KR20020085719A

KR20020085719A - 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치

Info

Publication number: KR20020085719A
Application number: KR1020010025423A
Authority: KR
Inventors: 정용진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2002-11-16

Abstract

본 발명은 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치에 관한 것으로, 터보차져의 공기흡입관로에 대한 형상의 변경을 통해 부품의 강성을 강화시킴으로써, 터보차져에서 발생되는 소음의 전달경로의 모드 변경을 도모하여 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 에어크리너(18)를 통해 정화된 외기를 공급받는 공기흡입관로(12)와, 이 공기흡입관로(12)상에 설치되어 회전하는 압축기휠(10a), 이 압축기휠(10a)로부터 압축된 흡기를 공급받는 과급공기 흡입관로(14), 이 과급공기 흡입관로(14)와 연결된 엔진(16), 이 엔진(16)의 연소후 배출되는 배기가스를 통과시키는 배기관로(20), 이 배기관로(20)상에 설치되어 배기가스의 유동에 의해 회전되는 터빈휠(10b) 및, 이 터빈휠(10b)과 상기 압축기휠(10a)을 연동되도록 연결하는 회전축(10c)을 포함하는 터보차져(10)에 있어서, 상기 공기흡입관로(12)의 외주면에는 외측으로 돌출된 형태의 돌기부(12a)가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

소음저감기능을 갖춘 터보차져장치{turbocharger system having noise reduction function}

본 발명은 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 가동중 터보차져의 공기흡입관로계통에서 발생되는 흡입공기의 기류음과 터보차져 및 주변부품의 진동에 의해 유발되는 소음의 정도를 줄일 수 있도록 하는 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에 구비되는 과급장치는 연소실내에서 혼합기의 연소시 흡기효율을 극대화시킴으로써 연소후 엔진으로부터 생성되는 출력을 최대로 얻기 위한 것인 바, 상기와 같은 과급장치에는 엔진의 크랭크 샤프트로부터 구동력을 얻어 작동되는 수퍼차져와 엔진의 배기계통으로 배출되는 배기가스로부터 구동력을 얻어 작동되는 터보차져가 있다.

즉, 상기 터보차져(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 공기흡입관로(12)상에 설치되는 압축기휠(10a)과, 이 압축기휠(10a)로부터 압축된 흡기를 공급받는 과급공기 흡입관로(14), 이 과급공기 흡입관로(14)와 연결된 엔진(16), 상기 공기흡입관로(12)로 유입되는 외기에 포함된 불순물을 걸러 주는 에어크리너(18)를 포함한다.

또한, 상기 터보차져(10)는 엔진(16)의 연소후 배출되는 배기가스를 통과시키는 배기관로(20)와, 이 배기관로(20)상에 설치되어 배기가스의 유동에 의해 회전되는 터빈휠(10b) 및, 이 터빈휠(10b)을 거친 배기가스를 배기계통으로 안내하는 배기파이프(22)를 포함한다.

여기서, 상기 압축기휠(10a)과 터빈휠(10b)은 각각 회전축(10c)을 매개로 연동되도록 되어 있다.

한편, 상기 공기흡입관로(12)는 도 2에 도시된 바와 같이 단면의 형상이 대략 원형으로 이루어진 형태이다.

따라서, 엔진(16)의 연소후 배출되는 배기가스의 유동압력에 의해 회전되는 터빈휠(10b)은 회전축(10c)을 매개로 압축기휠(10a)을 분당 수만에서 수십만까지 회전시키게 되고, 그 결과 상기 공기흡입관로(12)를 통해 유입되는 공기는 고압으로 압축되어 과급공기 흡입관로(14)를 통해 엔진(16)으로 유입되므로, 엔진(16)의 출력을 향상시키게 되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 터보차져(10)는 압축기휠(10a)이 고속으로 회전하면서 대기중의 공기를 공기흡입관로(12)를 통해 흡입하여 고온 및 고압으로 압축하여 과급공기 흡입관로(14)를 통해 엔진(16)으로 공급함에 있어, 상기 압축기휠(10a)의 고속회전에 따라 공기의 기류음이 발생되고, 상기 터보차져(10)와 주변부품의 진동에 의한 소음이 유발되는 문제가 있었다.

이에 따라, 종래에는 터보차져(10)의 자체에서 발생되는 소음을 저감시키기 위한 방안을 강구하였는 바, 이는 상기 터보차져(10)의 흡입공기의 경로상에서 유발되는 소음을 저감시키기 위한 소음기의 설치와, 주변부품에 소음커버를 추가로 장착하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 소음저감방안은 비용 대비 소음저감의 효과가 미미하였으며, 점차 소음규제의 강화 및 사용자의 소음저감에 대한 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 터보차져의 공기흡입관로에 대한 형상의 변경을 통해 부품의 강성을 강화시킴으로써, 터보차져에서 발생되는 소음의 전달경로의 모드 변경을 도모하여 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 에어크리너를 통해 정화된 외기를 공급받는 공기흡입관로와, 이 공기흡입관로상에 설치되어 회전하는 압축기휠, 이 압축기휠로부터 압축된 흡기를 공급받는 과급공기 흡입관로, 이 과급공기 흡입관로와 연결된 엔진, 이 엔진의 연소후 배출되는 배기가스를 통과시키는 배기관로, 이 배기관로상에 설치되어 배기가스의 유동에 의해 회전되는 터빈휠 및, 이 터빈휠과 상기 압축기휠을 연동되도록 연결하는 회전축을 포함하는 터보차져에 있어서, 상기 공기흡입관로의 외주면에는 단면적을 소정의 정도로 증가시킴과 더불어 공기흡입관로의 전장에 걸쳐 불연속적으로 형성된 돌기부가 일체로 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 일반적인 터보차져장치의 구성을 개략적으로 도시한 상태도.

도 2는 종래 공기흡입관로를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 터보차져장치에서 공기흡입관로를 도시한 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 공기흡입관로의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 터보차져장치에서 흡입소음의 감소효과를 나타내는 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-터보차져10a-압축기휠

10b-터빈휠10c-회전축

12-공기흡입관로12a-돌기부

14-과급공기 흡입관로16-엔진

18-에어크리너20-배기관로

22-배기파이프

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 터보차져장치에서 공기흡입관로를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 공기흡입관로의 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 터보차져장치에서 흡입소음의 감소효과를 나타내는 그래프인 바, 본 발명의 상세한설명을 위해 도 3 내지 도 4에서 도시되지 않은 참조부위는 도 1에 도시된 터보차져장치의 구성을 참고로 하기로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 에어크리너(18)를 통해 정화된 외기를 공급받는 공기흡입관로(12)와, 이 공기흡입관로(12)상에 설치되어 회전하는 압축기휠(10a), 이 압축기휠(10a)로부터 압축된 흡기를 공급받는 과급공기 흡입관로(14), 이 과급공기 흡입관로(14)와 연결된 엔진(16), 이 엔진(16)의 연소후 배출되는 배기가스를 통과시키는 배기관로(20), 이 배기관로(20)상에 설치되어 배기가스의 유동에 의해 회전되는 터빈휠(10b) 및, 이 터빈휠(10b)과 상기 압축기휠(10a)을 연동되도록 연결하는 회전축(10c)을 포함하는 터보차져(10)에 있어서, 상기 공기흡입관로(12)는 도 3과, 도 3의 단면을 도시한 도 4에 각각 도시된 바와 같이 외주면상에 바깥쪽으로 돌출된 형태의 돌기부(12a)를 일체로 형성하고 있다.

여기서, 상기 공기흡입관로(12)의 외주면상에 일체로 형성된 돌기부(12a)는 공기흡입관로(12)의 단면을 증가시키는 형태를 이루고 있는 바, 상기 돌기부(12a)의 형성에 따라 상기 공기흡입관로(12)의 단면적이 종래에 비해 증가되는 정도는 바람직하기로는 대략 20% 정도의 수준으로 면적을 증가시키는 것이 시험결과 중량의 증가 대비 소음의 감소 효과가 최적인 것으로 나타났다.

그리고, 상기 공기흡입관로(12)의 외주면에 형성되는 돌기부(12a)는 공기흡입관로(12)의 전체 외주면을 따라 연속적으로 형성되는 것이 아니라, 상기 돌기부(12a)는 이의 중간부위가 삭제된 형태로 이루어진다.

이는 상기 공기흡입관로(12)의 전체에 대한 진동 모드를 변경될 수 있도록하는 효과를 얻기 위함인 것이다.

따라서, 본 발명에서와 같이 터보차져(10)에서 공기흡입관로(12)의 외주면에 단면적의 20% 정도의 수준에 해당하는 돌기부(12a)를 불연속적으로 형성시킴으로써, 상기 터보차져(10)의 압축기휠(10a)의 구동에 따라 상기 공기흡입관로(12)를 통해 과급공기 흡입관로(14)를 거쳐 엔진(16)으로 공급되는 흡입공기의 의해 발생되는 소음의 정도는 도 5에 도시된 바와 같이 저감된다.

즉, 상기 터보차져(10)의 작동중 공기흡입관로(12)에서 측정된 주파수 대비 소음수준은 본 발명에 따라 돌기부(12a)를 형성하는 것이 종래에 비해 대략 1㏈ 정도 감소된 것으로 나타났다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치에 의하면, 터보차져(10)에서 외부공기가 유입되는 공기흡입관로(12)상의 외주면에 단면적을 확대시키도록 외측으로 돌출되는 돌기부(12a)를 일체로 형성시켜 공기흡입관로(12)에 대한 진동 모드를 변경시킴으로써, 상기 터보차져(10)에서 발생되는 소음의 정도를 줄일 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 상기와 같은 소음의 저감 방안은 별도의 추가 부품을 설치하지 않아도 되며, 아울러 추가 비용 소요 대비 소음의 감소 효과도 만족할 만한 수준이 된다.

Claims

에어크리너(18)를 통해 정화된 외기를 공급받는 공기흡입관로(12)와, 이 공기흡입관로(12)상에 설치되어 회전하는 압축기휠(10a), 이 압축기휠(10a)로부터 압축된 흡기를 공급받는 과급공기 흡입관로(14), 이 과급공기 흡입관로(14)와 연결된 엔진(16), 이 엔진(16)의 연소후 배출되는 배기가스를 통과시키는 배기관로(20), 이 배기관로(20)상에 설치되어 배기가스의 유동에 의해 회전되는 터빈휠(10b) 및, 이 터빈휠(10b)과 상기 압축기휠(10a)을 연동되도록 연결하는 회전축(10c)을 포함하는 터보차져(10)에 있어서,

상기 공기흡입관로(12)의 외주면에는 외측으로 돌출된 형태의 돌기부(12a)가 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치.
제 1 항에 있어서,

상기 돌기부(12a)는 공기흡입관로(12)의 단면적을 대략 20% 정도로 증가시키도록 형성됨과 더불어, 상기 공기흡입관로(12)의 전장에 걸쳐 불연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치.