KR20110118483A

KR20110118483A - 터보차져의 바이패스장치

Info

Publication number: KR20110118483A
Application number: KR1020100038110A
Authority: KR
Inventors: 안재원; 강수영; 권성
Original assignee: (주)계양정밀
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2011-10-31
Also published as: KR101174564B1

Abstract

본 발명은 링크와 관통공 사이의 틈새로 가스 누설이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는 터보차져의 바이패스장치를 개시한다.
본 발명은 엔진의 흡기관 측 압력에 의해 작동되는 액추에이터와, 일측은 상기 액추에이터에 연결되고 터보차져에 형성된 관통공을 통해 내부로 인입되며 타측 끝단에 바이패스 밸브가 연결된 링크와, 상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 관통공에 접촉되는 상기 링크의 외주면에 장착되는 피스톤링으로 이루어져, 가스의 누설이 방지될 수 있도록 한 것이다.
또한, 라비린스 홈, 링크의 확장부에 형성되는 삽입돌기 및 삽입돌기가 삽입되는 라비린스 홈이 형성된 구조로 이루어져 링크와 관통공 사이의 틈새로 가스의 누설이 발생되지 않도록 한 것이다.

Description

터보차져의 바이패스장치{APPARATUS FOR BYPASS OF TURBOCHARGER}

본 발명은 터보차져의 바이패스장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보차져의 하우징에 삽입되는 바이패스장치의 크랭크축을 통해 가스의 누설이 발생되는 것을 방지하는 터보차져의 바이패스장치에 관한 것이다.

터보차져는 배기가스가 가지고 있는 에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고, 터빈에 연결된 컴프레서에 의해 공기를 가압하는 장치로서, 엔진의 연소실로 가압된 공기를 공급하여 엔진의 충효율을 향상시킴으로써 출력을 증대할 수 있도록 한다.

터보차져는 엔진의 운전상태에 따라 배기가스가 제공할 수 있는 에너지가 변화하므로 이를 엔진의 운전상태에 따라 적절히 조절하여 엔진을 보다 효율적으로 운전할 수 있도록 하기 위해서 터빈 노즐을 가변하여 배기가스가 터빈에 제공하는 에너지를 조절할 수 있도록 구성될 수도 있다. 이러한 터보차져를 가변형 터보차져라 하며, 터빈 노즐을 가변시키는 방법으로는 배기가스가 터빈으로 공급되는 유로에 설치되어 있는 다수개의 베인을 회동시킴으로써, 터빈으로 공급되는 배기가스의 유동 방향을 조절하도록 하는 방법이 주로 사용되고 있다.

이러한 터보차져 중에서 가변형이 아닌 터보차져를 일예로 들어 설명하면 터보차져는 엔진의 배기량을 크게 하면 엔진의 출력도 커지나, 배기량이 작은 소형 엔진이나 동일한 배기량의 엔진이라도 출력을 향상시키기 위해서는 되도록 많은 양의 공기를 실린더에 흡입하도록 하여야 한다. 이렇게 실린더에 대한 흡입공기량을 늘려 엔진의 출력을 높이는 것을 과급이라 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 과급을 행하여 엔진의 출력을 높이는 터보차져는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기량을 늘리는 것으로, 배기관(1)의 배기가스 압력으로 터어빈(Turbine)(2)을 회전시켜, 이것과 동일한 축선상에 있는 흡기관(3)의 압축기(Compressor)(4)를 돌려 과급을 실시한다.

상기와 같은 터보차져가 작동 중에 과급압이 너무 상승되면 엔진의 각 부품이 강력한 폭발압력에 의해 피로가 누적되어 파괴가 발생될 위험이 있기 때문에 웨이스트 게이트 밸브(Waste Gate Valve)라고도 불리는 바이패스 밸브(By-pass Valve)(5)로 과급압을 제어한다.

엔진의 회전수가 상승하여 과급압이 일정치 이상이 되면, 흡기관(3)의 압력에 의해 액추에이터(6)가 작동하여, 액추에이터와 링크(7)로 연결되어 있는 바이패스 밸브(5)가 열리면서 배기가스의 일부가 터어빈(2)을 바이패스 하여 배출되기 때문에 터어빈(2)의 회전수가 낮아지고, 압축기(4)의 호전속도도 낮아진다. 이에 따라 과급압은 일정하게 제어되어 엔진을 보호한다.

액추에이터(6)는 흡기관(3)과 연통되는 챔버를 형성하는 몸체(6a), 몸체(6a)의 중앙을 분할하는 격판(6b)의 중앙에 설치되는 압력판(6c), 압력판(6c)과 바이패스 밸브(5)를 개폐시키는 링크(7) 그리고, 압력판(6c)을 탄성지지하는 압축스프링(6d) 등으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 구조의 터보차져는 도 2에 도시된 바와 같이 링크(7)가 터보차져(8)에 형성된 관통공(7a)을 통해 터보차져의 내부로 삽입되는 부분에서 링크(7)와 관통공(7a)의 접촉면 사이로 가스 누설이 발생될 우려가 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 링크가 삽입되는 부분에서 가스 누설이 발생되는 것을 방지할 수 있는 터보차져의 바이패스장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 터보차져의 바이패스장치는 엔진의 흡기관 측 압력에 의해 작동되는 액추에이터; 일측은 상기 액추에이터에 연결되고 터보차져에 형성된 관통공을 통해 내부로 인입되며 타측 끝단에 바이패스 밸브가 연결된 링크; 및 상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 관통공에 접촉되는 상기 링크의 외주면에 장착되는 피스톤링;을 포함한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 터보차져의 바이패스장치는 엔진의 흡기관 측 압력에 의해 작동되는 액추에이터; 일측은 상기 액추에이터에 연결되고 터보차져에 형성된 관통공을 통해 내부로 인입되며 타측 끝단에 바이패스 밸브가 연결된 링크; 및 상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 링크와 상기 관통공의 내측면이 접하는 접촉면에 형성되는 라비린스 홈; 을 포함한다.

또한 , 보다 바람직하게는, 상기 라비린스 홈은 상기 링크의 외주면에 함몰되고 둘레면을 따라 연장된 형상으로 적어도 하나 형성된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 라비린스 홈은 상기 관통공의 내측면에 함몰되고 원주 방향을 따라 연장된 형상으로 적어도 하나 형성된다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 터보차져의 바이패스장치는 엔진의 흡기관 측 압력에 의해 작동되는 액추에이터; 일측은 상기 액추에이터에 연결되고 터보차져에 형성된 관통공을 통해 내부로 인입되며 타측 끝단에 바이패스 밸브가 연결된 링크; 상기 터보차져의 내측에 위치한 관통공의 입구측 주변에 링 형상을 이루도록 함몰된 라비린스 홈; 및 상기 터보차져의 내측에 위치한 관통공의 입구측 주변에 접하도록 상기 링크의 외주면에서 확장된 단면을 가지며 상기 라비린스 홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성된 확장부:를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 삽입돌기는 상기 라비린스 홈에 밀착되도록 서로 대응되는 형상을 갖는다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 라비린스 홈은 상기 삽입돌기의 돌출 높이보다 깊게 함몰된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 관통공에 접촉되는 상기 링크의 외주면에 장착되는 피스톤링을 더 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 링크와 상기 관통공의 내측면이 접하는 접촉면에 형성되는 라비린스 홈; 을 더 포함한다.

이와 같이 본 발명에 의한 터보차져의 바이패스 장치는 링크와 관통공 사이의 틈새로 가스가 누설되는 것을 방지함으로써, 터보차져의 압축효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래구조의 터보차져의 바이패스장치를 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 링크가 삽입되는 관통공을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 터보차져의 바이패스장치를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 터보차져의 바이패스장치를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 터보차져의 바이패스장치를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 터보차져의 바이패스장치를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 제5 실시예인 터보차져의 바이패스장치를 도시한 단면도,

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 터보차져의 바이패스장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 도 1을 인용한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 터보차져의 바이패스장치를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이 터보차져(8)에 형성된 관통공(7a)을 통해 액추에이터 연결된 링크(107)가 삽입되고, 링크(107)의 끝단에 바이패스 밸브(5)가 장착되어 배기가스의 일부가 터어빈(2)을 바이패스 하여 배출되는 것을 조절한다.

관통공(7a)과 접촉되는 링크(107)의 외주면에는 피스톤링(108)이 장착된다. 피스톤링(108)은 링크(107)의 외주면에 형성되는 피스톤링홈(107a)에 삽입된다. 링크(107)의 외주면에 피스톤링(108)이 다수개 장착되는 구조로 이루어질 수도 있다.

또한 관통공(7a)은 종래 구조와 마찬가지로 터보차져(8)를 이루는 배기관(1) 측이나 터어빈(2)이 장착되는 터어빈 하우징 부에 직접 관통되는 구조로 이루어지거나, 도시된 바와 같이 터보차져(8)를 이루는 배기관(1) 측이나 터어빈(2)이 장착되는 터어빈 하우징 부에 장착되는 부싱(110)의 내주면으로 형성되는 구조로 이루어질 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 터보차져의 바이패스장치는 액추에이터가 작동되면 다수개의 링크가 결합된 구조로 이루어진 링크(107)가 관통공(7a)과 접촉된 상태로 회전하게 되고, 그 끝단에 부착된 바이패스 밸브(5)가 회동되면서 바이패스 유로를 개폐하게 되는 것이다. 이때, 회전되는 링크(107)에 장착된 피스톤링(108)이 관통공(7a)에 밀착된 상태를 유지하므로 배기가스가 링크(107)와 관통공(7a)을 틈새로 누설되지 못하게 되는 것이다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 터보차져의 바이패스장치는 도 4에 도시된 바와 같이 터보차져(8)에 형성된 관통공(7a)을 통해 액추에이터 연결된 링크(117)가 삽입되고, 링크(117)의 끝단에 바이패스 밸브(5)가 장착되어 배기가스의 일부가 터어빈(2)을 바이패스하여 배출되는 것을 조절한다.

관통공(7a)과 접촉되는 링크(117)의 외주면인 접촉면에는 소정의 깊이로 함몰되고 둘레면을 따라 연장된 라비린스 홈(118)이 형성된다. 라비린스 홈(118)은 기밀성이 향상될 수 있도록 링크(117)의 외주면에 2개가 형성되는 것이 바람직하나, 라비린스 홈(118)이 두 개로만 한정되는 것은 아니고, 하나 또는 2개 이상 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 터보차져의 바이패스장치는 액추에이터가 작동되면 다수개의 링크가 결합된 구조로 이루어진 링크(117)가 관통공(7a)과 접촉된 상태로 회전하게 되고, 그 끝단에 부착된 바이패스 밸브(5)가 회동되면서 바이패스 유로를 개폐하게 되는 것이다. 이때, 회전되는 링크(117)와 관통공(7a)의 틈새로 배기가스가 누설되려 하는 경우, 누설되던 배기가스는 라비린스 홈(118)에 일시적으로 머무르게 되면서 외부로 누설되는 않게 되는 것이다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 터보차져의 바이패스 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 터보차져(8)에 형성된 관통공(7a)을 통해 액추에이터 연결된 링크(127)가 삽입되고, 링크(127)의 끝단에 바이패스 밸브(5)가 장착되어 배기가스의 일부가 터어빈(2)을 바이패스하여 배출되는 것을 조절한다.

링크(127)의 외주면과 접촉되는 접촉면인 관통공(7a)의 내측면에는 소정의 깊이로 함몰되고 원주 방향을 따라 연장되는 라비린스 홈(128)이 형성된다. 라비린스 홈(128)은 기밀성이 향상될 수 있도록 관통공(71)의 내측면에 2개가 형성되는 것이 바람직하나, 라비린스 홈(128)이 두 개로만 한정되는 것은 아니고, 하나 또는 2개 이상 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 터보차져의 바이패스장치는 액추에이터가 작동되면 다수개의 링크가 결합된 구조로 이루어진 링크(127)가 관통공(7a)과 접촉된 상태로 회전하게 되고, 그 끝단에 부착된 바이패스 밸브(5)가 회동되면서 바이패스 유로를 개폐하게 되는 것이다. 이때, 회전되는 링크(127)와 관통공(7a)의 틈새로 배기가스가 누설되려 하는 경우, 누설되던 배기가스는 라비린스 홈(128)에 일시적으로 머무르게 되면서 외부로 누설되는 않게 되는 것이다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 터보차져의 바이패스 장치는 도 6에 도시된 바와 같이 터보차져(8)에 형성된 관통공(7a)을 통해 액추에이터 연결된 링크(137)가 삽입되고, 링크(137)의 끝단에 바이패스 밸브(5)가 장착되어 배기가스의 일부가 터어빈(2)을 바이패스하여 배출되는 것을 조절한다.

관통공(7a)의 입구측 주변에 링 형상을 이루도록 함몰되고 연장된 라비린스 홈(139)이 형성된다. 관통공(7a)의 입구측 주변에 접하도록 확장된 단면을 갖는 확장부(138)가 형성되고, 확장부(138)의 일측면에는 라비린스홈(139)에 삽입되는 삽입돌기(138a)가 형성된다. 삽입돌기(138a)는 라비린스 홈(139)에 밀착되도록 라비린스 홈(139)에 대응되는 형상을 갖는다.

또한 관통공(7a)은 종래 구조와 마찬가지로 터보차져(8)를 이루는 배기관(1) 측이나 터어빈(2)이 장착되는 터어빈 하우징 부에 직접 관통되는 구조로 이루어지거나, 도시된 바와 같이 터보차져(8)를 이루는 배기관(1) 측이나 터어빈(2)이 장착되는 터어빈 하우징 부에 장착되는 부싱(110)의 내주면으로 형성되는 구조로 이루어질 수도 있으며, 라비린스 홈(139) 또한 부싱(110)의 입구 주변에 형성되는 구조로 이루어질 수도 있다.

또한 도 7에 도시된 바와 같이 라비린스 홈(149)이 삽입돌기(138a)의 돌출 높이보다 깊게 함몰되어 라비린스 공간이 구비되는 구조로 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 터보차져의 바이패스장치는 액추에이터가 작동되면 다수개의 링크가 결합된 구조로 이루어진 링크(127)가 관통공(7a)과 접촉된 상태로 회전하게 되고, 그 끝단에 부착된 바이패스 밸브(5)가 회동되면서 바이패스 유로를 개폐하게 되는 것이다. 이때, 회전되는 링크(127)와 관통공(7a)의 틈새로 배기가스가 누설되려 하는 경우, 라이빈스홈(139, 149)에 삽입된 삽입돌기(138a)가 밀착되는 구조적 특징으로 인해 배기가스의 누설이 방지되는 것이다. 또한, 라비린스 홈(149)과 삽입돌기(138a) 사이에 라비린스 공간이 형성되는 경우에는 누설되던 배기가스는 라비린스 홈(149)의 공간에 일시적으로 머무르게 되면서 외부로 누설되는 않게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

5 : 바이패스 밸브 7a : 관통공
108 : 피스톤 링 107a, 118, 128, 139, 149 : 라비린스 홈
117, 127, 137 : 링크 138 : 확장부
138a : 삽입돌기

Claims

엔진의 흡기관 측 압력에 의해 작동되는 액추에이터;
일측은 상기 액추에이터에 연결되고 터보차져에 형성된 관통공을 통해 내부로 인입되며 타측 끝단에 바이패스 밸브가 연결된 링크; 및
상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 관통공에 접촉되는 상기 링크의 외주면에 장착되는 피스톤링; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
엔진의 흡기관 측 압력에 의해 작동되는 액추에이터;
일측은 상기 액추에이터에 연결되고 터보차져에 형성된 관통공을 통해 내부로 인입되며 타측 끝단에 바이패스 밸브가 연결된 링크; 및
상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 링크와 상기 관통공의 내측면이 접하는 접촉면에 형성되는 라비린스 홈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
제 2항에 있어서, 상기 라비린스 홈은
상기 링크의 외주면에 함몰되고 둘레면을 따라 연장된 형상으로 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
제 2항에 있어서, 상기 라비린스 홈은
상기 관통공의 내측면에 함몰되고 원주 방향을 따라 연장된 형상으로 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
엔진의 흡기관 측 압력에 의해 작동되는 액추에이터;
일측은 상기 액추에이터에 연결되고 터보차져에 형성된 관통공을 통해 내부로 인입되며 타측 끝단에 바이패스 밸브가 연결된 링크;
상기 터보차져의 내측에 위치한 관통공의 입구측 주변에 링 형상을 이루도록 함몰된 라비린스 홈; 및
상기 터보차져의 내측에 위치한 관통공의 입구측 주변에 접하도록 상기 링크의 외주면에서 확장된 단면을 가지며 상기 라비린스 홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성된 확장부: 를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
제 5항에 있어서, 상기 삽입돌기는 상기 라비린스 홈에 밀착되도록 서로 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
제 5항에 있어서, 상기 라비린스 홈은 상기 삽입돌기의 돌출 높이보다 깊게 함몰되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 관통공에 접촉되는 상기 링크의 외주면에 장착되는 피스톤링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링크와 접촉되는 상기 관통공 사이를 통해 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 링크와 상기 관통공의 내측면이 접하는 접촉면에 형성되는 라비린스 홈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차져의 바이패스장치.