KR19980059423A - 터보 차저(Turbo Charger)의 구동력 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈 하우징으로 유입되는 배출가스의 양을 차속에 따라서 조절될 수 있도록 하므로서 저속에서의 출력을 더욱 향상될 수 있도록 하는 터보 차저(Turbo Charger)의 구동력 조절장치에 대한 것으로서, 상기한 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은 일측으로부터 흡기계의 부압이 유도되고, 상기 부압에 의해 내부의 피스톤이 수평이동되도록 한 액츄에이터와, 상기 피스톤에 일단이 축설되어 부압에 의해서 수평작동하는 작동 로드와, 상기 작동 로드에 일단이 회동가능하게 장공으로 체결되는 컨트롤 레버와, 터빈 하우징에 회동가능하게 축지지되어 상기 컨트롤 레버의 타단부가 외주면 일단부로 고정되고, 일정간격으로 다수개의 가이드홀이 천공되도록 한 디스크와, 상기 디스크에 일단부가 축삽입되고, 타단부는 상기 디스크를 축지지하게 되는 터빈 하우징에 회동가능하게 고정 축설되는 다수개의 노즐 밴으로 이루어지도록 하는 구성이 특징이다.

Description

터보 차저(Turbo Charger)의 구동력 조절장치

본 발명은 흡기계로부터 유도되는 부압에 의해 터보 차저측 터빈 로터로 유도되는 배기가스량이 적절히 조절되도록 하므로서 저속에서의 엔진 출력을 향상시키는 동시에 고속에서의 배기가스 배출량 및 연료 소비량이 저감될 수 있도록 하는 터보 차저(Turbo Charger)의 구동력 조절장치에 대한 것이다.

일반적으로 터보 엔진(Turbo Engine)은 엔진에서 유출되는 배기가스의 배출에너지를 이용하여 터빈 로터(Turbine Rotor)을 회전시키므로서 동일 축선상에 있는 컴프레서 임펠러(Compressor Impeller)를 회전시켜 실린더 내로 공급되는 흡입공기량이 증대되도록 하는 것인바 이때 흡입 공기량의 증가와 동시에 연료량도 증가되면서 엔진 출력은 더욱 향상될 수가 있게 된다.

상기와 같은 터보 엔진에 사용되는 터보 차저(Turbo Charger)는 도 4에서 보는바와 같이 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드간으로 장착되어 터빈 로터(11)의 구동력에 의해 컴프레서 임팰러(21)를 구동시켜 흡입공기를 압축토록 하는 것으로 타측의 터빈 로터(11)는 배기 파이프를 통해 유도되는 배기가스의 배출력에 의해서 회전하게 되는 것이다.

즉 배기가스가 터빈 하우징(10)으로 유도되면 배기가스의 배출력에 의해서 터빈 로터(11)는 회전을 하게 되며, 이때 상기 터빈 로터(11)와 동축선상에 축설된 컴프레서 임팰러(21)가 회전되면서 흡입되는 공기를 압축시켜 실린더에 공급될 수 있도록 하는 것이다.

한편 상기와 같은 구조에서 고속 주행시 터빈 로터(11)로 공급되는 배기가스의 배출력이 지나치게 높아지게 되는 경우에는 배기가스가 도입되는 입구측으로 장착시킨 웨이스트 게이트 밸브(18, Waste Gate Valve)에 의해 배기가스의 일부가 바이패스되도록 하므로서 지나친 과급압 형성이 방지되도록 하고 있다.

하지만 상기와 같은 터보 차저가 탑재된 차량은 고속에서는 출력이 더욱 향상되도록 하는 효과가 있는 반면 저속에서는 엔진 출력과 배기력이 동시에 저감되면서 흡입 공기의 압축력이 대폭 저하되고, 도리어 컴프레서 임팰러(21)가 흡기 유동에 저항으로 작용하면서 사실상 엔진 출력 향상에는 크게 기여를 하지 못하게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점들을 시정 보완시키기 위하여 터빈 하우징으로 유입되는 배출가스의 양을 차속에 따라서 조절될 수 있도록 하므로서 저속에서의 출력을 더욱 향상될 수 있도록 하는 데 본 발명의 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 과도한 배기가스의 형성을 방지시켜 불필요한 배기가스의 배출이 생략되도록 하므로서 배기효율을 향상되도록 하는 동시에 연료 소모가 방지될 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은 일측으로부터 흡기계의 부압이 유도되고, 상기 부압에 의해 내부의 피스톤이 수평이동되도록 한 액츄에이터와, 상기 피스톤에 일단이 축설되어 부압에 의해서 수평작동하는 작동 로드와, 상기 작동 로드에 일단이 회동가능하게 장공으로 체결되는 컨트롤 레버와, 터빈 하우징에 회동가능하게 축지지되어 상기 컨트롤 레버의 타단부가 외주면 일단부로 고정되고, 일정간격으로 다수개의 가이드홀이 천공되도록 한 디스크와, 상기 디스크에 일단부가 축삽입되고, 타단부는 상기 디스크를 축지지하게 되는 터빈 하우징에 회동가능하게 고정 축설되는 다수개의 노즐 밴으로 이루어지는 구성이 특징이다.

도 1은 본 발명에 따른 터보 차저의 실시예 단면도

도 2는 도 1의 A-A선 확대 단면도

도 3은 본 발명에 따른 액츄에이터의 작동 구조도

도 4는 종래 터보 차저의 단면 구조도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 터빈 로터 12 : 액츄에이터

13 : 작동 로드 14 : 컨트롤 레버

15 : 디스크 16 : 노즐 밴(Nozzle Vane)

이를 첨부한 실시예 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 터보 차저의 실시예 구조도이며, 도 2는 터빈 하우징의 A-A선 측단면 구조를 도시한 것이다.

상기의 도면에서 보는바와 같이 본 발명은 터보 차저의 터빈 하우징(10)내에터빈 로터(11)의 바깥측으로 다수개의 노즐 밴(16, Nozzle Vane)을 형성시켜 엔진으로 도입되는 부압에 의해서 터빈 로터(11)로 유도되는 배기가스의 공급량이 자동으로 조절되도록 하는 것으로 상기 노즐 밴(16)은 터빈 하우징(10) 외부로 형성시킨 액츄에이터(12)에 의해서 작동하게 된다.

그리고 상기 액츄에이터(12)는 그 내부로 피스톤(12A)을 형성하고, 상기 피스톤(12A)의 일측으로는 엔진의 흡기계로부터 부압이 유도되어 상기 피스톤(12A)을 작동시키게 되는바 특히 상기 피스톤(12A)의 타측으로는 리턴 스프링(12B)을 장설되도록 하고, 타측면으로는 작동 로드(13)의 일단이 고정되도록 한다.

상기 액츄에이터(12)에 의해서 직선운동하게 되는 상기 작동 로드(13)의 타단에는 컨트롤 레버(14)의 일단이 연결되도록 하되 상기 작동 로드(13)는 직선운동을 하게되는 반면 컨트롤 레버(14)는 회전운동을 하게 되므로 이를 위해 상기 작동로드(13)의 연결 단부에는 장공이 형성되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

또한 상기 컨트롤 레버(14)의 타단은 터빈 하우징(10)내로 관통시켜 축설되도록 하면서 상기 터빈 하우징(10)에 의해 축지지되도록 한 디스크(15) 외주면 일단부에 일체로 연결된다.

그리고 터빈 하우징(10)에 축지지되는 상기 디스크(15)에는 면상에 일정간격으로 다수개의 가이드 홀(15A)이 천공되도록 하고, 각각의 상기 가이드 홀(15A)에는 노즐 밴(16)의 일단부가 축삽입되고, 타단부는 상기 디스크(15)를 축지지하게 되는 터빈 하우징(10)에 회동 가능하게 축고정되도록 한다.

한편 상기 노즐 밴(16)의 외측단부와 터빈 하우징(10) 내주면간으로는 일정 폭으로 공간이 형성되도록 하여 터빈 하우징(10)내로 유도되는 배기가스가 원활하게 안내 유도될 수 있도록 한다.

도면 중 미설명부호 20은 컴프레서 하우징이다.

상기한 구조에 따른 본 발명의 작동을 설명하면 도 3에서와 같이 고속에서 흡입공기의 공급량이 많아지게 되므로 고압의 부압 작용으로 액츄에이터(12)가 작동하면서 작동 로드(13)를 직선운동시키게 된다.

작동 로드(13)에 의해 컨트롤 레버(14)가 연동하게 되면 터빈 하우징(10)내 디스크(15)를 일정각도 회전시키게 되며, 이때 노즐 밴(16)은 일단부를 축으로 가이드 홀(15A)를 따라 회전하면서 도 2에서와 같이 각 노즐 밴(16)간의 간격(S)을 최대로 벌려지도록 한다.

이렇게 노즐 밴(16)간 간격(S)이 최대로 벌어지게 되면 터빈 로터(11)로 유도되는 배기가스의 유속이 갑자기 느려져 터빈 로터(11)에 가해지게 되는 배출압은 저하된다.

따라서 터빈 로터(11)의 구동력은 저하되고, 이때 흡기측 컴프레서 임펠러(21)의 구동력도 동시에 저감되면서 흡기계에서의 과도한 압축 공기 형성이 방지되도록 한다.

엔진으로 공급되는 부압이 저감되면 그만큼 동일 출력에서의 연료 분사량도 적게 제어되므로 연비는 좋아지게 된다.

한편 다시 엔진이 고속에서 저속으로 주행하게 되면 액츄에이터(12)는 작동 로드(13)를 상기와 반대측으로 직선운동시켜 컨트롤 레버(14)가 연동하면서 디스크(15)를 반대로 회전시켜 노즐 밴(16)간 간격(S)이 좁혀지도록 한다.

노즐 밴(16)간 간격(S)이 좁아지게 되면 터빈 하우징(10)내로 유도되는 배기가스의 유속이 증가되어 터빈 팽창비가 증가되므로 그에 따라 흡기측 컴프레서 임펠러(21)의 구동력도 상승시키게 되므로 흡기 충진율을 향상시키게 된다.

이로서 엔진 출력은 종전에 비해 대폭적으로 증대된다.

특히 본 발명은 터빈 하우징(10)에서 웨이스트 게이트 밸브를 생략시키게 되므로 고속 주행시 종전과 같이 과도하게 유도되는 배기가스의 일부를 불필요하게 배출시키지 않아도 되므로 배기력의 효율적인 사용을 제공하게 된다.

그러므로 본 발명에 따라 엔진으로 공급되는 부압에 의해 터빈 로터(11)로 공급되는 배기가스의 도입량이 적절히 제어되도록 하므로서 저속에서의 출력 향상과 고속에서의 연료 및 배기가스의 배출량을 저감시킬 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 일측으로부터 흡기계의 부압이 유도되고, 상기 부압에 의해 내부의 피스톤이 수평이동되도록 한 액츄에이터와, 상기 피스톤에 일단이 축설되어 부압에 의해서 수평작동하는 작동 로드와, 상기 작동 로드에 일단이 회동가능하게 장공으로 체결되는 컨트롤 레버와, 터빈 하우징에 회동가능하게 축지지되어 상기 컨트롤 레버의 타단부가 외주면 일단부로 고정되고, 일정간격으로 다수개의 가이드홀이 천공되도록 한 디스크와, 상기 디스크에 일단부가 축삽입되고, 타단부는 상기 디스크를 축지지하게 되는 터빈 하우징에 회동가능하게 고정 축설되는 다수개의 노즐 밴과으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 터보 차저의 구동력 조절장치.