KR20130061579A

KR20130061579A - 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치

Info

Publication number: KR20130061579A
Application number: KR1020110127965A
Authority: KR
Inventors: 추동호; 김형진; 한승우
Original assignee: 현대자동차주식회사; (주)진양오일씰
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-11
Also published as: KR101294083B1

Abstract

터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치가 개시된다. 개시된 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치는 컴프레셔의 입구단과 출구단 측을 연결하는 바이패스부재에 재순환 밸브를 구성하고 있으며, 컴프레셔의 입구단 측에 대응하여 바이패스부재의 통로에 설치되는 제1 스크린부재와, 제1 스크린부재와 일정 간격으로 이격되며 바이패스부재의 통로에 설치되는 제2 스크린부재를 포함할 수 있다.

Description

터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치 {DEVICE FOR REDUCING AIR CURRENT NOISE OF TURBO-CHARGER ENGINE}

본 발명의 실시예는 터보 차져 엔진이 탑재되는 가솔린 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보 차져 엔진에서 발생하는 기류 소음을 저감시킬 수 있도록 한 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 외부의 공기를 유입한 다음 그 유입된 공기와 연료를 적절한 비율로 혼합하여 엔진에서 연소시키게 된다.

엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있게 되며, 엔진의 연소 효율을 높이기 위한 연소용 공기를 과급시켜주는 장치로서 터보 차져(turbo-charger)가 사용되고 있다.

이러한 터보 차져는 엔진의 배기계로 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기를 가압함으로써 엔진의 연소실로 유입되는 흡기의 충진 효율이 높아지도록 하는 것으로, 대부분의 디젤 엔진에 적용되고 있으며, 최근에는 가솔린 엔진에도 적용되고 있는 추세이다.

일 예로서, 가솔린 터보 차져 엔진의 경우, 팁-아웃(tip-out) 조건과 같이 쓰로틀 밸브가 급격히 닫히는 조건에서 발생하는 부스트 압력의 비정상적인 상승을 억제하기 위한 바이패스 방안으로서 RCL(Recirculation) 밸브를 적용하고 있다.

그런데, 상기 터보 차져 엔진에서는 팁-아웃 직후 RCL 밸브가 열리면 터보 차져의 컴프레셔 출구단 측의 압력파가 컴프레셔를 통해 흡기 토출음으로 방사되면서 기류 소음을 발생시킨다.

즉, 종래 기술에서는 흡기가 RCL 밸브를 통고하며 컴프레셔의 입구단 측으로 이동하는 과정에서 난류가 매우 크게 발생하며, 이러한 난류의 강도가 소음의 크기와 비례하므로 난류의 세기가 클수록 소음 또한 크게 발생한다.

본 발명의 실시예들은 팁-아웃 직후 터보 차져의 컴프레셔 출구단 측의 압력파가 컴프레셔를 통해 흡기 토출음으로 방사되면서 발생하는 기류 소음을 간단한 구조로서 저감시킬 수 있도록 한 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치는, 컴프레셔의 입구단과 출구단 측을 연결하는 바이패스부재에 재순환 밸브를 구성하고 있으며, 상기 컴프레셔의 입구단 측에 대응하여 상기 바이패스부재의 통로에 설치되는 제1 스크린부재와, 상기 제1 스크린부재와 일정 간격으로 이격되며 상기 바이패스부재의 통로에 설치되는 제2 스크린부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 바이패스부재는 상기 제1 및 제2 스크린부재 사이에 제1 확관부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 바이패스부재는 상기 제2 스크린부재에 대응하는 기류 토출단에 제2 확관부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 제2 확관부는 상기 제1 확관부 보다 큰 내경으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 바이패스부재는 상기 컴프레셔의 출구단과 연결되는 제1 통로부와, 상기 컴프레셔의 입구단과 연결되는 제2 통로부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 스크린부재는 상기 제2 통로부에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 스크린부재는 격자 형태의 층류 가이드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 스크린부재는 어느 하나를 기준으로 다른 하나가 일정 각도로 회전되게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 있어서, 상기 제2 스크린부재는 상기 제1 스크린부재에 대해 45도 각도로 회전되게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예서는 바이패스부재의 제2 통로부에 제1 및 제2 스크린부재를 설치하며, 제1 및 제2 스크린부재 사이에 제1 확관부를 형성하고, 제2 통로부의 기류 토출단에 제2 확관부를 형성하므로, 난류의 세기를 약화시켜 팁-아웃 조건에서의 기류 소음을 현저히 저감시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치를 도시한 정단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치를 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치에 적용되는 제1 및 제2 스크린부재의 결합 구조를 도시한 부분 절개 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 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 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치를 도시한 정단면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치를 도시한 부분 절개 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기류 소음 저감장치(100)는 터보 차져를 채용한 터보 차져 엔진에 적용될 수 있다.

여기서, 상기 터보 차져는 엔진의 연소 효율을 높이기 위한 연소용 공기를 과급시켜주는 장치로서, 엔진의 배기계로 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기를 가압함으로써 엔진의 연소실로 유입되는 흡기의 충진 효율이 높아지도록 하며, 대부분의 디젤 엔진에 적용되고 있으며, 최근에는 가솔린 엔진에도 적용되고 있다.

상기한 터보 차져 엔진에는 팁-아웃(tip-out) 조건과 같이 쓰로틀 밸브가 급격히 닫히는 조건에서 발생하는 부스트 압력의 비정상적인 상승을 억제하기 위한 바이패스부재(11) 및 이 바이패스부재(11)에 설치되는 재순환 밸브(12)(당 업계에서는 통상 "RCL(Recirculation) 밸브" 라고 한다)를 적용하고 있다.

이 경우, 상기 바이패스부재(11)는 흡기 라인(1) 상에서 컴프레셔(도면에 도시되지 않음)의 입구단과 출구단 측을 연결하는 것으로서, 컴프레셔의 출구단과 연결되는 제1 통로부(21)와, 컴프레셔의 입구단과 연결되는 제2 통로부(22)를 형성하고 있다.

즉, 상기 바이패스부재(11)는 재순환 밸브(12)의 작동에 의해 제1 및 제2 통로부(21, 22)가 선택적으로 연결될 수 있다.

상기와 같은 터보 차져 엔진에서는 팁-아웃(TIP-OUT) 직후 재순환 밸브(12)가 열리면 터보 차져의 컴프레셔 출구단 측의 압력파가 컴프레셔를 통해 흡기 토출음으로 방사되면서 기류 소음을 발생시키는 바, 본 실시예에서는 이러한 기류 소음을 저감시킬 수 있는 기류 소음 저감 장치(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치(100)는 기본적으로, 컴프레셔(도면에 도시되지 않음)의 입구단 측에 대응하여 바이패스부재(11)에 설치되는 제1 및 제2 스크린부재(30, 50)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 스크린부재(30)는 컴프레셔(도면에 도시되지 않음)의 입구단 측에 대응하여 바이패스부재(11)의 제2 통로부(22)에 장착될 수 있다.

이러한 제1 스크린부재(30)는 팁-아웃 시 직선 구간인 제2 통로부(22)에서 발생하는 초기 난류를 층류로 변경하여 그 난류의 세기를 약화시킴으로써 기류 소음을 저감시키는 기능을 하게 된다.

즉, 제1 스크린부재(30)는 팁-아웃 시 초기 난류를 1차적으로 층류로 생성할 수 있다.

상기에서 제1 스크린부재(30)는 제2 통로부(22)의 내경면에 결합되는 환형의 제1 결합 몸체(31)와, 난류의 세기를 층류로 변경하는 격자 형태의 제1 층류 가이드(33)를 포함한다.

이 경우, 상기 제1 층류 가이드(33)는 제1 결합 몸체(31)의 내경면에 일체로 연결될 수 있다.

상기 제1 스크린부재(30)는 소정 두께로서 사출 성형되는 바, 이의 크기 및 두께는 공기의 저항, 난류의 세기 등에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서 어느 특별한 값으로 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2 스크린부재(50)는 제1 스크린부재(30)와 일정 간격 이격되며 바이패스부재(11)의 제2 통로부(22)에 설치된다.

즉, 상기 제2 스크린부재(50)는 제2 통로부(22)의 기류 토출단 측에 대응하며 제1 스크린부재(30)와 이격되게 설치될 수 있다.

여기서, 상기 제1 스크린부재(30)와 제2 스크린부재(50)의 사이에는 제2 통로부(22)의 내경 보다 상대적으로 큰 제1 확관부(61)를 형성하고 있다.

상기한 제1 확관부(61)는 제1 스크린부재(30)의 제1 층류 가이드(33)를 지난 기류(공기)의 속도를 줄여서 기류 소음을 개선하기 위한 확관 챔버로서 이루어진다.

즉, 상기 제1 확관부(61)는 제1 스크린부재(30)의 제1 층류 가이드(33)를 지난 기류가 제2 스크린부재(50)를 바로 지나게 되면 난류가 증가하게 되므로, 이와 같은 난류의 생성을 억제하고, 면적 증가에 따른 기류의 속도 감소를 유도하는 공간을 확보하기 위한 것이다.

한편, 상기 제2 스크린부재(50)는 제1 확관부(61)를 통과하면서 불안전하게 속도가 감소된 층류를 재조정하여 층류 생성 영역을 확대함으로써 기류 소음을 저감시키기 위한 것이다.

상기에서 제2 스크린부재(50)는 제2 통로부(22)의 내경면에 결합되는 환형의 제2 결합 몸체(51)와, 층류의 생성 영역을 확대하는 격자 형태의 제2 층류 가이드(53)를 포함한다.

이 경우, 상기 제2 층류 가이드(53)는 제2 결합 몸체(51)의 내경면에 일체로 연결될 수 있다.

상기 제2 스크린부재(50)는 소정 두께로서 사출 성형되는 바, 이의 크기 및 두께는 공기의 저항, 난류의 세기 등에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서 어느 특별한 값으로 한정되지 않는다.

여기서, 상기 제2 스크린부재(50)는 도 3에서와 같이, 제1 확관부(61)를 지난 층류를 재조정하여 층류 생성 영역을 확대하기 위해 제1 스크린부재(30)에 대해 일정 각도로 회전되게 배치된다.

예를 들면, 상기 제2 스크린부재(50)는 제1 스크린부재(30)에 대해 대략 45도 각도로서 회전되게 배치되며, 제2 통로부(22)의 내벽면에 고정되게 설치될 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 실시예에서 바이패스부재(11)는 제2 스크린부재(50)에 대응하는 제2 통로부(22)의 기류 토출단에 제2 확관부(62)를 형성하고 있다.

상기 제2 확관부(62)는 위에서 언급한 바 있는 제1 확관부(61) 보다 상대적으로 큰 내경으로 형성되는 확관 챔버로서, 제2 통로부(22)의 기류 토출단에 형성될 수 있다.

상기 제2 확관부(62)는 제2 스크린부재(50)의 제2 층류 가이드(53)를 지나면서 생성된 층류의 속도를 감소시켜 기류 소음을 추가적으로 저감시키기 위한 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치(100)에 의하면, 팁-아웃 조건에서 흡기 라인(1)으로부터 바이패스부재(11)의 제1 통로부(21)로 바이패스되는 공기는 재순환 밸브(12)의 밸브 작동으로 제2 통로부(22)를 지나 컴프레셔(도면에 도시되지 않음)의 입구단으로 유입될 수 있다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시예에 의한 제1 스크린부재(30)는 직선 구간인 제2 통로부(22)에서 발생하는 초기 난류를 층류로 변경하여 그 난류의 세기를 약화시킴으로써 기류 소음을 저감시키게 된다.

그리고, 상기 제1 스크린부재(30)를 지난 기류는 제1 확관부(61)에서 속도가 감소되는데, 제1 확관부(61)에서는 난류의 생성을 억제하고, 면적 증가에 따른 기류의 속도 감소를 유도할 수 있다.

이렇게 제1 확관부(61)를 지난 기류는 제2 스크린부재(50)를 통과하고, 제2 스크린부재(50)는 제1 확관부(61)에서 속도가 감소된 층류를 재조정하여 층류 생성 영역을 확대함으로써 기류 소음을 더욱 저감시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 제2 스크린부재(50)를 지난 기류는 제2 확관부(62)를 통과하는데, 제2 확관부(62)에서는 제2 층류 가이드(53)를 지나면서 생성된 층류의 속도를 감소시켜 기류 소음을 추가적으로 저감시키게 된다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 바이패스부재(11)의 제2 통로부(22)에 제1 및 제2 스크린부재(30, 50)를 설치하며, 제1 및 제2 스크린부재(30, 50) 사이에 제1 확관부(61)를 형성하고, 제2 통로부(22)의 기류 토출단에 제2 확관부(62)를 형성하므로, 난류의 세기를 약화시켜 팁-아웃 조건에서의 기류 소음을 현저히 저감시킬 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.

1... 흡기 라인 11... 바이패스부재
12... 재순환 밸브 21... 제1 통로부
22... 제2 통로부 30... 제1 스크린부재
31... 제1 결합 몸체 33... 제1 층류 가이드
50... 제2 스크린부재 51... 제2 결합 몸체
53... 제2 층류 가이드 61... 제1 확관부
62... 제2 확관부

Claims

컴프레셔의 입구단과 출구단 측을 연결하는 바이패스부재에 재순환 밸브를 구성하고 있는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치로서,
상기 컴프레셔의 입구단 측에 대응하여 상기 바이패스부재의 통로에 설치되는 제1 스크린부재; 및
상기 제1 스크린부재와 일정 간격으로 이격되며 상기 바이패스부재의 통로에 설치되는 제2 스크린부재
를 포함하는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.
제1 항에 있어서,
상기 바이패스부재는,
상기 제1 및 제2 스크린부재 사이에 제1 확관부를 형성하는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.
제1 항에 있어서,
상기 바이패스부재는,
상기 제2 스크린부재에 대응하는 기류 토출단에 제2 확관부를 형성하는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.
제3 항에 있어서,
상기 제2 확관부는 상기 제1 확관부 보다 큰 내경으로 형성되는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.
제1 항에 있어서,
상기 바이패스부재는 상기 컴프레셔의 출구단과 연결되는 제1 통로부와, 상기 컴프레셔의 입구단과 연결되는 제2 통로부를 포함하며,
상기 제1 및 제2 스크린부재는 상기 제2 통로부에 설치되는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.
제1 항 내지 제3 항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스크린부재는 격자 형태의 층류 가이드를 포함하는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.
제1 항 내지 제3 항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스크린부재는 어느 하나를 기준으로 다른 하나가 일정 각도로 회전되게 배치되는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.
제7 항에 있어서,
상기 제2 스크린부재는 상기 제1 스크린부재에 대해 45도 각도로 회전되게 배치되는 터보 차져 엔진의 기류 소음 저감장치.