KR20110094093A - 가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저 - Google Patents

가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저 Download PDF

Info

Publication number
KR20110094093A
KR20110094093A KR1020117014759A KR20117014759A KR20110094093A KR 20110094093 A KR20110094093 A KR 20110094093A KR 1020117014759 A KR1020117014759 A KR 1020117014759A KR 20117014759 A KR20117014759 A KR 20117014759A KR 20110094093 A KR20110094093 A KR 20110094093A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
turbine
turbine wheel
turbocharger
turbine housing
volute
Prior art date
Application number
KR1020117014759A
Other languages
English (en)
Inventor
폴 앤첼
라지모한 찬드라모하난
Original Assignee
보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 보르그워너 인코퍼레이티드 filed Critical 보르그워너 인코퍼레이티드
Publication of KR20110094093A publication Critical patent/KR20110094093A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/143—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026—Scrolls for radial machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

트윈 볼류트 터보차저의 터빈 휠(70)로의 배기 가스의 유동 경로가 분리벽(21)의 형상(22) 및 터빈 하우징의 벽들(85, 86)에 의해 결정된 유로의 형상에 의해 형성된 노즐의 형상과 크기에 의해 영향을 받는다. 벽들(85, 86)을 분리벽을 향해 또는 그로부터 멀리 이동시킴으로써, 노즐을 통해 터빈 휠(70)로 향하는 배기 가스의 유동을 조절할 수 있고, 그에 따라 터보차저의 부스트 압력을 조절한다. 본 발명은 또한 단일 볼류트 터빈에도 적용된다.

Description

가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저{SIMPLIFIED VARIABLE GEOMETRY TURBOCHARGER WITH VARIABLE NOZZLE}
본 발명은 가변 유동 터보차저 내에서 터빈 휠로의 배기 가스 유동을 제어하는 간단한 저비용의 가변 노즐에 관한 것이다. 그러므로, 부스트 압력은 노즐 유동 체적을 제어함으로써 조절될 수 있다. 특히, 본 발명은 VTG 터보차저보다 저비용으로 허용 감도 한계(acceptable resolution)에서 터빈 유동의 변화를 일으키는 가변 노즐 터보차저를 제공한다. 분리벽과 윤곽선 간의 노즐 체적을 변경함으로써 터빈 휠로의 터빈 유동을 조절할 수 있고, 그에 따라 또한 터보차저의 부스트 레벨 출력을 조절할 수 있다.
터보차저는 일종의 과급 시스템(forced induction system)이다. 터보차저는 정상 급기 구성에서 있을 수 있는 밀도보다 더 큰 밀도로 공기를 엔진 흡기구에 전달하고, 더 많은 연료를 연소되게 하며, 그에 따라 엔진 중량을 현저히 증가시킴 없이 엔진 마력을 부스트한다. 이는 더 작은 터보차지된 엔진의 사용을 가능하게 할 수 있고, 더 큰 물리적 크기의 정상 흡기 엔진을 대체하여 차량의 공기역학적 전면 면적과 중량을 감소시킨다.
터보차저(도 1)는 배기 유동(100)을 이용하는데, 상기 유동은 엔진 배기 매니폴드로부터 터빈 하우징(2)의 터빈 입구(51)를 통해 터빈 하우징에 유입되어, 터빈 하우징 내부에 위치하는 터빈 휠(70)을 구동한다. 터빈 휠은 타단이 압축기 휠을 포함하는 샤프트에 견고하게 부착되며, 상기 압축기 휠은 샤프트에 장착되어 압축기 너트로부터의 클램프 하중에 의해 적소에 고정된다. 터빈 휠의 주요 기능은 압축기를 구동하는 회전력을 제공하는 것이다. 일단 배기 가스가 터빈 휠(70)을 통과하여 터빈 휠이 배기 가스로부터 에너지를 추출하면, 사용된 배기 가스(101)는 엑스듀서(exducer; 52)를 통해 터빈 하우징(2)을 빠져나가서, 차량의 하강관(downpipe), 및 일반적으로 촉매 변환기, 미립자 및 NOx 흡장형 촉매 장치(trap)와 같은 후처리 장치에 덕트 전달된다.
터빈단에 의해 발생된 동력은 터빈단 전체에 걸친 팽창비의 함수이다. 이는 터빈 입구(51)와 터빈 엑스듀서(52) 간의 팽창비이다. 터빈 동력의 범위는 기타 매개변수들 가운데 터빈단을 관통하는 유동의 함수이다.
압축기단은 휠과 그 하우징으로 구성된다. 여과된 공기는 압축기 휠(20)의 회전에 의해 압축기 커버(10)의 입구(11)에 축방향으로 유입된다. 터빈단에 의해 샤프트와 휠로 발생된 동력은 압축기 휠(20)을 구동하여 정압 및 일부 잔여 운동 에너지와 열의 조합을 발생한다. 가압된 기체는 압축기 배출구(12)를 통해 압축기 커버(10)를 빠져나가고, 통상 인터쿨러를 경유하여 엔진 흡기구에 전달된다.
터빈단의 설계는, 압축기를 구동하기 위해 필요한 동력; 터빈단의 공기역학적 설계; 회전 조립체의 관성(터빈 휠은 통상 압축기 휠의 알루미늄의 3배 밀도를 가진 인코넬로 제조되기 때문에, 터빈이 회전 조립체의 상당 부분을 차지함); 설계의 구조적 및 재료적 측면에 영향을 미치는 터보차저 작동 사이클; 및 블레이드 여기(excitation)에 관한 터빈 휠의 상류와 하류의 근접장 가운데의 절충이다.
터빈 하우징의 물리적 설계의 일부는 볼류트이고, 상기 볼류트의 기능은, 유입 유동 조건이 배기 가스의 에너지로부터 터빈 휠에 의해 발생된 동력으로의 가장 효율적인 동력 전달을 제공하도록 터빈 휠로의 유입 조건을 제어하는 것이다. 이론상, 엔진으로부터의 유입 배기 유동은 볼류트로부터 터빈 휠 축의 중앙의 볼텍스로 균일하게 전달된다. 이를 위해, 볼류트의 횡단면적은 "0"이 될 때까지 서서히 끊임없이 감소한다. 볼류트의 내부 경계는 기초원으로 정의되는 완벽한 원을 형성할 수 있거나, 또는 트윈 볼류트와 같은 일부 경우, 터빈 휠 직경의 106% 이상의 최소 직경을 가진 나선형을 형성할 수 있다. 볼류트는 그 외부 경계의 감소하는 반경, 도 4에 도시된 바와 같은 "X-Y" 축에 정의된 일 평면의 전술한 바와 같은 내부 경계, 및 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같은 "Z" 축을 관통하는 평면의 각각의 스테이션의 횡단면적에 의해 정의된다. "Z" 축은 "X-Y" 축에 의해 정의된 평면에 수직이고, 또한 터빈 휠의 축이다.
볼류트의 설계 개선은 볼류트를 위한 기준(datum)으로 정의된 "A" 부분에서 시작된다. 상기 기준은, 볼류트 형상의 "X" 축, "Y" 축, "Z" 축의 상세를 포함하는 터빈 하우징의 "X" 축 위의 "P" 각도에 부분으로서 정의된다.
볼류트의 크기와 형상은 후술하는 방식으로 정의된다. 널리 사용되는 용어인 A/R은 음영 표시된 유동 면적(160)의 중심점(161)과 터보 중심선 간의 거리에 의해 나뉘어진 "A" 부분의 부분 면적의 비를 나타낸다. 도 15a 및 도 15b에서, 중심점(161)은 터보 중심선에 대한 거리(RA, RB)를 결정한다. 일 계열의 터빈 하우징들의 구성원들에 관해, 전체적인 형상은 동일하게 유지되지만, "A" 부분의 면적은 거리(RA)와 같이 상이하다. A/R 비는 일반적으로 특정한 터빈 하우징에 대한 "명칭(name)"으로 사용되어 (상이한 A/R 비를 가진) 동일 계열의 다른 터빈 하우징들과 구별된다. 도 15a에서, 볼류트는 대략 원형의 볼류트이다. 도 15b에서, 볼류트는 분리된 터빈 하우징의 볼류트로, 대략 삼각형이 되도록 강제된다. 양 볼류트에 대해, "A" 부분의 면적은 동일하지만 형상이 상이하고, 중심점까지의 반경이 (볼류트 형상으로 인해) 상이하므로, A/R 비가 상이할 것이다. "A" 부분은 "X" 축으로부터 "P" 각도만큼 오프셋된다. 다음으로, 터빈 하우징은 기하학상 동일한 반경부(종종 30°이므로 [30x + P]°)로 분할되고, 코너 반경과 같은 기타 기하학적 정의 외에도, 반경(RA -M)과 면적(AA -M)이 정의된다. 이러한 정의로부터, 볼류트 벽을 따라 점들의 스플라인이 형성되어 볼류트의 전체 형상을 정의한다. 벽 두께가 내부 볼류트 형상에 더해지고, 이러한 방법으로 터빈 하우징이 정의된다.
소정의 면적에 대한 이론상 최적화된 볼류트의 형상은 원형 횡단면을 가진 형상이고, 이는 이러한 형상이 유체 마찰 손실을 최소화하는 최소 표면적을 가지기 때문이다. 그러나, 볼류트는 그 자체로 작동하는게 아니라 시스템의 일부이고, 따라서 도 4에 도시된 "A" 부분의 평면으로부터 "M" 부분의 평면까지, 그리고 "M" 부분으로부터 텅(tongue)까지의 유동의 요건이 터빈단의 성능에 영향을 미친다. 이러한 요건은 종종 베어링 하우징에 터빈 하우징을 위치 결정 및 장착하는 방법과 같은 터빈 하우징 외측의 건축상의 요건들의 절충을 초래하고, "A" 부분으로부터 터빈 저부(51)로의 전이는 원형뿐만 아니라 직사각형 또는 삼각형 단면, 또는 전체 형상들의 조합으로 이루어진 터빈 하우징의 볼류트를 초래한다. "D-K" 단면을 보여주는 도 1의 볼류트(53)의 직사각형 형상은, 유동이 VTG 베인들을 통해 최적화되고 베인들이 터빈 하우징 외측의 장치들에 의해 이동 및 제어될 수 있도록 베인들을 공간에 끼워맞춤한다는 요건, 및 터보차저가 엔진에 끼워맞춤되도록 터빈 하우징의 외형을 최소화한다는 요건의 결과이다.
터빈 하우징 저부는 다수의 엔진의 배기 매니폴드에 결합됨에 따라 통상 표준 설계로 이루어진다. 저부는 "볼류트"에 대해 임의의 각도 또는 위치에 놓일 수 있다. 저부 기체 유로로부터 볼류트로의 전이는 최선의 공기역학적 및 기계적 절충을 제공하는 방식으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 단면에서 얻은 도 2의 볼류트의 대략 삼각형 형상은 고정 및 웨이스트게이트 터빈 하우징을 위한 더 전형적인 볼류트 기하형상이다. 분리벽(21)의 추가는, 분리된 매니폴드로부터 펄스 유동을 유지하려는 노력으로 볼류트들 간의 공기역학적 "크로스토크"를 감소시켜, 터빈 휠에 의해 추출된 작업에서 펄스 에너지를 획득하기 위한 것이다. 배기 매니폴드의 압력 펄스는 엔진의 점화 순서의 함수이다.
터빈 하우징은 통상 동일한 직경의 터빈 휠들 또는 동일한 직경에 근접한 휠 그룹을 이용하는 계열(family) 단위로 설계된다(통상, 한 계열은 최대 다섯 개로 이루어진다). 터빈 하우징들은 동일한 터빈 저부 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 63㎜의 터빈 휠을 위한 일 계열의 터빈 하우징들은 1.8 내지 2.2의 A/R 범위를 포함할 수 있다. 도 5는 일 계열의 세 개의 볼류트에 대한 면적 도표를 도시한다. 점선(40)으로 표시된 최대 볼류트는 1.2 A/R 볼류트이다. 파선(41)으로 표시된 최소 볼류트는 0.8 A/R 볼류트이고, 상기 계열의 중간에서 평균 볼류트가 실선으로 표시된다. "X" 축은 30°("A" 부분)에서 360°(텅)까지 부분의 각도를 나타내고, "Y" 축은 각각의 각도에서의 단면의 면적을 나타낸다.
일부 터빈 휠은 이러한 펄스 에너지를 활용하고 이를 회전 속도로 변환하도록 특별히 설계된다. 그러므로, 분리된 터빈 하우징에서 펄스 유동 터빈 휠을 위한 배기 가스로부터의 압력 및 속도의 변환은, 정상 상태의 배기 유동으로부터 터빈 휠 속도로의 압력 및 속도의 변환보다 더 크다. 이러한 펄스 에너지는 4000RPM의 피크 토크와 종종 6000RPM에 이르는 훨씬 높은 회전 속도에서 작동하는 가솔린 엔진보다, 1200RPM 내지 1400RPM의 피크 토크와 약 2200RPM의 회전 속도에서 작동하는 상용 디젤 엔진에서 훨씬 우세하고, 따라서 펄스가 또한 정의되지 않는다.
기본 터보차저 구성은 고정 터빈 하우징을 가진 구성이다. 이러한 구성에서, 터빈 하우징 볼류트(53; 도 1)의 형상과 체적은 설계 단계에서 결정되어 적소에 주조된다.
다음 정교화 레벨은 웨이스트게이트 터빈 하우징을 가진 구성이다. 이러한 구성에서, 볼류트는 전술한 고정 구성에서와 같이 적소에 주조된다. 도 2에서, 웨이스트게이트 터빈 하우징은 터빈 하우징 볼류트(53)를 터빈 하우징 엑스듀서(52)에 유체 연결하는 포트(54)를 특징으로 한다. 볼류트 측의 포트가 터빈 휠(70)의 상류에 있고 엑스듀서 측의 포트의 타 측이 터빈 휠의 하류에 있기 때문에, 이러한 포트들을 연결하는 덕트를 통과하는 유동은 터빈 휠(70)을 우회하고, 그에 따라 터빈 휠에 전달되는 동력에 기여하지 않는다.
가장 간단한 형태의 웨이스트게이트는 밸브(55)이고, 포핏 밸브일 수 있다. 이는 도 2의 밸브와 유사한 스윙 타입의 밸브일 수 있다. 통상적으로, 이러한 밸브는, 부스트 압력 또는 진공을 감지하여 밸브에 연결된 격막을 활성화하고 엔진 ECU와의 특정한 통신 없이 작동하는 "덤(dumb)" 액추에이터에 의해 작동된다. 이러한 방식으로, 웨이스트게이트 밸브의 기능은 전부하(full load) 부스트 곡선의 상부를 제거하여 엔진에 부스트 레벨을 제한하는 것이다. 웨이스트게이트 구성은 밸브가 개방될 때까지 부스트 곡선의 특성에 영향을 미치지 않는다. 더 정교한 웨이스트게이트 구성은 기압을 감지할 수 있거나, 전자 오버라이드(electronic over-ride) 또는 제어 장치를 구비할 수 있지만, 이는 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 작동할 때까지 부스트 곡선에 영향을 미치지 않는다.
도 6a 및 도 6b는 압축기 맵을 나타낸다. "Y" 축(61)은 부스트 또는 압력비 레벨을 나타내고, "X" 축(60)은 팽창비를 나타낸다. 도 6a는 고정 터빈 하우징에 대한 부스트 곡선(67)을 도시한다. 이러한 구성에서, 터보 속도가 증가함에 따라, 휠을 통과하는 질량 유동이 계속 증가하기 때문에, 부스트 곡선의 상부(65)의 압력비는 계속 증가한다. 도 6b는 도 6a와 같은 A/R을 가진 웨이스트게이트 터빈 하우징, 또는 웨이스트게이트 밸브가 개방되지 않은 웨이스트게이트 터빈 하우징에 대한 부스트 곡선(68)을 도시한다. 도 6b에서, 부스트 곡선(68)의 하부 형상은 밸브의 개방 지점(66)까지 도 6a의 하부 부스트 곡선(67)과 정확히 일치함을 알 수 있다. 이 지점 이후, 부스트 곡선(62)은 비교적 편평하므로, 터보 속도가 증가함에 따라, 부스트 곡선이 최대 레벨에서 제어되는 한편, 휠을 통과하는 질량 유동은 계속 증가한다. 웨이스트게이트를 이용하여 부스트 레벨을 제한할 수 있는 반면, 그 터빈 동력 제어 특성은 발달되지 않아 열악하다.
웨이스트게이트 터빈 하우징의 긍정적인 부산물은 터빈 하우징의 A/R을 감소시키는 기회이다. 부스트의 상한이 웨이스트게이트에 의해 제어되기 때문에, A/R의 감소는 일시적인 응답 특성의 개선을 제공할 수 있다. 웨이스트게이트 터보차저가 압력 또는 진공 신호에 의해서만 작동되는 "덤" 액추에이터를 구비하고 고도에서 작동되는 경우, 이는 밸브를 개방하는 임계 압력비에 악영향을 미친다. 액추에이터의 격막은 일 측에서 부스트 압력을 감지하고 타 측에서 기압을 감지하기 때문에, (고도의 기압이 해면의 기압보다 더 낮다는 이유로) 액추에이터가 더 늦게 개방되는 경향이 있고, 그 결과 엔진의 오버부스트가 발생한다.
엔진 부스트 요건은 압축기단 선택의 주요 동인(driver)이다. 압축기의 선택과 설계는, 엔진의 부스트 압력 요건; 엔진이 요구하는 질량 유동; 응용이 요구하는 효율; 엔진과 응용이 요구하는 맵 폭; 엔진에 적용될 고도와 듀티 사이클; 및 엔진의 실린더 압력 한계 가운데의 절충이다.
이러한 것이 터보차저 작동에 있어 중요한 이유는, 터빈단에 웨이스트게이트를 추가하는 것이 저속 범위로 더 작은 터빈 휠과 하우징과의 매칭을 허용하기 때문이다. 그러므로, 웨이스트게이트의 추가는 관성 감소를 위한 옵션을 제공한다. 회전 조립체의 관성 감소는 통상 입자상 물질(PM)의 감소로 이어지기 때문에, 웨이스트게이트는 온-하이웨이 차량에 일반적이 되었다. 문제는 대부분의 웨이스트게이트들의 연산이 일정 부분 이진적이고, 이는 엔진 출력과 엔진 속도 간의 선형 관계와 잘 맞지 않는다는 것이다.
터보차저의 부스트 제어에서 다음 정교화 레벨은 VTG(가변 터빈 기하형상에 대한 일반적인 용어)이다. 이러한 터보차저들 중 일부는 회전 베인을 구비하고, 일부는 미끄럼 부분 또는 링을 구비한다. 이러한 장치에 대한 일부 명칭은 가변 터빈 기하형상(VTG), 가변 기하형상 터빈(VGT), 가변 노즐 터빈(VNT) 또는 간단히 가변 기하형상(VG)이다.
VTG 터보차저는 조정가능한 가이드 베인을 이용하고, 이는 도 3a 및 도 3b에서 한 쌍의 베인 링들 및/또는 노즐 벽에 회전 가능하게 연결되어 있다. 베인들은 터빈 휠로의 배기 가스 유동을 조절함으로써 배기 가스 배압과 터보차저 속도를 제어하도록 조정된다. 도 3a에서, 베인들(31)은 최소 개방 위치에 존재한다. 도 3b에서, 베인들(31)은 최대 개방 위치에 존재한다. 베인들은 상부 베인 링 위에 위치할 수 있는 유니즌 링(unison ring)에 구비된 핑거들에 의해 회전 가능하게 구동될 수 있다. 명료함을 위해 이러한 상세가 도면에서 생략되었다. VTG 터보차저는 조립되어 터빈 하우징에 위치되어야만 하는 다수의 고비용 합금 부품을 구비하고, 따라서 가이드 베인들은 이들이 노출되는 열 작동 조건의 범위에 걸쳐 배기 공급 유동 채널과 터빈 휠에 대해 적절하게 위치된 상태로 유지된다. 온도와 부식 조건은 모든 내부 부품들의 신종 합금 사용을 강제한다. 이들을 마련하여 기계가공하고 (필요한 경우) 용접하는 데에 많은 비용이 든다. VTG 설계는 터보차저 속도를 매우 빠르게 변화시킬 수 있기 때문에, 원하지 않는 속도 행정(excursion)을 방지하기 위해 광범위한 소프트웨어와 제어가 필요하다. 이는 고비용의 액추에이터로 이어진다. 터보차저 부스트 레벨과 터빈 배압 레벨을 조절하기 위해 다양한 유형과 구성의 VTG가 널리 채택된 반면에, 하드웨어 비용과 구현 비용이 높다.
유동을 볼류트 벽에 부착되게 유지하고 볼류트 형상을 볼류트 기능에 적합하게 유지하기 위해, 도 5에서와 같이, A/R 도표가 도시되어 부적절한 단면 변화가 존재하지 않음을 보장한다. 도 5에서, "X" 축은 각각의 단면에 대한 각도이다. 상기 각도는 도 4에서 사용된 바와 같이 정의용 문자(A~M)로 대체될 수 있다. "Y" 축은 단면의 반경을 나타낸다. 점선(40)은 상기 계열의 최대 A/R에 대한 면적 도표이다. 파선(41)은 상기 계열의 최소 A/R에 대한 면적 도표이다.
웨이스트게이트 터보를 비용 기준치로 고려하는 경우, 동일한 제조 체적에서 통상의 VTG의 비용은 동일한 크기의 고정 터보차저의 비용의 270% 내지 300%이다. 이러한 격차는 부품 수, 부품 재료, 부품의 제조와 기계가공에서 요구되는 정확도, 및 액추에이터의 속도, 정확도, 반복 정밀도와 같은 다수의 관련 인자들에 의한 것이다. 도 7의 그래프는 고정 터보차저 및 VTG를 포함하는 터보차저 범위에 대한 비교 비용을 보여준다. "A"는 소정의 응용에 대한 고정 터보차저의 표준 비용을 나타낸다. "B"는 동일한 응용에 대한 웨이스트게이트 터보차저의 비용을 나타내고, "C"는 동일한 응용에 대한 VTG의 비용을 나타낸다.
따라서, 기술적 이유 및 원가동인 양자에 관해, 비용의 측면에서 웨이스트게이트와 VTG 간에 적합한 비교적 저비용의 터빈 유동 제어 장치가 필요함을 알 수 있다. 이러한 장치의 목표 비용 가격은 간단한 고정 터보차저의 비용의 145% 내지 165%의 범위일 필요가 있다.
본 발명은 가변 유동 터보차저 내에서 터빈 휠로의 배기 가스 유동을 제어하는 간단한 저비용의 가변 노즐에 관한 것이다. 부스트 압력은 노즐 유동 체적을 제어함으로써 조절될 수 있다. 본 발명은, 트윈 볼류트 터보차저의 터빈 휠(70)로의 배기 가스의 유동 경로가 분리벽(21)의 형상(22) 및 터빈 하우징의 벽들(85, 86)에 의해 결정된 유로의 형상에 의해 형성된 노즐의 형상과 크기에 영향을 받는다는 착상에 기반한다. 벽들(85, 86)을 분리벽을 향해 또는 그로부터 멀리 이동시킴으로써, 노즐을 통해 터빈 휠(70)로 향하는 배기 가스의 유동을 조절할 수 있고, 그에 따라 터보차저의 부스트 압력을 조절한다. 다른 실시형태에서, 이러한 벽들과 분리벽에 의해 형성된 노즐은, 분리벽과의 갭이 변화되도록 이러한 벽들을 포함하는 실린더들(58, 59)을 회전시킴으로써 변화되어, 터빈 휠(70)로의 배기 유동을 조절하고, 그에 따라 부스트 압력을 조절한다. 또 다른 실시형태에서, 분리벽은 별개의 부품으로 구성되고, 분리벽의 내부 선단은 나선형으로 설계되고, 소정의 단면들에서 터빈 휠에 대한 "선단간(tip-to-tip)" 비가 변화된다. 나선형 분리벽의 회전은 전술한 바와 같이 노즐 폭을 변화시켜, 터빈 유동 및 그에 따른 부스트 압력을 조절한다. 본 발명은 또한 단일 볼류트 터빈에도 적용된다.
본 발명은 유사한 도면 번호가 유사한 부분을 나타내는 첨부 도면에 제한의 의도가 아닌 예로서 도시된다.
도 1은 통상의 VTG 터보차저를 도시한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 통상의 웨이스트게이트 터보차저를 도시한 한 쌍의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 통상의 VTG 터보차저를 도시한 한 쌍의 단면도이다.
도 4는 반경방향 구성선들을 보여주는 통상의 고정 터빈 하우징을 도시한 단면도이다.
도 5는 횡단면적 전개를 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 통상의 고정 및 웨이스트게이트 터보차저를 위한 압축기 맵이다.
도 7은 터보차저의 상대적 비용을 보여주는 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제1 실시형태를 도시한 한 쌍의 단면도이다.
도 9는 도 8a의 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태를 도시한 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10의 한 쌍의 확대 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제3 실시형태를 도시한 도면이다.
도 13a, 도 13b, 도 13c는 도 12의 세 개의 상이한 부분들을 도시한 확대도이다.
도 14는 제3 실시형태를 도시한 측면도이다.
도 15a 및 도 15b는 "A" 부분의 일부 볼류트들을 도시한 단면도이다.
가변 기하형상 터보차저에서 베인을 사용하는 것은 배기 유동에 유효한 펄스 유동 성분을 감쇠하기 때문에, 본 발명자들은 배기 유동에서 펄스 에너지를 유지하면서 터빈 휠로의 터빈 유동을 조절할 수 있도록 노력하였다. 이를 위해, 본 발명자들은, 일 측의 분리벽과 타 측의 터빈 하우징의 윤곽면들에 의해 형성된 노즐을 수정함으로써, 펄스 에너지의 손실 없이 터빈 유동을 조절할 수 있다는 것을 발견하였다.
도 9에서 본 발명의 제1 실시형태를 볼 수 있다. 이 실시형태에서, 분리벽면(22)에 인접한 윤곽면(86)의 원통형 부분이 실린더(59)의 단부면에 형성되고, 상기 실린더는 터보차저 축과 평행한 방향으로 분리벽을 향해 그리고 그로부터 멀리 이동하도록 구성된다. 유사 구성에 의해, 터빈 휠(70)로 이어지는 윤곽면(85)이 실린더(58)의 단부면에 형성되고, 상기 실린더는 또한 분리벽에 인접하게 그리고 분리벽으로부터 멀리 이동가능하다.
도 8a 및 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이, 윤곽면들이 이동할 때, 윤곽면들(85, 86) 및 분리벽(21)의 인접한 면들(22)에 의해 형성된 노즐이 조작될 수 있다. 이러한 조작으로 인해, 터빈 휠로의 유동을 제어하는 조절가능 방식으로, 노즐을 통과하는 유동이 변화된다. 도 8a는 수축 위치의 윤곽면들을 보여준다. 도 8b는 확장 위치의 윤곽면들을 보여준다.
유동 요건에 따라, 내부 및 외부 실린더들 양자가 동시에 이동할 수 있다. 내연기관의 관리 시스템에서, 연소실 비활성화를 이용하거나, 또는 EGR 유동만 제공하는 엔진 연소실의 총 수보다 더 적은 경우, 배기 매니폴드로의 유동, 및 그에 따른 터빈 하우징의 압력과 유동은 불균형하게 되어, 윤곽면들(85, 86)을 포함하는 실린더들(58, 59)이 비대칭으로 이동할 수 있다. 본 발명을 위해 도시된 구성은 도 15b에 도시된 바와 같은 분리된 터빈 하우징의 구성이다. 이러한 터빈 하우징 볼류트 구성에서, 윤곽면들과 분리벽들의 접근에 의해 형성된 노즐의 감도(sensitivity)는 윤곽면들(85, 86)을 포함하는 실린더들(58, 59)의 비대칭 이동을 허용할 수 있다. 도 15a에 도시된 바와 같은 개방 터빈 하우징 볼류트(즉, 분리벽이 없음)의 경우, 더 적은 감도에 의해 윤곽면들(85, 86)을 포함하는 실린더들(58, 59) 양자가 이동할 것으로 예상된다.
이러한 "실린더들"(공압식, 유압식, 전기-기계식 등)을 이동시키는 다수의 방법이 있지만, 본 발명의 이해의 목적으로 하나의 방법을 기술한다.
분리벽(21)은 터빈 하우징 주조의 일부이기 때문에, 하우징의 내측으로부터 링을 끼우는 것은 불가능하다. 외측으로부터 링을 끼우기 위해, 실린더들(59, 58)은 외부 하우징(80) 내에 장착되고, 상기 하우징은 터빈 하우징의 보어(82)에 끼워진다. 이러한 외부 실린더의 내부에는, 피스톤(81)이 "0" 링 시일(84)로 실링되어, 실린더의 내경 보어와 피스톤의 외부 에지 간의 시일을 제공한다. 피스톤은 또한 유압실로부터 터빈 하우징의 배기 유동의 기체 압력을 실링하기 위해 피스톤 링(83)을 포함할 수 있다. 실린더들(58, 59)의 내벽과 외벽에 기체 시일이 제공되어, 이들이 위치하는 보어에 대한 기체 압력을 실링할 수 있다. 공압 또는 유압이 일련의 갤러리를 통해 터빈 하우징에 전달되어 실린더들(58, 59)에 유동과 압력을 제공하고, 볼류트의 중심선을 향한 운동 또는 그로부터 멀어지는 운동을 초래한다. 내부 실린더로의 압력이 베어링 하우징을 통해 공급될 수 있다. 외부 및 내부 실린더의 개방면의 폐쇄부가 어댑터(23)에 의해 구비되고, 상기 어댑터는 각각의 압력 갤러리 상의 압력 "0" 링에 면을 제공할 뿐만 아니라, 차량 하강관을 위치 결정 및 유지하기 위해 계면 메커니즘을 제공한다.
본 발명의 제2 실시형태에서, 윤곽면들(85, 86)은 다시 실린더들(58, 59)에 장착된다. 제1 실시형태에서는, 윤곽면들이 장착되는 실린더가 축방향으로 이동하여 윤곽면과 분리벽의 인접한 면들(22)에 의해 형성된 노즐(39)을 변형시킨 반면, 제2 실시형태에서는, 실린더가 터보차저 축을 중심으로 회전하여 노즐 체적을 변화시킨다.
이러한 제2 실시형태에서, 본 발명자들은 터빈 하우징에 대한 분리벽의 위치와 형상이 비교적 일정하다는 것을 깨달았다. 윤곽면들(86, 85)의 형상과 축방향 위치는 가변 단면들(도 4의 A~M)에서 터빈 휠까지 유동을 매칭하도록 이루어질 수 있다. 도 11a 및 도 11b에서, 윤곽면들(86, 85)을 연결하는 선들(87, 88)의 내측 경사가 분리벽 중심선(D-K)에 대해 각을 이루는 것을 알 수 있다. "D" 부분의 노즐 체적은 "G" 부분의 노즐 체적보다 더 크다. 터보차저의 축을 중심으로 실린더(86)를 회전시킴으로써, 도 11a의 분리벽 중심선(D-K)과 면 내벽(87) 간의 "B" 공간이 도 11b의 "B" 공간으로 감소한다.
내부 실린더(58)에 대해 유사한 방식으로, 터보차저의 축을 중심으로 내부 실린더(58)를 회전시킴으로써, 도 11a의 분리벽 중심선(D-K)과 면 내벽(88) 간의 "A" 공간이 도 11b의 "A" 공간으로 감소한다.
제1 실시형태에서와 같이, 커버 플레이트 또는 폐쇄부(23)는 터빈 하우징에 장착되어 실린더(59)의 입구 지점에 마개를 제공할 뿐만 아니라, 차량 하강관을 위치 결정 및 유지하기 위해 계면 메커니즘을 제공한다.
터빈 하우징의 베어링 하우징 측의 실린더(58)는 터빈 하우징의 조인트로부터 베어링 하우징으로 끼워질 수 있기 때문에, 삽입 및 실링 방법을 위한 다수의 옵션이 존재한다. 상기 실린더들(58, 59)의 회전을 구동하는 동력은 유압식, 공압식, 전기식, 전기-기계식 또는 기계식일 수 있고, 통상 엔진/차량 제조자에 의해 터보차저 제조자에게 주어진 옵션들에 의해 선택하게 된다.
본 발명의 제3 실시형태는 노즐의 동일한 공기역학적 조정을 보다 복잡한 방식으로 포함한다.
종종 "선단간" 비로 참조되는 분리벽의 선단과 터빈 휠의 선단 간의 거리(도 13의 "T")가 성능에 있어 중요하기 때문에, 선단간 비는 블레이드 여기를 이유로 터빈 휠 직경의 106% 이상으로 유지되어야 하고, 효율성을 이유로 106% 이하로 유지되어야 한다. 도 13에서, 터빈 휠 직경 "R"에 대해, 상기 비는 다음과 같다.
Figure pct00001
주조된 분리벽의 경우, 주조된 터빈 하우징에서, 주조 공정을 통해 발생된 불순물(dross)이 얇은 분리벽의 선단으로 전달되어 분리벽의 선단에 바람직하지 않은 재료 조성물을 생성한다. 이러한 저품질 재료는 조기 피로를 초래하고 분리벽으로부터 터빈 휠로 떨어져 터빈 휠을 손상시키는 경향이 있다. 이를 방지하기 위해, 분리벽은 공기역학적으로 바람직할 수 있는 것보다 더 두껍게 주조되고, 더 짧게(그에 따라 최적의 선단간 비로부터 멀게) 주조되어 분리벽의 열 응력을 최소화한다.
본 발명자들은, 분리벽이 터빈 하우징 주조 공정에 의해 주조되는 대신, 터빈 하우징 주조 재료보다 더 고품질의 재료로 터빈 하우징 외부에서 제조된 경우, 선단간 간극이 최소 비로 이루어져 최대 성능을 제공할 수 있음을 깨달았다. 본 발명자들은 또한, 분리벽이 터빈 하우징 주조 공정 외부에서 만들어진 경우, 내부 에지, 즉 분리벽의 선단은 정상 선단간 비에서 최적의 선단간 비까지 나선형을 형성할 수 있다는 점과, 분리벽 프로파일이 충분히 "두꺼운" 경우, 분리벽의 회전은 노즐 체적뿐만 아니라 선단간 비를 변화시킬 수 있고, 그에 따라 가변 유동 고효율 공구를 제공할 수 있다는 것을 깨닫게 되었다.
도 12a에서, 분리벽의 외부 에지(121)는 일정한 반경을 형성한다. 분리벽(120)의 내부 에지는 스플라인 또는 나선형을 형성한다. 도 13a, 도 13b, 도 13c에 도시된 바와 같이, 복수의 롤러(122)가 분리벽의 외측 단부에 장착되고, 터빈 하우징(124)의 일부에 구비된 홈(123)에 끼워진다. 터빈 하우징(125)의 다른 일부는, 롤러들을 포획하고 터빈 하우징의 두 부분을 실링하는 폐쇄부를 제공한다. 도 14에서, 일정한 반경부(121)가 볼류트(140)의 외측에 안착됨을 알 수 있고, 터빈 하우징의 내부(125)를 터빈 하우징의 외부(124)와 결합하는 데에 필요한 체결구들이 도시된다. 이러한 체결구들이 용이한 조립과 분리를 가능하게 하지만, 터빈 하우징의 두 부분은 용접에서 완전히 기계적인 방법까지 다양한 방식으로 체결될 수 있다.
분리벽은 텅에서 시작하여 텅에서 끝나기 때문에, 회전가능한 분리벽이 "하우징" 내부로 그리고 그 외부로 회전하도록 텅 내부가 적응되어, 상기 분리벽의 회전은 분리벽의 갭을 초래하지 않는다. 이는, 관련 단면의 면적을 유지하면서 텅의 형상을 조정하고 다른 벽의 체적에 적응함으로써, 텅(M~A 단면)의 도입부와 마감부에서 A/R에 영향을 주지 않고 이루어질 수 있다.
이제, 본 발명이 설명되었다.

Claims (9)

  1. 하나 이상의 볼류트(47, 48, 49)를 포함하는 터빈 하우징(2);
    터빈 하우징 내에 수용되고 배기 가스에 의해 구동되는 터빈 휠(70);
    볼류트(들)로부터 터빈 휠로 배기 가스를 전달하는 전이 영역(39);
    상기 전이 영역을 정의하는 윤곽선들(85, 86)을 가진 단부면들(58, 59)을 구비한 제1 및 제2 실린더(81)로, 상기 제1 윤곽선(85)은 상기 제1 실린더 단부면(58)의 일부이고, 터빈 휠에 대략 동축 및 동심을 이루며, 터빈 휠의 회전축과 평행하게 이동가능하고, 상기 제2 윤곽선(86)은 상기 제2 실린더 단부면(59)의 일부이고, 터빈 휠에 대략 동축 및 동심을 이루며, 터빈 휠의 회전축과 평행하게 이동가능한 것인 제1 및 제2 실린더(81); 및
    상기 제1 및 제2 실린더 단부면들을 서로를 향해 동시에 이동시키는 구동 수단을 포함하는 터보차저.
  2. 제1항에 있어서, 상기 터빈 하우징은 분리벽(21)에 의해 분리된 제1 및 제2 볼류트(48, 49)를 포함하는 것인 터보차저.
  3. 제1항에 있어서, 상기 터빈 하우징은 단일 볼류트(47)를 포함하는 것인 터보차저.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전이 영역(39)은 상기 볼류트로부터 상기 터빈 휠을 향해 좁아지는 것인 터보차저.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 실린더 단부면들을 서로로부터 멀리 이동시키는 구동 수단을 더 포함하는 터보차저.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동 수단은 공압식, 유압식 및 전기-기계식으로부터 선택되는 것인 터보차저.
  7. 분리벽(21)에 의해 분리되고 각각이 내연 기관의 전용 연소실 세트로부터 배기 가스를 받는 하나 이상의 볼류트(47, 48, 49)를 포함하는 터빈 하우징;
    터빈 하우징 내에 수용되고 배기 가스로부터 에너지를 추출하는 터빈 휠;
    트윈 볼류트들로부터 터빈 휠로 배기 가스를 전달하는 전이 영역;
    상기 전이 영역을 정의하는 윤곽선들(85, 86)을 가진 단부면들(58, 59)을 구비한 제1 및 제2 실린더(81)로, 상기 제1 윤곽선(85)은 상기 제1 실린더 단부면(58)의 일부이고, 터빈 휠에 대략 동심을 이루며, 터빈 휠의 회전축과 평행하게 이동가능하고, 상기 제2 윤곽선(86)은 상기 제2 실린더 단부면(59)의 일부이고, 터빈 휠에 대략 동심을 이루며, 터빈 휠의 회전축과 평행하게 이동가능한 것인 제1 및 제2 실린더(81); 및
    상기 제1 및 제2 실린더 단부면들을 서로를 향해 독립적으로 이동시키는 구동 수단을 포함하며,
    상기 내연 기관은 선택적으로 비활성화될 수 있는 연소실들을 구비한 엔진이고, 상기 실린더 단부면들은 활성 연소실들에 응하여 이동하는 것인 터보차저.
  8. 분리벽(21)에 의해 분리된 제1 및 제2 볼류트(48, 49)를 포함하는 터빈 하우징;
    터빈 하우징 내에 수용되고 배기 가스로부터 에너지를 추출하는 터빈 휠;
    트윈 볼류트들로부터 터빈 휠로 배기 가스를 각각 전달하는 전이 영역; 및
    상기 전이 영역을 정의하는 윤곽선들(85, 86)을 가진 단부면들(58, 59)을 구비한 제1 및 제2 실린더(81)로, 상기 제1 윤곽선(85)은 상기 제1 실린더 단부면(58)의 일부이고, 터빈 휠에 대략 동심을 이루며, 터보차저 축을 중심으로 회전가능하고, 상기 제2 윤곽선(86)은 상기 제2 실린더 단부면(59)의 일부이고, 터빈 휠에 대략 동심을 이루며, 터보차저 축을 중심으로 회전가능한 것인 제1 및 제2 실린더(81)를 포함하며,
    터빈 하우징의 윤곽면들은 분리벽의 나선형 형상과 협동하는 나선형 형상을 가진 터빈 휠과 볼류트 간의 노즐형 전이 영역을 정의하고, 상기 터보차저 축을 중심으로 한 상기 제1 및 제2 실린더 단부면들(58, 59)의 회전은 실린더 단부면들과 상기 분리벽 간의 간극을 변화시키는 것인 터보차저.
  9. 분리벽(21)에 의해 분리된 제1 및 제2 볼류트(48, 49)를 포함하는 터빈 하우징;
    터빈 하우징 내에 수용되고 배기 가스로부터 에너지를 추출하는 터빈 휠; 및
    트윈 볼류트들로부터 터빈 휠로 배기 가스를 각각 전달하는 전이 영역을 포함하며,
    상기 분리벽의 내경(120)은 나선형이고, 상기 분리벽은 터보차저 축을 중심으로 회전하도록 장착되며, 터빈 하우징의 윤곽면들은 분리벽의 나선형 형상과 협동하는 나선형 형상을 가진 터빈 휠과 볼류트 간의 노즐형 전이 영역을 정의하고, 상기 터보차저 축을 중심으로 한 상기 분리벽의 회전은 상기 나선형 형상들 간의 간극을 변화시키는 것인 터보차저.
KR1020117014759A 2008-12-11 2009-12-04 가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저 KR20110094093A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12172808P 2008-12-11 2008-12-11
US61/121,728 2008-12-11

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167019659A Division KR101749155B1 (ko) 2008-12-11 2009-12-04 가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110094093A true KR20110094093A (ko) 2011-08-19

Family

ID=42243286

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167019659A KR101749155B1 (ko) 2008-12-11 2009-12-04 가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저
KR1020117014759A KR20110094093A (ko) 2008-12-11 2009-12-04 가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167019659A KR101749155B1 (ko) 2008-12-11 2009-12-04 가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8590305B2 (ko)
KR (2) KR101749155B1 (ko)
CN (1) CN102245873B (ko)
DE (1) DE112009004309T5 (ko)
WO (1) WO2010068558A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170093156A (ko) * 2014-12-12 2017-08-14 보르그워너 인코퍼레이티드 바이패스 밸브 및 흐름 연결용 조합형 조정 장치를 구비한 배기 가스 터보차저

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0801846D0 (en) * 2008-02-01 2008-03-05 Cummins Turbo Tech Ltd A variable geometry turbine with wastegate
DE102008039085A1 (de) * 2008-08-21 2010-02-25 Daimler Ag Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
CN102383877A (zh) * 2011-10-08 2012-03-21 康跃科技股份有限公司 可变几何的脉冲进气涡轮机的蜗壳装置
IN2014DN07612A (ko) * 2012-02-28 2015-05-15 Borgwarner Inc
US10570928B2 (en) 2013-03-15 2020-02-25 Regal Beloit America, Inc. Centrifugal blower assembly and method for assembling the same
GB201322206D0 (en) * 2013-12-16 2014-01-29 Cummins Ltd Turbine housing
US10006342B2 (en) * 2014-02-20 2018-06-26 Ford Global Technologies, Llc Exhaust flow valve for twin-scroll turbine and operating methods thereof
US9765687B2 (en) 2014-04-29 2017-09-19 Honeywell International Inc. Turbocharger with variable-vane turbine nozzle having a gas pressure-responsive vane clearance control member
CN106032758A (zh) * 2015-03-17 2016-10-19 通用电器技术有限公司 涡轮机涡管
US20170152063A1 (en) * 2015-11-28 2017-06-01 Steven Michael Blankman Internal air pressure imbalance (IAPI) engine
CN108496011B (zh) 2016-01-22 2021-04-13 利滕斯汽车合伙公司 具有形成蜗壳的可变流量分流器的泵
WO2018123045A1 (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 タービン及びターボチャージャ
US10900415B2 (en) 2017-05-09 2021-01-26 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger having a meridionally divided turbine housing and a variable turbine nozzle
US11111854B2 (en) 2017-05-09 2021-09-07 Garrett Transportation 1 Inc. Turbocharger having a meridionally divided turbine housing and a variable turbine nozzle
GB2568733B (en) * 2017-11-24 2022-06-15 Cummins Ltd Method of designing a turbine
US11421556B2 (en) * 2017-12-26 2022-08-23 Marelli Corporation Manufacturing method of turbine housing
CN108019356A (zh) * 2017-12-28 2018-05-11 湖南泵阀制造有限公司 一种具有调流与截断功能的多功能离心泵及管路系统
WO2020003649A1 (ja) * 2018-06-29 2020-01-02 株式会社Ihi タービンおよび過給機
CN108895002A (zh) * 2018-09-11 2018-11-27 重庆冲能动力机械有限公司 一种应用在psa空气分离系统中的涡轮驱动离心真空泵
CN109026764A (zh) * 2018-09-11 2018-12-18 重庆冲能动力机械有限公司 一种应用在psa空气分离系统中的涡轮驱动离心鼓风机
CN109854308A (zh) * 2019-03-02 2019-06-07 王志伟 一种小排量发动机用涡轮增压器
US11248488B2 (en) 2019-03-12 2022-02-15 Garrett Transportation I Inc. Method for making a twin-vaned nozzle ring assembly for a turbocharger with twin-scroll turbine housing for directing exhaust gases from each scroll onto turbine wheel in interleaved fashion
US11085311B2 (en) 2019-03-12 2021-08-10 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger with twin-scroll turbine housing and twin vaned nozzle ring for directing exhaust gases from each scroll onto turbine wheel in interleaved fashion
CN113710884B (zh) * 2019-04-19 2023-10-20 三菱重工发动机和增压器株式会社 可变容量涡轮机以及增压器
GB2585084B (en) * 2019-06-28 2023-09-20 Cummins Ltd Turbine
CN110671159A (zh) * 2019-09-18 2020-01-10 无锡康明斯涡轮增压技术有限公司 一种涡轮增压器涡壳
DE102019217316A1 (de) * 2019-11-08 2021-05-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasturbolader für Hochleistungsmotorkonzepte

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL95500C (ko) * 1957-02-27
BE636296A (ko) * 1962-10-17
NL126489C (ko) * 1964-05-11
CH578686A5 (ko) * 1974-10-03 1976-08-13 Charmilles Sa Ateliers
DE2633587C2 (de) 1976-07-27 1985-05-23 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
ES461142A1 (es) * 1976-09-04 1978-06-01 Mtu Friedrichshafen Gmbh Mejoras en turbo-cargadores de gas de escape para maquinas motrices de combustion.
US5087176A (en) * 1984-12-20 1992-02-11 Allied-Signal Inc. Method and apparatus to provide thermal isolation of process gas bearings
US4643639A (en) * 1984-12-24 1987-02-17 Sundstrand Corporation Adjustable centrifugal pump
US4776168A (en) * 1987-05-21 1988-10-11 Woollenweber William E Variable geometry turbocharger turbine
DE19816645B4 (de) 1998-04-15 2005-12-01 Daimlerchrysler Ag Abgasturboladerturbine
DE19924228C2 (de) 1999-05-27 2002-01-10 3K Warner Turbosystems Gmbh Mehrflutiger, regelbarer Abgasturbolader
JP4460814B2 (ja) * 2000-03-13 2010-05-12 アライドシグナル・インコーポレーテッド 可変形状ターボチャージャ
US6431823B1 (en) * 2000-07-13 2002-08-13 Yudko Slepoy Centrifugal pump with variable capacity and pressure
DE10061846B4 (de) * 2000-12-12 2004-09-09 Daimlerchrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
ITTO20010506A1 (it) * 2001-05-25 2002-11-25 Iveco Motorenforschung Ag Turbina a geometria variabile.
US6925806B1 (en) * 2004-04-21 2005-08-09 Honeywell International, Inc. Variable geometry assembly for turbochargers
EP1957757B1 (en) 2005-11-16 2013-02-13 Honeywell International Inc. Turbocharger having an axially sliding piston cartridge
GB2461720B (en) * 2008-07-10 2012-09-05 Cummins Turbo Tech Ltd A variable geometry turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170093156A (ko) * 2014-12-12 2017-08-14 보르그워너 인코퍼레이티드 바이패스 밸브 및 흐름 연결용 조합형 조정 장치를 구비한 배기 가스 터보차저

Also Published As

Publication number Publication date
US20110232282A1 (en) 2011-09-29
WO2010068558A2 (en) 2010-06-17
CN102245873B (zh) 2014-11-05
WO2010068558A3 (en) 2010-09-23
KR20160089546A (ko) 2016-07-27
KR101749155B1 (ko) 2017-07-04
CN102245873A (zh) 2011-11-16
DE112009004309T5 (de) 2012-05-24
US8590305B2 (en) 2013-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101749155B1 (ko) 가변 노즐을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저
KR101586821B1 (ko) 베인 링들을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저
US8585355B2 (en) Simplified variable geometry turbocharger with sliding gate and multiple volutes
KR101645518B1 (ko) 가변 볼류트 유동 체적들을 가지는 단순화된 가변 구조 터보차저
CN103180569B (zh) 具有增加的流量范围的简化型可变几何形状涡轮增压器
US8210793B2 (en) Radial flow compressor for a turbo-supercharger
CN1693683B (zh) 一种利用可变形涡轮机对柴油机后处理系统进行废气温度控制的方法
US8037684B2 (en) Variable flow turbocharger
CN109790758B (zh) 用于内燃发动机的涡轮增压器
GB1602767A (en) Turbocharger control
JP2009534569A (ja) 調節可能なタービン形状と羽根保持リングの圧力補償開口部を有するターボチャージャ
GB2474344A (en) Variable geometry turbine inlet
EP3301277B1 (en) Turbocharger with ported turbine shroud
CN110513159B (zh) 具有单轴、自定心枢转特征件的可变涡轮几何形状叶片
US20150159547A1 (en) Cross Flow Turbine
US20210140362A1 (en) Exhaust gas turbocharger for high-performance engine concepts

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
A107 Divisional application of patent