KR20040041427A - 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조 - Google Patents

Abstract

가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조가 개시된다. 개시된 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조는, 상면은 폐쇄된 폐쇄부가 구비되고, 하면은 개방되어 공간부가 형성된 제1베인과; 상기 제1베인의 상기 폐쇄부에 지지되어 수직으로 설치된 베인축과; 상기 제1베인의 공간부에 수직으로 적어도 하나 설치된 스프링과; 상기 제1베인의 공간부에 승강 가능하게 설치되고, 상기 베인축이 관통 설치되도록 중심부에 수직으로 관통공이 형성된 제2베인;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 베인과 노즐링 사이의 여유를 스프링의 힘으로 최소화하여 배기가스의 운동에너지를 효율적으로 이용 가능하며, 부스트 압력 제어에 용이하고, 노즐링 면에 카본(C)이나 칼슘(Ca)과 같은 이물질이 붙더라도 베인의 각 변화시 스프링의 작용 및 모따기 효과로 붙은 이물질을 넘어갈 수 있어 섭동이 원활하며, 터보차저의 고장의 큰 부분을 차지하고 있는 베인 스틱킹 문제를 해결할 수 있어 터보차저의 품질 문제를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조{VANE STRUCTURE FOR VARIABLE GEOMETRY TURBOCHARGER}

본 발명은 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스의 에너지의 효율을 높이고, 섭동이 원활하도록 그 구조가 개선된 가변 용량 제어 터보차저(Variable Geometry Turbocharger; 이하 VGT라 함)용 베인 구조에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디젤엔진에 채용되는 VGT의 베인(vane)(24)은 터빈(turbine)쪽에서 고온의 배기가스의 흐름의 각도를 조절하여 터빈의 블레이드(blade)에 전달되는 운동량을 조절한다.

그리고 현재 소형 디젤엔진에 채용되는 VGT는 공압 액추에이터(pneumatic actuator)(10)를 적용하고 있으며, 이 공압 액추에이터(10)에 의해 관통공(21a)이 형성된 유니슨링(21)의 변위가 발생되며, 이 유니슨링(21)의 변위는 연결된 베인축(22)을 회전시켜서 베인각을 변화시킨다.

상기한 베인(24)의 기능을 원활하게 하기 위해서 현재 취하는 방법은, 베인과 노즐링(nozzle ring)(23) 사이의 여유(clearance)를 약 150㎛ 정도 두고 있다.

그런데, 상기한 터빈쪽은 고온의 배기가스와 직접 접촉하는 부분으로 배기가스의 카본(C)과 같은 고체 입자가 베인(24)과 노즐링(23) 사이에 퇴적되면 베인(24)의 섭동이 원활하지 못하는 현상인 베인(24)의 스틱킹(sticking) 현상이 발생한다. 이로 인해 흡기계에 오버부스팅(over boosting)이나, 언더 부스팅(under boosting)이 일어날 수 있다.

그리고 상기한 바와 같이, VGT의 베인(24)과 노즐링(23) 사이의 여유는 약150 ㎛정도이나 스틱킹이 발생되며, 베인(24)의 각변화가 원활하도록 여유를 200㎛으로 높인다.

그러나 이는 배기가스의 흐름의 각을 제어하려는 베인(24)의 원래의 기능을 상당히 감쇄시키며 이로 인해 부스트(boost) 압력 제어가 힘들고, 배기가스의 운동에너지의 효율적 이용이 어려워진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 배기가스의 에너지의 효율을 높이고, 섭동이 원활하도록 한 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조가 적용된 터보차저의 일부 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 3a 및 도 3b는 도 2를 분해하여 나타내 보인 상세 부품도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30. 제1베인

31. 공간부

32. 베인축

33. 폐쇄부

40. 제2베인

41. 관통공

50. 스프링

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조는, 상면은 폐쇄된 폐쇄부가 구비되고, 하면은 개방되어 공간부가 형성된 제1베인과; 상기 제1베인의 상기 폐쇄부에 지지되어 수직으로 설치된 베인축과; 상기 제1베인의 공간부에 수직으로 적어도 하나 설치된 스프링과; 상기 제1베인의 공간부에 승강 가능하게 설치되고, 상기 베인축이 관통 설치되도록 중심부에 수직으로 관통공이 형성된 제2베인;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있고, 도 3a 및 도 3b에는 각 부품별로 상세하게 도시된 상세도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조는, 상면은 폐쇄된 폐쇄부(33)가 구비되고, 하면은 개방되어 공간부(31)가 형성된 제1베인(30)과, 이 제1베인(30)의 폐쇄부(33)에 지지되어 수직으로 설치된 베인축(32)과, 상기 제1베인(30)의 공간부(31)에 수직으로 적어도 하나 설치된 스프링(50)과, 상기 제1베인(30)의 공간부(31)에 승강 가능하게 설치되고 베인축(32)이 관통 설치되도록 중심부에 수직으로 관통공(41)이 형성된 제2베인(40)을 포함하여 구성된다.

상기 제2베인(40)의 하면 가장자리에는 모따기(chamfer)(C)가 형성된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조는, 제1,2베인(30,40)으로 분리 구성되고, 상기 제1베인(30)의 경우 하부가 개방된 예컨대, 금속재질로 이루어지며 베인축(32)이 제1베인(30)의 공간부(31) 상면에 있는 폐쇄부(33)에 설치된다.

그리고 상기 제2베인(40)은 중심부에 관통공(31)이 형성되어 있고, 이 관통공(31)에 제1베인(30)의 베인축(32)이 관통 설치된다.

또한 제1베인(30)의 폐쇄부(33)와 제2베인(40) 사이에는 스프링(50)이 장착되어 일정 힘으로 제2베인(40)을 바깥쪽으로 가압한다.

그리고 상기 제2베인(40)의 하면 가장자리는 모따기(C) 처리하여 노즐링에달라붙는 이물질에 대해서도 섭동이 원활하도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.

베인과 노즐링 사이의 여유를 스프링의 힘으로 최소화하여 배기가스의 운동에너지를 효율적으로 이용 가능하며, 부스트 압력 제어에 용이하다.

그리고 노즐링 면에 카본(C)이나 칼슘(Ca)과 같은 이물질이 붙더라도 베인의 각 변화시 스프링의 작용 및 모따기 효과로 붙은 이물질을 넘어갈 수 있어 섭동이 원활하다.

또한 터보차저의 고장의 큰 부분을 차지하고 있는 베인 스틱킹 문제를 해결할 수 있어 터보차저의 품질 문제를 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 상면은 폐쇄된 폐쇄부가 구비되고, 하면은 개방되어 공간부가 형성된 제1베인과;

   상기 제1베인의 상기 폐쇄부에 지지되어 수직으로 설치된 베인축과;

   상기 제1베인의 공간부에 수직으로 적어도 하나 설치된 스프링과;

   상기 제1베인의 공간부에 승강 가능하게 설치되고, 상기 베인축이 관통 설치되도록 중심부에 수직으로 관통공이 형성된 제2베인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2베인의 하면 가장자리에는 모따기가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 용량 제어 터보차저용 베인 구조.