KR20080054208A - 디젤 엔진의 터보차져 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기관에 고정되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되어 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈 블레이드와, 흡기관에 고정되는 컴퓨레셔 하우징과, 상기 컴퓨레서 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되고 상기 터빈 블레이드와 회전축으로 연결되어 터빈 블레이드가 회전되면 같이 회전되면서 흡기를 연소실로 강제 송풍시키는 컴퓨레서 블레이드로 구성되고, 상기 터빈 블레이드의 표면과 터빈 하우징의 내면에 배기가스를 정화시키는 촉매가 코팅되어, 배기저항을 최소화하고 재질의 열특성의한 불균일 변형 문제를 해결할 수 있고 촉매의 활성화 조건을 개선시킬 수 있는 디젤 차량의 터보차져를 제공한다.

Description

디젤 엔진의 터보차져 {TURBOCHARGER FOR DIESEL ENGINE}

도 1은 본 발명에 따른 터보차져의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 터빈 하우징 20 : 터빈 블레이드

30 : 컴퓨레서 하우징 40 : 컴퓨레서 블레이드

50 : 샤프트 60,70 : 촉매층

본 발명은 차량의 터보차져에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보차져의 터빈날개와 배기관 표면에 촉매를 코팅하여 배기저항을 최소화하고 촉매의 활성화 조건을 개선할 수 있는 차량의 터보차져에 관한 것이다.

일반적으로 매연은 연료나 기타물질이 연소될 때 발생하는 유리탄소를 주요성분으로 하는 미세한 입자상 물질을 말하는 것으로, 특히 연료나 물질이 불완전 연소될 때에는 검은연기의 주요물질이 탄소가루가 대부분 잔류물질로 존재한다.

디젤 차량의 주연료인 경유는 연료 특성상 연소실에서 연소과정을 거치고 나 면 입자성 물질이 자연적으로 생성되고 매연으로 나타난다. 또한 황화산화물과 다른 입자성물질이 연소 후에 자동차의 배기관을 통해 대기로 배출되어 대기환경을 오염시키는 원인물질이 된다.

배기가스 규제는 대기환경 보존을 위해 전세계적으로 점점 강화하는 추세로 자동차에서는 특히 PM(Particulate Matters)과 질소산화물(NO_X) 등의 유해물질에 대한 규제를 점점 강화하고 있는 추세이다.

질소산화물(NO_X)은 공기중에서 질소분자와 산소가 고온상태에서 결합해 생성되며 대기 중에서 각종 탄화수소와 함께 햇빛과 광화학 반응을 일으켜 오존을 생성하고 오존층을 파괴한다. 이와 같은 오염물질을 최소화하고 대기환경을 보존하기 위해 디젤엔진의 차량의 경우 배기가스 저감장치가 설치된다.

일반적으로 배기가스를 저감하기 위해 차량의 배기시스템에서 촉매의 위치는 매우 중요한다. 자동차의 모든 운전영역에서의 최적의 촉매 정화성능을 발휘하기 위해서는 촉매의 위치는 배기 시스템의 레이아웃이 허용하는 한 가능하면 배기 매니폴드에 가깝게 위치하도록 설계하는 것이 효과적이다. 특히 배기가스의 온도가 가솔린 엔진보다 상대적으로 낮은 디젤엔진에서의 촉매의 위치는 더욱 설치위치의 중요성이 강조되고 있다.

현재 사용되는 차량의 촉매 위치는 차량의 언더 플로워부, 터보차져의 후단에 주로 장착되고, 최근에는 터보차져 터빈 입구부, 배기 매니폴드 각기통의 포트부, 이지알(EGR) 파이프 내 등에 적용되고 있다.

이와 같이, 종래의 촉매의 설치위치는 레이아웃상 매우 제한적이고, 위에서 설명한 위치에 작은 크기의 메탈 담체를 사용하여 설치하는 데, 이 경우 한정된 배기관 내에 담체를 삽입시키기 때문에 배기유동 저항이 발생되어 배압을 상승시키게 되고 배기관의 재질과 사용되는 매탈담체의 열특성 차이에 고온의 조건에서 담체가 밀리는 등의 문제가 발생되는 문제점이 있다.

또한, 별도의 담체를 배기관 내에 압입하고 고가의 담체를 사용하기 때문에 원가상승의 원인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 터보차져의 일부 부품들의 표면에 촉매를 코팅하여 사용함으로써, 배기저항을 최소화하고 재질의 열특성의한 불균일 변형 문제를 해결할 수 있고 촉매의 활성화 조건을 개선시킬 수 있는 디젤 차량의 터보차져를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 차량의 터보차져는 배기관에 고정되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되어 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈 블레이드와, 흡기관에 고정되는 컴퓨레셔 하우징과, 상기 컴퓨레서 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되고 상기 터빈 블레이드와 회전축으로 연결되어 터빈 블레이드가 회전되면 같이 회전되면서 흡기를 연소실로 강제 송풍시키는 컴퓨레서 블레이드로 구성되고, 상기 터빈 블레이드의 표면과 터빈 하우징의 내면에 배기가스를 정화시키는 촉매가 코팅 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 터보차져의 단면도이다.

본 발명에 따른 터보차져는 차량의 배기관에 고정되는 터빈 하우징(10)과, 상기 터빈 하우징(10) 내부에 회전 가능하게 설치되어 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈 블레이드(20)와, 엔진의 흡기계통에 고정되는 컴퓨레셔 하우징(30)과, 상기 컴퓨레서 하우징(30) 내부에 회전 가능하게 설치되고 상기 터빈 블레이드(20)와 회전축(50)으로 연결되어 터빈 블레이드(20)가 회전되면 같이 회전되면서 흡기를 연소실로 강제 송풍시키는 컴퓨레서 블레이드(40)로 구성된다.

상기 터빈 블레이드(20)는 그 표면에 배기가스를 정화시키는 촉매가 코팅된다. 즉, 터빈 블레이드(20)의 표면에는 코팅 처리에 의한 형성되는 촉매층(60)이 형성된다.

그리고, 배기가스가 통과하는 터빈 하우징(10)의 내면에도 촉매가 코팅된다. 즉, 터빈 하우징(10)의 내면에 코팅 처리에 의해 형성되는 촉매층(70)이 형성된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 촉매층(60,70)은 터빈 블레이드(20)의 표면과 터빈 하우징(10)의 내면에 코팅되기 때문에 배기계측에 가깝게 위치되므로 활성화 조건을 개선시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 촉매의 위치는 종래에서 설명한 촉매 설치위치에 비 해 엔진측에 더욱 가깝게 위치되며, 터빈 블레이드(20)의 구동에 의한 터블런스(Turblence) 유동 조건에서 배기가스를 직접 만나므로 배기가스가 촉매와 만나는 조건을 유리하게 할 수 있어 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 일반적인 촉매의 에이징(Aging) 조건인 열 에이징, 슈트(Soot) 에이징, 황피독 관점에서 볼 때, 온도 에이징 관점에서는 워시 코트(Wash coat)를 최적화함으로써 가능하고, 슈트(Soot) 에이징 및 황피독 관점에서 본다면 본 실시예어서 설명한 촉매의 위치의 온도가 타 위치보다 상대적으로 높고 회전체의 진동에 의해 오염물질의 부착이 어려워 장점을 가지게 된다.

그리고, 촉매 성능이 다할 경우 터보 차져를 분해한 후 재코팅을 수행하면 되기 때문에 교환성이 우수하다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 차량의 터보차져는 터빈 블레이드의 표면과 터빈 하우징의 내면에 촉매를 코팅함으로써, 기존의 별도의 딤체를 사용하지 않아도 되므로 배기저항을 최소화할 수 있고 재질의 열특성에 의한 불균일 변형 문제를 해결할 수 있고, 고가의 매탈 담체를 사용할 필요가 없어 제조비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 배기관에 고정되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되어 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈 블레이드와, 흡기관에 고정되는 컴퓨레셔 하우징과, 상기 컴퓨레서 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되고 상기 터빈 블레이드와 회전축으로 연결되어 터빈 블레이드가 회전되면 같이 회전되면서 흡기를 연소실로 강제 송풍시키는 컴퓨레서 블레이드로 구성되고,

   상기 터빈 블레이드는 그 표면에 배기가스를 정화시키는 촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 터보차져.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 터빈 하우징의 내면에 촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 터보차져.

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