KR20130047310A - 자동차용 터보차저의 터빈하우징 - Google Patents

자동차용 터보차저의 터빈하우징 Download PDF

Info

Publication number
KR20130047310A
KR20130047310A KR1020110112248A KR20110112248A KR20130047310A KR 20130047310 A KR20130047310 A KR 20130047310A KR 1020110112248 A KR1020110112248 A KR 1020110112248A KR 20110112248 A KR20110112248 A KR 20110112248A KR 20130047310 A KR20130047310 A KR 20130047310A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
turbine wheel
turbine
turbine housing
scroll
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020110112248A
Other languages
English (en)
Inventor
성경섭
문길민
추동호
박상준
Original Assignee
현대자동차주식회사
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 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020110112248A priority Critical patent/KR20130047310A/ko
Priority to US13/489,752 priority patent/US20130108429A1/en
Priority to DE102012105108A priority patent/DE102012105108A1/de
Publication of KR20130047310A publication Critical patent/KR20130047310A/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
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • 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

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 트윈 스크롤 방식의 터빈하우징에 있어서, 격벽의 내구성을 향상시킬 수 있는 자동차용 터보차저의 터빈하우징에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차용 터보차저의 터빈하우징은, 배기매니폴드와 연결되어 배기가스의 운동에너지로 터빈 휠을 회전시키는 자동차용 터보차저의 터빈하우징에 있어서, 상기 터빈 휠이 위치되도록 원형의 홀 형상으로 형성된 터빈 휠 수용부; 상기 터빈 휠 수용부를 그 내측에 형성하며 상기 터빈 휠의 회전 방향을 따라 배기가스 통로가 형성되는 스크롤부; 상기 스크롤부의 통로가 두 개로 구획되도록 형성되는 격벽; 및 상기 격벽에 방사상으로 적어도 하나 이상 형성되는 슬릿; 을 포함할 수 있다.

Description

자동차용 터보차저의 터빈하우징 {TURBINE HOUSING OF TURBO CHARGER FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 터보차저의 터빈하우징에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내구성이 향상된 자동차용 터보차저의 터빈하우징에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진의 실린더 내로 흡입되는 흡기의 압력을 대기압력보다 높이고 실린더 안의 공기량을 증가시키게 되면 사이클 당 엔진 출력을 증대시킬 수 있으며, 이를 과급이라 한다. 처음으로 과급을 실현한 기계식 과급은 흡기의 압축에 크랭크축의 출력을 소비하였기 때문에 축력의 증대에도 불구하고 열효율의 악화를 피할 수 없었다.
상기의 문제를 해결하기 위해 터보차저가 개발되었다. 터보차저는 배기가스의 에너지로 배기 터빈을 돌리면 여기에 직결된 컴프레서(compressor)가 실린더에 공기를 밀어 넣어 엔진 출력을 향상시키는 장치이다. 한편, 터보차저는 과급으로 인해 실린더 안의 압력이 높아지면 노킹이 발생되는 가솔린 엔진보다는 노킹의 제한이 없는 디젤엔진에 널리 사용된다.
터보차저의 구성을 자세히 설명하면, 배기 에너지를 회수하는 터빈 휠 및 압축공기를 실린더로 보내는 컴프레서 휠이 동일 축의 양끝에 배치되며, 각각의 휠은 배기와 공기의 흐름을 유도하는 하우징이 감싸고 있다. 특히, 터빈하우징은 통로가 단일의 구조를 형성되는 싱글 스크롤(single scroll) 방식과, 격벽에 의해 통로가 2개로 분할되어 있는 형상의 트윈 스크롤(twin scroll) 방식이 있다. 그 중 트윈 스크롤 방식은 엔진의 배기 간섭을 피하는 동시에 배기의 펄스 효과를 효율적으로 활용함으로써 터빈 휠의 회전 효율을 높일 수 있다.
하지만, 싱글 스크롤 방식과 대비하여 트윈 스크롤 방식은 각 실린더 기통 사이의 압력 차이가 크게 발생하여 배기 맥동에 의해 중앙 격벽에 측압(side force)을 가하게 됨으로써 격벽의 크랙 발생 및 절손현상이 빈번하게 나타나는 문제점이 있다. 또한, 스크롤 내부 및 외부의 비정상적인 온도역전 현상으로 인한 반복적인 팽창 및 압축에 의해 격벽의 내구성이 약화되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 트윈 스크롤 방식의 터빈하우징에 있어서, 격벽의 내구성을 향상시킬 수 있는 자동차용 터보차저의 터빈하우징을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 터보차저의 터빈하우징은, 배기매니폴드와 연결되어 배기가스의 운동에너지로 터빈 휠을 회전시키는 자동차용 터보차저의 터빈하우징에 있어서, 상기 터빈 휠이 위치되도록 원형의 홀 형상으로 형성된 터빈 휠 수용부; 상기 터빈 휠 수용부를 그 내측에 형성하며 상기 터빈 휠의 회전 방향을 따라 배기가스 통로가 형성되는 스크롤부; 상기 스크롤부의 통로가 두 개로 구획되도록 형성되는 격벽; 및 상기 격벽에 방사상으로 적어도 하나 이상 형성되는 슬릿; 을 포함할 수 있다.
상기 스크롤부의 배기가스 통로는 배기가스의 운동에너지가 상기 터빈 휠에 전달되도록 상기 터빈 휠 방향으로 설정값만큼 개구되어 형성될 수 있다.
상기 슬릿은 설정거리만큼 벌어진 형상으로 형성될 수 있다.
상기 슬릿의 설정거리는 0.3mm일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 격벽에 슬릿을 형성시킴으로써 반복적인 팽창 및 압축에 대항하는 격벽의 내구성을 향상시킬 수 있다. 즉, 격벽의 크랙 발생 및 절손현상이 방지됨으로써 운전자의 만족도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 터보차저의 터빈하우징의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보차저의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤부의 단면 확대도이다.
도 4는 도 2의 A-A 방향에서 바라본 격벽의 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 터보차저의 터빈하우징의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 터보차저의 터빈하우징(10)은 배기매니폴드(30)와 연결되어 있으며, 스크롤부(11) 및 터빈 휠 수용부(15)를 포함한다.
터빈하우징(10)에는 배기매니폴드(30)로부터 배기가스가 공급된다. 또한, 터빈하우징(10)은 배기가스의 운동에너지를 이용하여 터빈을 작동시킬 수 있도록 형성된다.
터빈 휠 수용부(15)는 터빈하우징(10)을 관통하는 원형의 홀 형상으로 형성된다.
스크롤부(11)는 터빈 휠 수용부(15)의 외주를 따라 배기가스가 유동될 수 있는 통로를 형성한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보차저의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스크롤부(11)는 유동력 전달구(17), 격벽(14) 및 트윈스크롤(12)을 포함하며, 터빈 휠 수용부(15)에는 터빈 휠(16)이 위치한다.
유동력 전달구(17)는 스크롤부(11)의 배기가스 통로가 터빈 휠(16)을 향하여 설정간격만큼 개구되도록 스크롤부(11)의 내주를 따라 형성된다.
격벽(14)은 스크롤부(11)의 배기가스 통로를 두 개로 구획하도록 형성되고, 격벽(14)에 의해 구획된 두 개의 통로를 트윈스크롤(12)이라 한다. 또한, 격벽(14)은 스크롤부(11)의 외주측 내면에서 돌출되어 유동력 전달구(17) 부근까지 연장됨으로써, 트윈스크롤(12)을 형성시킨다.
배기매니폴드(30)로부터 터빈하우징(10)으로 배기가스가 전달되면, 배기가스는 트윈스크롤(12)을 따라 터빈 휠(16)의 둘레를 선회한다. 이 때, 배기가스의 유동력이 유동력 전달구(17)에 의해 터빈 휠(16)에 전달된다. 따라서, 터빈 휠(16)이 회전된다. 한편, 도 2에서는 배기매니폴드(30)로부터 공급되는 배기가스의 흐름이 회살표로 도시되었다.
상기의 작동에 의해 회전되는 터빈 휠(16)의 회전력이 컴프레서 휠(20)에 전달되고, 컴프레서 휠(20)의 회전에 의해 발생된 압축공기는 실린더로 전달된다. 한편, 이와 같은 작동에 의해 엔진의 출력을 향상시키는 터보차저의 구동은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤부의 단면 확대도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스크롤부(11)의 배기가스 통로를 구획하여 트윈스크롤(12)을 형성시키는 격벽(14)은 스크롤월(14a) 및 스크롤팁(14b)을 포함한다.
스크롤월(14a)은 스크롤부(11)의 외주측 내면에서 돌출되는 격벽(14)의 일부분을 지칭한다. 또한, 스크롤팁(14b)은 유동력 전달구(17)에 가까운 격벽(14)의 다른 일부분을 지칭한다. 즉, 터빈 휠(16)에 가까운 스크롤팁(14b)은 스크롤월(14a)에 비해 빠르게 가열된다. 나아가, 스크롤월(14a)보다 얇게 형성된 스크롤팁(14b)은 열이 상대적으로 쉽게 발산됨으로써 빠르게 식는다. 따라서, 스크롤팁(14b)의 압축 및 팽창은 스크롤월(14a)에 비해 과도하게 발생될 수 있다.
도 4는 도 2의 A-A 방향에서 바라본 격벽의 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 도 2의 A-A 방향에서 바라본 격벽(14)은 중공의 원판 형상일 수 있으며, 슬릿(18)을 포함한다.
슬릿(18)은 중공의 원판 형상의 격벽(14)에 방사상으로 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 또한, 슬릿(18)은 스크롤팁(14b)에서 스크롤월(14a)까지 격벽(14)을 절단하는 형상으로 형성된 좁은 틈새이다. 나아가, 슬릿(18)은 설정거리만큼 벌어진 형상으로 형성되며, 상기 설정거리는 0.3mm일 수 있다.
한편, 도 4에서는 직선으로 격벽(14)을 절단하는 3개의 슬릿(18)이 도시되었지만, 슬릿(18)의 개수 및 형상은 이에 한정되지 않으며 당업자에 의해 다양하게 변경되어 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 격벽(14)에 슬릿(18)을 형성시킴으로써 반복적인 팽창 및 압축에 대항하는 격벽(14)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 즉, 격벽(14)의 크랙 발생 및 절손현상이 방지됨으로써 운전자의 만족도가 향상될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 터빈하우징
11: 스크롤부(scroll portion)
12: 트윈스크롤
14: 격벽
14a: 스크롤월(scroll wall)
14b: 스크롤팁(scroll tip)
15: 터빈 휠 수용부
16: 터빈 휠
17: 유동력 전달구
18: 슬릿(slit)
20: 컴프레서 휠
30: 배기매니폴드

Claims (4)

  1. 배기매니폴드와 연결되어 배기가스의 운동에너지로 터빈 휠을 회전시키는 자동차용 터보차저의 터빈하우징에 있어서,
    상기 터빈 휠이 위치되도록 원형의 홀 형상으로 형성된 터빈 휠 수용부;
    상기 터빈 휠 수용부를 그 내측에 형성하며 상기 터빈 휠의 회전 방향을 따라 배기가스 통로가 형성되는 스크롤부;
    상기 스크롤부의 통로가 두 개로 구획되도록 형성되는 격벽; 및
    상기 격벽에 방사상으로 적어도 하나 이상 형성되는 슬릿;
    을 포함하는 자동차용 터보차저의 터빈하우징.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크롤부의 배기가스 통로는 배기가스의 운동에너지가 상기 터빈 휠에 전달되도록 상기 터빈 휠 방향으로 설정값만큼 개구되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보차저의 터빈하우징.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿은 설정거리만큼 벌어진 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보차저의 터빈하우징.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿의 설정거리는 0.3mm인 것을 특징으로 하는 자동차용 터보차저의 터빈하우징.
KR1020110112248A 2011-10-31 2011-10-31 자동차용 터보차저의 터빈하우징 KR20130047310A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110112248A KR20130047310A (ko) 2011-10-31 2011-10-31 자동차용 터보차저의 터빈하우징
US13/489,752 US20130108429A1 (en) 2011-10-31 2012-06-06 Turbine housing of turbocharger for vehicle
DE102012105108A DE102012105108A1 (de) 2011-10-31 2012-06-13 Turbinengehäuse eines Turboladers für ein Fahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110112248A KR20130047310A (ko) 2011-10-31 2011-10-31 자동차용 터보차저의 터빈하우징

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130047310A true KR20130047310A (ko) 2013-05-08

Family

ID=48084470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110112248A KR20130047310A (ko) 2011-10-31 2011-10-31 자동차용 터보차저의 터빈하우징

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130108429A1 (ko)
KR (1) KR20130047310A (ko)
DE (1) DE102012105108A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130014497A1 (en) * 2011-07-15 2013-01-17 Gm Global Technology Operations Llc. Housing for an internal combustion engine
JP5922402B2 (ja) * 2011-12-28 2016-05-24 三菱重工業株式会社 ツインスクロールターボチャージャ
US10690052B2 (en) 2017-05-19 2020-06-23 GM Global Technology Operations LLC Turbocharger assembly
US10753266B2 (en) * 2018-05-16 2020-08-25 GM Global Technology Operations LLC J-groove for crack suppression

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4381172A (en) * 1981-06-29 1983-04-26 General Motors Corporation Centripetal flow gas turbine
WO1993013304A1 (en) * 1984-03-15 1993-07-08 Norio Nakazawa Variable capacity turbo-supercharger
EP0281345A1 (en) * 1987-03-02 1988-09-07 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Turbine casing for turbocharger
DE102007020747A1 (de) 2007-05-03 2008-11-13 Pilepro Llc Anordnung aus mehreren Spundwandkomponenten sowie Anschweißprofil hierfür
DE112011103079T5 (de) * 2010-11-05 2013-08-08 Borgwarner Inc. Vereinfachter Turbolader mit veränderlicher Geometrie mit einem vergrösserten Strombereich

Also Published As

Publication number Publication date
US20130108429A1 (en) 2013-05-02
DE102012105108A1 (de) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1785613B1 (en) Exhaust turbo-supercharger
EP2110531B1 (en) Exhaust gas turbocharger
JP2009250232A (ja) 排気マニホールドとシリンダーヘッドの一体型エンジン
US9587554B2 (en) Twin-scroll turbocharger
WO2009153854A1 (ja) ターボチャージャ用のコンプレッサハウジング
CN101532401A (zh) 具有热屏蔽体对中配置的涡轮增压器组件
CN101263283A (zh) 用于v型发动机的机内集成式排气歧管
JP5062334B2 (ja) 圧力波過給機
US8132399B2 (en) Reflective pulse rotary engine
CN104747274A (zh) 涡轮增压器
KR20130047310A (ko) 자동차용 터보차저의 터빈하우징
CN103958858B (zh) 多气缸发动机的排气装置
EP2792868B1 (en) Exhaust turbine supercharger
JP2019203504A (ja) ターボチャージャおよび燃料電池とターボチャージャとを備える駆動システム
CN106368803B (zh) 涡轮增压器的阀门设备
JP2008128112A (ja) 電動過給機
WO2015073358A1 (en) Liquid-cooled turbine housing with intermediate chamber
KR20170067960A (ko) 차량의 터보차져 구조
CN106194411B (zh) 一种高膨胀比高扭矩转子发动机
KR20150034781A (ko) 원주방향 홈을 가진 압축기 커버
KR100457293B1 (ko) 터보차저의 터빈 블레이드 냉각구조
US9637232B2 (en) Distributed exhaust system
KR20080016774A (ko) 내연기관용 배기 터보 과급기
CN102900557B (zh) 多缸内燃机引擎
KR20040069119A (ko) 자동차용 과급기의 덕트구조

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20111031

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20121211

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20130613

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20131024

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20130613

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

Patent event date: 20121211

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I