KR20100064929A

KR20100064929A - 터보차져

Info

Publication number: KR20100064929A
Application number: KR1020080123581A
Authority: KR
Inventors: 박민철; 오석일; 이재갑; 소강영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-15
Also published as: KR101360036B1

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터보차져는, ⅰ)컴프레셔 케이스가 구비된 컴프레셔와, ⅱ)상기 컴프레셔 케이스에서 흡입 공기와 순환 공기가 만나는 위치에 구성되는 와류방지유닛을 포함한다.

터보차져, 흡입 공기, 순환, 소음, 진동, 와류방지유닛

Description

터보차져 {TURBO CHARGER}

본 발명의 예시적인 실시예는 자동차의 터보차져에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알씨씨(Re-Cycling Compressor)형 터보차져(turbo charger)의 소음 및 진동 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 디젤 연료를 사용하는 자동차의 엔진에는 배기가스의 압력을 이용하여 많은 양의 공기가 실린더로 흡입되도록 함으로써 디젤 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는 터보차져(turbo chager)가 장착된다.

이러한 터보차져는 도 3을 참조하면, 중심부에 회전축(111)이 회전 가능하게 결합된 본체(110)를 구비한다. 회전축(111)의 양단에는 각각 컴프레셔(120)와 터어빈(130)이 연결되게 설치된다.

상기 컴프레셔(120)와 터어빈(130)은 각각 흡입 공기 및 배기가스가 유입 및 유출되는 통로를 가지면서 컴프레셔 케이스(140)와 터어빈 케이스(160)에 의해 감싸도록 구성된다.

여기서, 컴프레셔 케이스(140)의 일측에는 에어 덕트에서 공급되는 공기가 유입되는 공기 흡입부(141)를 형성하고 있으며, 상측에는 컴프레셔(120)의 회전에 의해 가압된 공기를 흡기 매니폴드 측으로 유도하기 위한 공기 유출부(151)를 형성하고 있다.

또한 컴프레셔(120)는 라지(121: large blade)와 스몰 블레이드(122: small blade)의 이중 블레이드로서 구성된다.

한편, 최근에 제작되고 있는 RCC(Re-Cycling Compressor)형 터보차져에서는 컴프레셔 케이스(140)의 공기 흡입부(141)가 이중으로 형성되는데, 그 공기 흡입부(141)는 서로 일체로 연결된 원형 파이프 타입의 아웃터 월(143: outter wall)과 인너 월(144: inner wall)로서 이루어진다.

이 경우 상기 인너 월(144)에는 흡입 공기의 일부를 컴프레셔(120)의 스몰 블레이드(122)로 유도하여 그 흡입 공기가 더욱 강하게 흡입되도록 하는 링 형태의 슬릿(145)이 형성된다.

그리고 아웃터 월(143)의 내주면과 인너 월(144)의 외주면은 복수의 리브들(146)을 통해 연결된다. 이는 컴프레셔 케이스(140)로 흡입되는 공기가 라지 블레이드(121)의 측면으로 공급되도록 하여 컴프레셔(120)의 회전력을 향상시키기 위한 것이다.

또한, 터어빈 케이스(160)의 일측에는 연소실에서 방출되는 배기가스가 그 케이스의 내부로 유입되도록 유도하는 배기가스 유입부(161)가 형성되며, 그 케이스의 상측으로는 터어빈(130)을 회전시킨 배기가스를 배기라인 측으로 유도하기 위한 배기가스 유출부(162)가 형성된다.

상기와 같이 구성되는 터보차져는 연소실의 배기관을 통하여 대기 중으로 버 려지는 배기가스의 압력을 이용하여 터어빈(130)을 회전시키고, 그 터어빈(130)과 동일 축선상에 연결된 컴프레셔(120)가 흡기관을 통하여 유입되는 공기를 과급시켜 흡기 매니폴드를 통해 연소실로 강제 공급토록 한다.

이 경우, 종래 기술에 따른 터보차져는 공기 흡입부(141)를 통해 컴프레셔(120)로 흡입 공기가 유입되는 과정에서, 그 공기 흡입부(141)의 아웃터 월(143)을 통해 컴프레셔(120)로 흡입되는 흡입 공기의 일부가 인너 월(144)의 슬릿(145)을 통하여 아웃터 월(143)로 재순환 된다.

그런데, 종래 기술에 따른 터보차져는 상기한 과정에, 흡입 공기와 순환 공기가 만나는 지점에서 와류(vortex)가 발생되는 바, 이로 인해 컴프레셔(120)로 유입되는 공기의 유동(유량 및 유속)이 균일하지 않으므로, 흡입 공기가 컴프레셔(120)의 블레이드(121, 122)에 부딪히면서 BPF(Blade Passing Frequency) 소음 및 진동이 발생하게 된다는 문제점을 내포하고 있다.

이러한 소음은 엔진을 통해 차실내로 전달되면서 운전자의 승차감에 영향을 미치게 되는 요인으로서 작용한다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기 흡입부로 흡입되는 신규 흡입 공기와 그 공기 흡입부로 순환되는 순환 공기가 만나는 지점에서의 와류 발생을 감소시킬 수 있도록 하는 터보차져를 제공한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터보차져는, ⅰ)컴프레셔 케이스가 구비된 컴프레셔와, ⅱ)상기 컴프레셔 케이스에서 흡입 공기와 순환 공기가 만나는 위치에 장착되는 와류방지유닛을 포함한다.

상기 터보차져에 있어서, 상기 와류 방지유닛은 상기 컴프레셔의 전방 측에 고정되게 설치될 수 있다.

상기 터보차져에 있어서, 상기 와류 방지유닛은 상기 컴프레셔 케이스에 고정되는 프레임과, 상기 프레임에 설치되는 격자형 그물망을 포함하여 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 흡입 공기와 순환 공기가 만나는 지점에서 발생되는 와류를 와류방지유닛을 통하여 감소시킬 수 있으므로, 그 와류에 의한 진동을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 컴프레셔로 유입되는 공기의 유량 및 유속을 와류방 지유닛을 통하여 균일하게 유지함으로써 고주파 소음 대역 특성을 완화시키고, 흡입 공기의 유동시 발생되는 BPF(Blade Passing Frequency) 소음을 저감시킬 수 있으며, 컴프레셔의 내구성 및 전체 터보차져의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이에 더하여, 본 실시예에서는 터보차져의 구조 변경 없이 컴프레셔의 전방 측에서 컴프레셔 케이스의 공기 흡입부에 와류방지유닛을 부가적으로 설치함에 따라, 제작 비용을 절감할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 예시적인 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 예시적인 실시예에 반드시 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터보차져를 도시한 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 의한 터보차져(100)는 배기가스의 압력을 이용하여 많은 양의 공기가 실린더로 흡입되도록 함으로써 디젤 엔진의 출력을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 터보차져(100)는 기본적으로, 본체(10)와, 컴프레셔(20)와, 터어빈(30)과, 컴프레셔 케이스(40)와, 터어빈 케이스(60)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(10)는 이의 중심부에 회전축(11)이 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 경우 상기 회전축(11)은 이의 양단부에 결합되는 베어링(13)을 통해 본체(10)에 회전 가능하게 지지된다.

상기 컴프레셔(20)(당 업계에서는 통상적으로 "임펠러(impellar)"라고 한다)는 흡기관을 통하여 유입되는 공기에 의해 회전되며, 그 공기를 과급시켜 흡기 매니폴드를 통해 연소실로 강제 공급하기 위한 것으로서, 회전축(11)의 일측 단부에 연결되게 설치된다.

이러한 컴프레셔(20)는 라지(21: large blade)와 스몰 블레이드(22: small blade)의 이중 블레이드로서 구성된다.

상기 터어빈(30)은 엔진에서 배출되는 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 것으로서, 회전축(11)의 다른 일측 단부에 연결되게 설치된다.

상기 컴프레셔 케이스(40)는 컴프레셔(20)를 감싸면서 본체(10)의 일측에 연결되게 설치된다.

이러한 컴프레셔 케이스(40)에는 공기가 유입되는 공기 흡입부(41)와, 컴프레셔(20)의 회전에 의해 가압된 공기를 흡기 매니폴드 측으로 유도하기 위한 공기 유출부(51)를 형성하고 있다.

상기 터어빈 케이스(60)는 터어빈(30)을 감싸면서 본체(10)의 다른 일측에 연결되게 설치된다.

이러한 터어빈 케이스(60)에는 엔진에서 배출되는 배기 가스가 유입되는 배기가스 유입부(61)와, 터어빈(30)을 회전시킨 배기가스를 배출시키기 위한 배기가스 유출부(62)를 형성하고 있다.

한편, 상기 컴프레셔 케이스(40)에서 공기 흡입부(41)는 서로 일체로 연결된 원형 파이프 타입의 아웃터 월(43: outter wall)과 인너 월(44: inner wall)로서 이루어진다.

이 경우 상기 인너 월(44)에는 흡입 공기의 일부를 컴프레셔(20)의 스몰 블레이드(22)로 유도하여 그 흡입 공기가 더욱 강하게 흡입되도록 하는 링 형태의 슬릿(45)이 형성된다.

그리고 상기 아웃터 월(43)의 내주면과 인너 월(44)의 외주면은 복수의 리브들(46)을 통해 연결된다. 이는 컴프레셔 케이스(40)로 흡입되는 공기가 라지 컴프레셔(21)의 측면으로 공급되도록 하여 컴프레셔(20)의 회전력을 향상시키기 위한 것이다.

상기와 같이 구성되는 터보차져(100)에 있어, 컴프레셔 케이스(40)의 공기 흡입부(41)에는 본 실시예에 의한 와류방지유닛(90)이 제공된다.

본 실시예에서, 상기 와류방지유닛(90)은 공기 흡입부(41)의 아웃터 월(43)을 통해 컴프레셔(20)로 흡입되는 흡입 공기와, 인너 월(44)의 슬릿(45)을 통해 아웃터 월(43)로 순환되는 순환 공기가 만나는 지점에서 발생되는 와류(vortex)를 감소시키기 위한 것이다.

상기 와류방지유닛(90)은 컴프레셔 케이스(40)의 공기 흡입부(41)에서 흡입 공기와 순환 공기가 만나는 위치에 장착된다.

구체적으로, 상기 와류방지유닛(90)은 컴프레셔(20)의 전방 측에서 인너 월(44)의 내주면에 고정되게 설치된다.

이러한 와류방지유닛(90)은 도 2에서와 같이, 인너 월(44)의 내주면에 고정되는 프레임(91)과, 그 프레임(91)에 설치되는 그물망(93)을 포함하여 이루어진다.

상기 프레임(91)은 원형으로 이루어지며, 인너 월(44)의 내주면에 용접 접합되거나 그 내주면에 형성된 장착홈(미도시)에 장착될 수 있으며, 대안으로는 인너 월(44)의 내주면에 억지 끼워 맞춤식으로 장착될 수도 있다.

그리고, 상기 그물망(93)은 금속 와이어로서 이루어지며, 프레임(91)에 연결되는 격자형 메쉬로서 구성된다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터보차져(100)에 의하면, 컴프레셔 케이스(40)에 있어 공기 흡입부(41)의 아웃터 월(43)을 통해 컴프레셔(20)로 흡입되는 흡입 공기의 일부가 인너 월(44)의 슬릿(45)을 통하여 아웃터 월(43)로 재순환 된다.

이 과정에서, 상기 컴프레셔(20)의 전방 측에서 인너 월(44)의 내주면에 와류방지유닛(90)이 설치되어 있기 때문에, 그 와류방지유닛(90)은 흡입 공기와 순환 공기가 만나는 지점에서 발생되는 와류를 감소시키게 된다.

즉, 본 실시예에서는 상기 흡입 공기와 순환 공기가 와류방지유닛(90)의 전 단면에 대해 균일한 저항력을 갖고 통과하게 되므로, 공기의 유량 및 유속이 균일해진다.

이로써, 본 실시예에서는 공기 흡입부(41)의 아웃터 월(43)을 통해 컴프레셔(20)로 흡입되는 흡입 공기와, 인너 월(44)의 슬릿(45)을 통해 아웃터 월(43)로 순환되는 순환 공기가 만나는 지점에서 발생되는 와류를 와류방지유닛(90)을 통해 감소시킬 수 있으므로, 그 와류에 의한 진동을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 컴프레셔(20)로 유입되는 공기의 유동(유량 및 유속)을 상기 와류방지유닛(90)을 통하여 균일하게 함으로써 고주파 소음 대역 특성을 완화시키며, 흡입 공기의 유동시 발생되는 BPF(Blade Passing Frequency) 소음을 저감시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 컴프레셔(20)의 블레이드(21, 22)로 유입되는 공기의 유량 및 유속을 와류방지유닛(90)을 통하여 균일하게 유지시킬 수 있기 때문에, 블레이드(21, 22)의 내구성 및 더 나아가서는 전체 터보차져(100)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이에 더하여, 본 실시예에서는 터보차져(100)의 구조 변경 없이 컴프레셔(20)의 전방 측에서 컴프레셔 케이스(40)의 공기 흡입부(41)에 와류방지유닛(90)을 부가적으로 설치함에 따라, 기존의 터보차져 구조를 변경할 필요가 없기 때문에 제작 비용을 절감할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터보차져에 적용되는 와류방지유닛을 도시한 평면 구성도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 터보차져를 도시한 단면 구성도이다.

Claims

컴프레셔 케이스가 구비된 컴프레셔; 및

상기 컴프레셔 케이스에서 흡입 공기와 순환 공기가 만나는 위치에 구성되는 와류방지유닛

을 포함하는 터보차져.
제1 항에 있어서,

상기 와류 방지유닛은 상기 컴프레셔의 전방 측에 고정되게 설치되는 터보차져.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,

상기 와류 방지유닛은,

상기 컴프레셔 케이스에 고정되는 프레임과, 상기 프레임에 설치되는 격자형 그물망을 포함하여 이루어지는 터보차져.