KR20060132463A - 내연기관용 배기가스 터보 과급기 - Google Patents

내연기관용 배기가스 터보 과급기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관용 배기가스 터보 과급기로서, 내연기관의 엔진을 벗어나는 배기가스 흐름을 팽창시키기 위한 터빈, 및 상기 내연기관의 엔진에 공급될 연소 공기 흐름을 압축하기 위한 압축기를 포함하며, 상기 터빈에서 팽창될 배기가스 흐름을 터빈 회전자에 공급하기 위해 상기 터빈은 곡관으로서 형성된 유입 하우징(10)을 가지며, 낮은 엔진 부하를 갖는 작동점에서 상기 유입 하우징(10) 내로 세척제를 도입하기 위해 세척 노즐이 상기 유입 하우징(10)에 할당 배치되는 내연기관용 배기가스 터보 과급기에 관한 것이다. 본 발명에 따라 상기 세척 노즐은 상기 터빈 회전자의 상기 회전축(14)과 일치하는 선 또는 직선에 배치된다.

Description

내연기관용 배기가스 터보 과급기{EXHAUST GAS TURBOSUPERCHARGER FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
도 1은 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 터보 과급기의 터빈의 유입 하우징의 횡단면도.
도 2는 도 1의 부분 Ⅱ의 세부도.
도 3은 도 2의 대안적 실시예.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 유입 하우징 11: 유입구
12: 벌브형 유입부 13: 노즐 링
14: 회전축 15: 벽
16: 지지부 17: 보어
18: 내부 표면 19: 종축선
20: 유입 보어 21: 유출 보어
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관용 배기가스 터보 과급기에 관 한 것이다.
내연기관의 효율을 높이기 위해, 내연기관에 배기가스 과급기를 설치하는 것은 선행 기술에 이미 공지되어 있다. 배기가스 과급기 또는 터보 과급기에서는 엔진으로부터 나온 배기 가스가 배기가스 터보 과급기의 터빈에서 팽창되며, 터빈은 배기가스 터보 과급기의 압축기를 구동하고, 상기 압축기에서 엔진에 공급될 연소 공기가 압축된다. 배기가스 터보 과급기의 압축기와 내연기관의 엔진 사이에는, 압축된 연소 공기를 규정된 온도로 냉각시키기 위해 통상 배기가스 터보 과급기의 급기 냉각기가 접속된다. 이러한 방식의 배기가스 과급기 또는 터보 과급기를 통해 내연기관의 효율이 증가할 수 있다.
배기가스 터보 과급기의 터빈은 터빈에서 팽창될 엔진의 배기가스 흐름을 터빈 회전자에 공급하기 위해 유입 하우징을 구비한다. 2 사이클 엔진에서 상기 유입 하우징은 곡관으로 구현될 수 있다. 터빈 내에서 팽창된 배기가스 흐름은 유출 하우징을 통해 터빈으로부터 배출된다. 배기가스 터보 과급기의 세척을 위해, 실제로 낮은 엔진 부하의 작동점에서 배기가스 터보 과급기의 유입 하우징 내로 세척제를 도입하는 것은 이미 공지되어 있다. 이를 위해 실제로는 하나 또는 다수의 세척 노즐이 사용되며, 선행 기술에 따르면 상기 세척 노즐은 규정되지 않은 위치 또는 임의의 위치에서 상기 유입 하우징에 할당 배치된다. 이로 인해, 세척 노즐의 구체적인 위치에 따라 다양한 접속 배관이 필요하다.
본 발명의 과제는 신규의 내연기관용 배기가스 터보 과급기를 제공하는 것이 다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 내연기관용 배기가스 터보 과급기에 의해 달성된다. 본 발명에 따라 세척 노즐은 터빈 회전자의 회전축과 일치하는 선 또는 직선에 배치된다.
본 발명에서는 규정된 위치에서, 특히 터빈 회전자 또는 배기가스 터보 과급기의 연장된 회전축이 유입 하우징 또는 곡관의 벽과 교차하는 위치에서, 세척 노즐이 유입 하우징에 할당 배치된다. 따라서, 세척 노즐은 터빈 회전자의 회전축과 일치하는 선 또는 직선에 배치된다. 즉, 상기 직선이 유입 하우징의 벽과 교차하는 곳에 배치된다. 이로 인해, 곡관으로서 형성된 유입 하우징의 각도 위치에 상응하는 소위 연결 위치와는 무관하게, 세척 노즐에 대하여 항상 동일한 접속 배관이 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유입 하우징에는 단 하나의 세척 노즐이 할당 배치되고, 이 세척 노즐은 터빈 회전자의 회전축과 일치하는 선 또는 직선 에 배치되며, 세척제를 유입 하우징 내로 유입할 수 있는, 세척 노즐의 유출 영역 또는 유출 보어가 유입 하우징의 내벽에 대해 대략 수직으로 연장된다. 세척 노즐의 유출 영역 또는 유출 보어의 종축선과, 세척 노즐이 배치된 터빈 회전자의 연장된 회전축은 일정한 각도를 형성하기 때문에, 유입 하우징 내로 분사되는 세척제는 상기 유입 하우징을 통해 안내되는 배기가스 흐름에 의해 편향 후에 상기 유입 하우징의 벌브형 유입부에 부딪친다. 상기 각도는 바람직하게는 30°내지 35°의 범 위이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명되기는 하지만, 본 발명이 이들 도면으로 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 도 1 내지 도 3을 참고로 상세히 설명한다.
도 1은 배기가스 터보 과급기의 소위 90°곡관으로서 형성된 유입 하우징(10)의 횡단면도를 도시한다. 배기가스 흐름은 유입구(11)를 통해 유입 하우징(10) 내로 유입되고 90°편향 후에 유입 하우징(10)의 벌브형 유입부(12)에 도달한다. 벌브형 유입부(12)의 영역에서 배기가스 흐름이 다시 편향되고 소위 노즐 링(13)을 통해, 벌브형 유입부(12)의 하류에 위치한, 배기가스 터보 과급기의 터빈 회전자(도시 생략)의 방향으로 안내된다. 터빈 회전자의 영역에서 팽창된 배기 가스는 유입 하우징(10)에 연결된 유출 하우징(도시 생략)을 통해 배기가스 터보 과급기로부터 배출된다. 터빈 회전자의 회전축(14) 만이 도시되어 있으며, 상기 터빈 회전자는 샤프트를 통해 압축기 회전자에 결합되어, 배기가스 터보 과급기의 압축기 회전자를 구동시킨다.
전술한 바와 같이, 유입 하우징(10)은 90°곡관으로 구현되기 때문에, 휘어진 벽(15)을 갖는다. 유입 하우징(10)의 벽(15)에는 도 1 및 도 2의 실시예에 도시되지 않은 세척 노즐이 할당 배치된다. 상기 세척 노즐은 낮은 엔진 부하를 가진 작동점에서 배기가스 터보 과급기의 세척을 위해 세척제, 즉 세척수를 유입 하우징(10) 내로 분사하기 위한 것이다. 도 1 및 도 2에는 상기 세척 노즐용 지지 부(16)만이 도시되어 있으며, 상기 지지부(16)는 벽(15)과 나사 체결되고 세척 노즐의 수용을 위한 보어(17)를 정한다.
본 발명에서는 세척 노즐이 터빈 회전자의 연장된 회전축(14) 상에, 특히 터빈 회전자의 연장된 회전축(14)이 유입 하우징(10)의 벽(15)과 교차하는 곳에 배치된다. 본 발명에서는 도 1 및 도 2의 실시예에서 지지부(16) 내에 수용되는 단 하나의 세척 노즐이 유입 하우징(10)에 할당 배치되며, 상기 지지부는 재차 터빈 회전자의 연장된 회전축(14)이 벽(15)과 교차하는 위치에서 벽(15)과 나사 체결된다. 따라서, 세척 노즐은 터빈 회전자의 회전축(14)과 일치하는 직선 또는 선에 배치된다.
도 1 및 도 2의 실시예에서 도시되지 않은 세척 노즐은, 세척제를 유입 하우징(10) 내로 유입할 수 있거나 또는 분사할 수 있는, 세척 노즐의 유출 영역 또는 유출 보어가 유입 하우징(10)의 벽(15)의 내부 표면(18)에 대해 대략 수직으로 연장하도록, 지지부(16)의 보어(17) 내에 수용된다. 도 1 및 도 2의 실시예에서 지지부(16) 또는 보어(17)의 종축선(19)과 일치하는, 세척 노즐의 유출 보어의 종축선은 터빈 회전자의 연장된 회전축(14)과 각도(α)를 형성하므로, 유입 하우징 내로 분사된 세척제는 유입 하우징을 통해 흐르는 배기가스 흐름에 의해 편향되거나 종동된 후에 유입 하우징(10)의 벌브형 유입부에 충돌하며 상기 벌브형 유입부(12)와의 충돌에 의해 분무된다.
세척 노즐의 유출 보어의 종축선(19)은 터빈 회전자의 연장된 회전축(14)과 20°내지 40°, 특히 30° 내지 35°의 각도(α)를 형성한다. 바람직한 실시예에 서 상기 각도(α)는 약 33°이다.
도 1과 도 2의 실시예에서, 세척 노즐용 지지부(16)는 별도의 부품으로서 구현되고 유입 하우징(10)의 벽(15)에 나사 체결된다. 지지부(16) 내에, 즉 지지부의 보어(17) 내에 세척 노즐이 삽입된다.
도 1 및 도 2의 실시예와는 달리, 도 3은 세척 노즐용 지지부(16)가 벽(15)의 일체형 부품인, 즉 유입 하우징(10)의 벽(15)에 주조된 실시예를 도시한다. 세척 노즐은 지지부(16) 내로 삽입된 보어(20 및 21)에 의해, 즉 유입 보어(20) 및 유출 보어(21)에 의해 규정된다. 세척 노즐의 유출 보어(21)의 종축선(19)은 도 1 및 도 2의 실시예와 관련해서 이미 설명한 바와 같이, 벽(15)의 내부 표면(18) 상에 대략 수직으로 놓이며, 터빈 회전자의 연장된 회전축(14)과 각도(α)를 형성한다. 유입 보어(20)의 종축선은 터빈 회전자의 연장된 회전축(14)과 일치한다.
본 발명에서는 단 하나의 세척 노즐이 할당 배치된, 곡관으로서 형성된 유입 하우징을 구비한 배기가스 터보 과급기가 제공되며, 상기 단일 세척 노즐은 터빈 회전자의 회전축이 곡관으로서 형성된 유입 하우징의 벽과 교차하는 위치에 배치된다.
세척 노즐의 유출 보어는 유입 하우징의 벽의 내부 표면 상에 수직으로 놓인다. 유출 보어의 종축선과 터빈 회전자의 회전축은, 유입 하우징 내로 분사되는 세척제가 배기가스 흐름에 의한 편향 후에 유입 하우징의 벌브형 유입부에 부딪쳐서 상기 벌브형 유입부의 영역에서 분무되는 각도를 형성한다. 세척제는 전체 원주에 걸쳐 균일하게 유입 하우징의 노즐 링의 영역 내로 도달한다.
본 발명의 내연기관용 배기가스 터보 과급기에 따르면, 곡관으로서 형성된 유입 하우징의 각도 위치에 상응하는 소위 연결 위치와는 무관하게, 세척 노즐에 대하여 항상 동일한 접속 배관을 사용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 내연기관의 엔진을 벗어나는 배기가스 흐름을 팽창시키기 위한 터빈, 및 상기 내연기관의 엔진에 공급될 연소 공기 흐름을 압축하기 위한 압축기를 포함하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기로서,
    상기 터빈에서 팽창될 배기가스 흐름을 터빈 회전자에 공급하기 위해 상기 터빈은 곡관으로서 형성된 유입 하우징(10)을 구비하며, 낮은 엔진 부하를 갖는 작동점에서 상기 유입 하우징(10) 내로 세척제를 도입하기 위해 세척 노즐이 상기 유입 하우징(10)에 할당 배치되며, 상기 세척 노즐은 상기 터빈 회전자의 상기 회전축(14)과 일치하는 선 또는 직선에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 터빈 회전자의 상기 회전축(14)과 일치하는 선 또는 직선에 배치되는 단 하나의 세척 노즐이 상기 유입 하우징(10)에 할당 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 세척제를 상기 유입 하우징(10) 내로 도입할 수 있는 세척 노즐의 유출 영역은 상기 유입 하우징(10)의 내부 표면(18)에 대해 대략 수직으로 연장되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 세척 노즐의 유출 보어(21)의 종축선과, 상기 세척 노즐이 배치되는 연장된 회전축(14)은 20°내지 40°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 세척 노즐의 상기 유출 보어(21)의 상기 종축선(19)과, 상기 세척 노즐이 배치되는 연장된 회전축(14)은 30°내지 35°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 세척 노즐의 상기 유출 영역 또는 상기 유출 보어(21)의 종축선(19)과, 상기 세척 노즐이 배치되는 연장된 회전축(14)은, 상기 유입 하우징(10) 내로 분사된 세척제가 상기 유입 하우징(10)을 통해 안내되는 배기가스 흐름에 의한 편향 후에 상기 유입 하우징(10)의 벌브형 유입부(12)에 충돌하도록, 일정한 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 세척 노즐은 상기 유입 하우징(10)과 나사 체결된 지지부(16) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 세척 노즐은 상기 유입 하우징(10)의 일체형 부품인 지지부(16) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 지지부(16)가 상기 유입 하우징(10)에 주조되고, 상기 세척 노즐이 상기 지지부(16) 내에 형성된 보어(20, 21)로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 터보 과급기.
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