의 회전 흐름을 막고, 다시 연결덕트(10)를 통해 터보 컴프레서(30)로 전달되도록 유도할 수 있다. 따라서, 흡기량에 손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
또는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 외부돌기(12)의 일측면(12a)은 상기 연결덕트(10)의 반경방향축을 기준으로 일방향으로 설정각도 기울어지게 돌출 형성되고, 타측면(12b)은 상단이 일측면(12a)의 상단과 접하도록 원호 형상으로 돌출 형성될 수 있다.
이는, 외부돌기(12) 내부공간으로 유입된 블로아웃오일(Blow Out Oil)이 최대한 외부돌기(12) 측에 잔존하도록 유도하여 블로아웃오일로 인해 흡기계 주변 부품들이 오염되어 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명에서, 상기 터보 컴프레서(30)의 컴프레서휠(32)은 일방향으로 회전하도록 설계되는 것이 바람직할 것이다.
즉, 컴프레서휠(32)의 회전방향과 일치하게 외부돌기(12) 형상이 형성됨으로써, 터보 컴프레서(30)로부터 역류되는 공기 및 오일이 원활하게 외부돌기(12) 내부공간으로 유동하도록 유도할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 흡기 덕트 장치에 따르면 서지(surge) 현상으로 인해 터보 컴프레서로부터 역류되는 공기 및 엔진 블로아웃 오일로 인해 흡기덕트 및 공기유량센서가 오염되는 것을 방지하여, 궁극적으로는 터보차저 흡기계 장비들의 내구성 및 상품성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 연결덕트
12: 외부돌기
14: 중공부
20: 흡기덕트
30: 터보 컴프레서
32: 컴프레서휠
40: 공기 유량 센서

Claims (6)

  1. 흡기덕트와 터보 컴프레서 사이를 연결하도록 마련되되, 반경방향 외측으로 외부돌기가 돌출 형성되어 상기 터보 컴프레서로부터 역류되는 공기가 상기 외부돌기의 내부공간으로 유동하도록 유도하는 연결덕트;를 포함하고,
    외부돌기의 내부공간은 연결덕트의 내부와 연통된 빈 공간인 것을 특징으로 하는 차량용 흡기 덕트 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부돌기는 상기 연결덕트의 둘레를 따라 다수개로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기 덕트 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부돌기는 상기 연결덕트의 둘레를 따라 일방향으로 갈수록 돌출 높이가 점진적으로 높아지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기 덕트 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 외부돌기의 일측면은 상기 연결덕트의 반경방향을 따라 돌출 형성되고, 타측면은 상단이 상기 일측면의 상단과 접하도록 원호 형상으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기 덕트 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 외부돌기의 일측면은 상기 연결덕트의 반경방향축을 기준으로 일방향으로 설정각도 기울어지게 돌출 형성되고, 타측면은 상단이 상기 일측면의 상단과 접하도록 원호 형상으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기 덕트 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 터보 컴프레서의 컴프레서휠은 일방향으로 회전하도록 설계된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기 덕트 장치.
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