KR20120097096A - 엔진의 터보장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보차져의 컴프레셔 전단으로 공급되는 기체의 온도를 저감시키도록 함으로써, 터보 파울링 현상의 발생을 억제하여, 엔진의 고출력화가 가능하고 출력의 향상이 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 터보차져의 온도를 낮추어 그 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

엔진의 터보장치{Turbo Charger for Engine}

본 발명은 엔진의 터보장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 흡기측으로 유입되는 블로우 바이 가스에 의해 야기되는 터보 파울링 현상을 방지 또는 저감하여 엔진의 고출력화에 기여할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

엔진의 터보장치는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 압력으로 터빈을 회전시키고, 상기 터빈의 회전력으로 컴프레셔를 구동하여 엔진으로 흡입되는 공기를 압축시켜서 엔진의 흡기효율을 상승시킴으로써, 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한다.

한편, 엔진의 블로우 바이 가스는 연소실로부터 피스톤과 실린더 사이의 틈새를 통해 엔진의 크랭크케이스로 누출된 미연소 탄화수소로서, 통상 다시 연소실로 공급하여 연소시켜서 처리하도록 한다.

도 1은 종래의 2단 터보장치가 구비된 엔진을 설명한 도면으로서, 엔진으로부터 배출되는 배기가스는 고압측 터보차져(500)와 저압측 터보차져(502)를 차례로 통과하면서, 고압측 터빈과 저압측 터빈을 구동한 후 배출되게 되며, 엔진으로 흡입되는 공기는 상기 저압측 터빈에 의해 구동되는 저압측 컴프레셔를 통해 일차적으로 가압된 후, 상기 고압측 터빈에 의해 구동되는 고압측 컴프레셔에 의해 재차 가압되어 엔진으로 공급되며, 상기 고압측 컴프레셔에서 가압된 공기는 엔진으로 공급되기 전에 인터쿨러(504)를 통과하면서 냉각되어 밀도가 증가된 상태로 연소실로 유입되도록 한다.

한편, 상기 엔진에서 발생된 블로우 바이 가스는 CCV(Crank Case Ventilation system: 506)에 의해 액상은 다시 엔진으로 유입되고, 기상은 상기 저압측 컴프레셔 전단으로 공급되어 흡입되는 공기와 함께 혼합되어 엔진으로 유입되는 경로를 따르게 된다.

그런데, 상기 저압측 컴프레셔의 전단으로 공급되는 블로우 바이 가스는 상기 고압측 컴프레셔의 전단인 A 위치에서 온도가 일정온도, 예컨대 190℃, 이상이 되면, 일부 가스가 고압측 컴프레셔의 배면에 쌓여서 시간의 경과에 따라 고압측 컴프레셔의 회전을 방해하여, 엔진으로 유입되는 공기량이 줄어드는 터보 파울링 현상을 발생시키게 되며, 고출력을 얻기 위해 연료를 더 많이 공급하는 경우 상기 A지점의 온도는 더욱 상승하여 고출력화에 걸림돌이 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 컴프레셔 전단으로 공급되는 기체의 온도를 저감시키도록 함으로써, 터보 파울링 현상의 발생을 억제하여, 터보차져를 보호하여 그 내구성을 향상시키도록 함은 물론 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한 엔진의 터보장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 터보장치는

엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터빈을 구비한 터보차져와;

상기 터보차져의 터빈에 의해 구동되는 컴프레셔의 전단에 상기 컴프레셔로 공급되는 기체의 온도를 저감시킬 수 있도록 구비된 냉각기;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 컴프레셔 전단으로 공급되는 기체의 온도를 저감시키도록 함으로써, 터보 파울링 현상의 발생을 억제하여, 엔진의 고출력화가 가능하도록 함은 물론, 터보차져에 고온이 가해지는 것을 방지함으로써, 그 내구성을 향상시키도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 엔진의 터보장치를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 터보장치의 실시예를 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터빈을 구비한 터보차져(1)와; 상기 터보차져의 터빈(T)에 의해 구동되는 컴프레셔(C)의 전단에 상기 컴프레셔(C)로 공급되는 기체의 온도를 저감시킬 수 있도록 구비된 냉각기를 포함하여 구성된다.

즉, 터보차져(1)를 구성하는 컴프레셔(C)의 전단에 컴프레셔(C)로 공급되는 기체의 온도를 저감시키도록 함으로써, 종래 터보 파울링 현상이 발생하던 것을 방지 내지는 저감할 수 있도록 함으로써, 엔진의 고출력화가 가능하도록 하고, 터보차져(1)의 온도가 지나치게 상승하여 그 내구성이 저하되는 현상을 방지할 수 있도록 한 것이다.

본 실시예에서 상기 냉각기는 엔진의 냉각수를 순환시켜서 상기 컴프레셔(C)로 공급되는 기체를 냉각시키도록 하는 수냉식 냉각기(3)로 구성하였다.

또한, 상기 수냉식 냉각기(3)로 공급되는 엔진으로부터의 냉각수 라인에는 밸브수단(5)이 구비되고, 상기 밸브수단(5)은 상기 컴프레셔(C) 전단의 온도가 터보 파울링 현상을 일으키는 온도 이전에는 상기 엔진으로부터의 냉각수를 엔진으로 바이패스시킬 수 있도록 구성된다.

따라서, 엔진 및 터보차져의 작동중에 상기 컴프레셔(C)의 전단 온도가 터보 파울링 현상을 일으키지 않을 수준인 동안에는 상기 밸브수단(5)은 상기 엔진으로부터의 냉각수를 상기 수냉식 냉각기(3)로 공급하지 않고, 그대로 다시 엔진으로 순환시키도록 하고, 상기와 같이 터보 파울링이 발생하거나 발생하게 될 상황이 되면, 상기 수냉식 냉각기(3)로 엔진 냉각수를 공급하여 상기 컴프레셔(C)로 공급되는 기체의 냉각이 이루어지도록 한다.

참고로 여기서, 상기 기체는 공기와 블로우 바이 가스의 혼합체를 의미하며, 본 실시예에서 상기 터보차져(1)는 상대적으로 엔진에 가깝게 설치된 고압측 터보차져(7)와 상대적으로 멀게 설치된 저압측 터보차져(9)로 구성된다.

따라서, 상기 냉각기(3)는 상기 고압측 터보차져(7)의 고압측 컴프레셔(C) 전단에 설치되어, 상기 저압측 컴프레셔(C)에서 블로우 바이 가스와 함께 혼합되고 압축된 공기가 상기 고압측 컴프레셔(C)로 공급되기 전에 이 기체를 냉각시키게 된다.

상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 엔진의 터보장치는 상기한 바와 같이 고압측 컴프레셔(C)로 진입하는 가스의 온도를 상기 수냉식 냉각기(3)에 의해 적극적으로 제어하도록 함으로써, 상기 고압측 컴프레셔(C)에서 발생할 수 있는 터보 파울링 현상을 방지 내지는 저감시킬 수 있도록 하여, 엔진의 고출력화 및 출력 향상을 꾀할 수 있고, 나아가 상기한 바와 같은 수냉식 냉각기(3)에 의한 냉각은 상기 고압측 터보차져(7)의 온도상승을 억제할 수 있어서, 그 내구성을 향상시키는 데에도 크게 기여할 수 있게 된다.

1; 터보차져
3; 냉각기
5; 밸브수단
7; 고압측 터보차져
9; 저압측 터보차져

Claims (4)

1. 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터빈을 구비한 터보차져와;
   상기 터보차져의 터빈에 의해 구동되는 컴프레셔의 전단에 상기 컴프레셔로 공급되는 기체의 온도를 저감시킬 수 있도록 구비된 냉각기;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 터보장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각기는 엔진의 냉각수를 순환시켜서 상기 컴프레셔로 공급되는 기체를 냉각시키도록 하는 수냉식 냉각기인 것
   을 특징으로 하는 엔진의 터보장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 수냉식 냉각기로 공급되는 엔진으로부터의 냉각수 라인에는 밸브수단이 구비되고;
   상기 밸브수단은 상기 컴프레셔 전단의 온도가 터보 파울링 현상을 일으키는 온도 이전에는 상기 엔진으로부터의 냉각수를 엔진으로 바이패스시킬 수 있도록 구성된 것
   을 특징으로 하는 엔진의 터보장치.
4. 청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터보차져는 상대적으로 엔진에 가깝게 설치된 고압측 터보차져와 상대적으로 멀게 설치된 저압측 터보차져로 구성되며;
   상기 냉각기는 상기 고압측 터보차져의 고압측 컴프레셔 전단에 설치되는 것
   을 특징으로 하는 엔진의 터보장치.

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