KR20130096245A - 배기가스 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈 휠(3); 배기가스 흐름 방향에서 볼 때 터빈 휠(3)의 상류에 배열된 통로 구멍(6, 6')을 구비한 적어도 하나의 터빈 채널(5, 5')이 배열된 터빈 하우징(4); 및 터빈 채널(5, 5')의 하류와 터빈 휠(3)의 상류에 배열되고 통로 구멍(6, 6')을 개폐하는 차단 기구(7)를 구비한 터빈(2)을 포함하는 배기가스 터보차저(1)에 관한 것으로서, 차단 기구(7)는 터빈 하우징(4)에 직접 형성된 홈(13)에 직선 이동 가능한 방식으로 가이드되는 차단 슬리브(12)를 구비한다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

상기 유형의 배기가스 터보차저가 DE 10 2007 060 415 A1에 공지되어 있다. 상기 공지된 배기가스 터보차저는 제1 및 제2 가이드 격자 요소를 구비한 차단 기구를 포함하고, 여기서 제2 가이드 격자 요소는 터빈 하우징에 삽입되어 있어야 하는 슬리브 또는 부시에 직선 이동 가능한 방식으로 가이드된다.

따라서, 상기 슬리브는 미리 제조되어 터빈 하우징에 장착되어 있어야 하는 별개의 부품이므로, 일반적인 배기가스 터보차저의 제조 및 조립 비용이 비교적 많이 든다.

본 발명의 목적은 필요한 부품들의 수가 적은 구성이어서 조립이 간단한 청구항 1의 전제부에 명시된 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.

상기 목적은 청구항 1의 특징들을 통해 달성된다.

차단 기구는 터빈 하우징의 홈에 삽입되고 직선 이동 가능한 방식으로 홈 안에 가이드되는 차단 슬리브를 구비하므로, 별개의 슬리브 또는 부시가 제조되어 터빈 하우징 안에 배열될 필요가 더 이상 없다. 이것은 차단 슬리브가 가이드되는 홈이 베어링 하우징 측으로부터 터빈 하우징 자체의 소재에 직접 형성되기 때문이다. 여기서, 홈은 가능한 한 작게 선택된 깊이만을 갖는다. 상기 홈 깊이는 차단 슬리브의 폭과 대응된다. 차단 슬리브의 외경은 베어링 하우징 측상에서 터빈 하우징의 직경보다 작아서, 터빈 하우징의 소재에 홈이 형성된 후에, 차단 슬리브는 베어링 하우징 측으로부터 홈에 삽입될 수 있다.

이것은 예를 들면 터빈 채널 또는 터빈 채널들의 차단 또는 스로틀링(throttling)을 조절하여 배기가스 재순환률을 증가시키는 능력을 갖는 소위 "터보 엔진 브레이크"를 실현하기 위해, 차단 기구가 터빈 입구의 상류에서 터빈 하우징에 포함되도록 한다.

따라서, 터빈 채널용 1단 및 2단 조절 배기가스 터보차저의 경우 또는 2개의 터빈 채널의 경우에, 1개 또는 2개의 채널이 제어 방식으로 차단 또는 스로틀링이 조절되고 개방될 수 있다.

이것은 다음의 장점들을 갖는다:

-배기가스 배출을 개선하기 위해, 부분 부하 및/또는 낮은 엔진 회전 속도에서 배기가스 역압을 증가시켜 배기가스 재순환률을 증가시킨다;

-터빈 휠의 유입량에 영향을 미쳐 엔진의 동적 반응 거동을 개선한다;

-제동력을 증가시켜 제어 제동 작동을 개선하고, 터보차저의 동적 가속을 개선하고, 이에 따라 엔진 제동 동작으로부터 엔진의 동적 가속을 개선한다;

-종래 기술과 달리, 차단 슬리브를 가이드하기 위한 슬리브 또는 부시 형태의 별개의 부품이 더 이상 터빈 하우징에 설치될 필요가 없기 때문에, 부품들의 수를 감소시킨다.

종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 것이다.

차단 슬리브는 바람직하게는 서로 정반대로 배열된 2개의 웹(web)들을 구비하고, 차단 슬리브의 자유단들은 홈 안에서 차단 슬리브의 직선 운동을 초래하는 작동 기구에 연결된다.

웹들을 작동 기구에 연결할 수 있도록, 터빈 휠의 윤곽 상부에서 터빈 하우징에 일체로 형성된 홈은 터빈 하우징을 관통하는 하우징 구멍들을 구비한다. 하우징 구멍들의 수는 웹들의 수와 대응되고, 이것은 적어도 하나의 하우징 구멍이 제공되며, 그 구멍의 위치가 자유롭게 선택될 수 있거나, 또는 2개의 웹들인 경우에, 그 구멍의 위치들이 대략 서로 정반대가 되도록 선택되어야 한다는 것을 의미한다.

슬리브가 홈에 삽입되면, 공기 베어링 장치가 형성되고, 웹들은 터빈 출구의 측면에서 터빈 하우징 밖으로 돌출되도록 하우징 구멍들을 통해 가이드 된다. 따라서, 차단 슬리브는 적절한 레버 장치 및 거기에 연결된 포크를 통해 작동 기구에 연결될 수 있고, 여기서 포크는 일측이 레버 장치에 연결되고, 타측이 터빈 하우징으로부터 돌출된 웹들의 자유단들에 연결된다.

본 발명에 따른 차단 슬리브의 구성은, 단지 터빈 하우징에 논의된 차단 슬리브용 홈을 형성하고 차단 슬리브의 웹들의 수와 대응되는 다수의 하우징 구멍들을 제공하는 것만이 필요하기 때문에, 재작업을 통해 차단 슬리브가 기존의 터빈 하우징에 포함될 수 있다는 추가적인 이점을 갖는다.

본 발명의 추가 세부 사항들, 이점들 및 특징들은 첨부된 도면을 기초로 한 바람직한 실시예들의 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저를 개략적으로 극히 단순화한 도면이다.
도 2는 차단 기구의 구성을 설명하기 위해 배기가스 터보차저의 터빈 하우징의 일부를 확대한 단면도이다.
도 3은 레버 장치 및 포크와 함께 본 발명에 따른 차단 기구의 차단 슬리브를 단순화한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 레버 장치 및 포크를 단순화한 평면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저(1)를 개략적으로 극히 단순화한 도면이다. 배기가스 터보차저(1)는 터빈(2)을 구비하고, 터빈(2)은 터빈 하우징(4)에 배열된 터빈 휠(3)을 구비한다. 도시된 예에서 터빈 하우징(4)은 하나의 터빈 채널(5)을 구비하지만, 보통 분리된 2개의 터빈 채널들로 제공되는 것이 바람직하며, 이는 도 2를 기초로 하여 이하에 더욱 상세히 기술될 것이다. 터빈 채널(5)은 통로 구멍(6)을 구비하고, 배기가스 흐름 방향에서 볼 때, 통로 구멍(6)은 터빈 휠(3)의 상류에서 터빈 하우징(4)에 구비된다.

또한 개략적으로 극히 단순화한 도면에서 통로 구멍(6)을 개폐하기 위한 차단 기구(7)가 도시되고, 차단 기구(7)는 터빈 채널(5)의 하류와 터빈 휠(3)의 상류에 구비된다.

배기가스 터보차저(1)는 또한 다른 종래의 부품들, 특히 압축기 하우징(10) 안에 압축기 휠(9)을 갖는 압축기(8)와, 터빈 휠(3) 및 압축기 휠(9)이 통상적인 방식으로 배열되는 샤프트(11)를 구비한다. 상기 부품들 이외에도, 샤프트(11)용 베어링 장치를 구비한 베어링 하우징과 같은 종래의 배기가스 터보차저들의 모든 다른 부품들이 물론 구비되지만, 상기 부품들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 기술될 필요가 없기 때문에 도시되지도 기술되지도 않는다.

도 2는 차단 기구(7) 영역에 있는 터빈 하우징의 일부를 개략적으로 단순화한 도면을 도시한다. 도 2에 따른 실시예는 웹(20)에 의해 서로 분리된 2개의 인접한 채널들(5, 5')을 구비한 터빈 하우징(4)을 도시한다. 터빈 채널들(5, 5')은 각각 관련된 통로 구멍(6, 6')을 구비한다.

도 2는 2개의 터빈 채널들(5, 5')의 하류와 터빈 휠(3)의 상류에서 터빈 하우징(4)에 포함되는 차단 기구(7)가, 양방향 화살표(T)로 나타낸 것처럼 홈(13)에서 직선 운동 방식으로 이동 가능한 차단 슬리브(12)를 구비한 것을 도시한다. 또한, 도 2의 단면도는 차단 슬리브(12)가 웹들을 구비한 것을 도시하고, 선택된 도면으로 인해 웹들 중에서 웹(14)만을 도 2에서 볼 수 있다. 베어링 하우징 측(L)으로부터 터빈 하우징(4)에 직접 형성된 홈(13)은 하우징 구멍들을 구비하고, 이들 중에서 하우징 구멍 또는 통로 구멍(21)만을 도 2에서 볼 수 있다. 하우징 구멍들(21)의 수는 차단 슬리브(12)에 구비되는 웹들의 수에 달려있다. 터빈 하우징(4)을 관통한 하우징 구멍(21)은 웹들, 도 2의 도면의 경우에는 웹(14)이 터빈 출구(A)의 영역으로 연장되도록 하여, 웹(14)의 자유단(16)이 이하에 더 상세히 기술되는 포크(19)에 연결될 수 있다.

터빈 하우징(4) 없이 차단 슬리브(12) 자체를 도시한 도 3의 도면으로부터, 선택된 예에서, 차단 슬리브(12)가 차단 슬리브(12)의 엣지(22)에 서로 정반대로 배열된 2개의 웹들(14, 15)을 구비한 것을 볼 수 있다. 차단 슬리브(12)와 웹들(14, 15)은 바람직하게는 일체로 형성된다.

도 3에 도시된 것처럼, 웹들(14, 15)의 각각의 자유단들(16, 17)은 포크(19)의 각각의 자유단들(23, 24)에 연결되고, 이어서 포크(19)는 중심 영역(25)이 차단 슬리브(12)를 작동시키기 위해 액츄에이터 또는 작동 요소(도 3에 도시되지 않음)와 연결된 레버 장치(18)에 연결된다. 여기서, 양방향 화살표들(B1, B2, B3)은 레버 장치(18) 및 포크(19)의 운동을 나타내고, 이 운동들은 결국 홈(13) 안에서 직선 운동(T)으로 이어진다.

도 4는 평면도를 통해 레버 장치(18)와 포크(19)의 구성 및 작동 모드를 추가적으로 도시한다.

베어링 측(L)으로부터 터빈 하우징(4)에 직접 형성된 상술한 차단 기구(7) 및 홈(13)의 실시예를 통해, 예를 들면 종래 기술에 공지된 차단 슬리브(12)용 가이드 부시 등의 추가 부품없이 구성 가능하고, 이는 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 제조 비용 및 조립 비용을 공지된 구성들에 비해 상당히 절감한다.

개시된 본 발명의 내용 이외에도, 도 1 내지 4의 본 발명의 개략적인 도면이 여기에 분명하게 참조된다.

1 배기가스 터보차저
2 터빈
3 터빈 휠
4 터빈 하우징
5, 5' 터빈 채널
6, 6' 통로 구멍
7 차단 기구
8 압축기
9 압축기 휠
10 압축기 하우징
11 샤프트
12 차단 슬리브
13 홈
14, 15 웹
16, 17 웹의 자유단
18 레버 장치
19 포크
20 채널들(5, 5') 사이에 있는 터빈 하우징의 분리 웹
21 하우징 구멍/통로 구멍
22 차단 슬리브(12)의 엣지
23, 24 포크(19)의 자유단
25 포크의 중심 영역
L 베어링 하우징 측
A 터빈 출구
T 차단 슬리브(12)의 직선 이동성을 나타내는 양방향 화살표
B1 ~ B3 차단 슬리브(12)를 작동시키기 위한 레버 구성(8) 및
포크(19)의 운동

Claims (7)

1. 터빈 휠(3);
   배기가스 흐름 방향에서 볼 때 터빈 휠(3)의 상류에 배열된 통로 구멍(6,6 )을 구비한 적어도 하나의 터빈 채널(5, 5')이 배열된 터빈 하우징(4); 및
   터빈 채널(5, 5')의 하류와 터빈 휠(3)의 상류에 배열되고 통로 구멍(6, 6')을 개폐하는 차단 기구(7)를 구비한 터빈(2)을 포함하는 배기가스 터보차저(1)로서,
   차단 기구(7)는 터빈 하우징(4)에 직접 형성된 홈(13)에 직선 이동 가능한 방식으로 가이드되는 차단 슬리브(12)를 구비한 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
2. 제1항에 있어서,
   차단 슬리브(12)는 적어도 하나의 웹(14)을 구비하고, 웹(14)의 자유단(16)은 작동 기구와 연결된 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
3. 제1항에 있어서,
   차단 슬리브(12)는 바람직하게는 대략 서로 정반대로 배열된 2개의 웹들(14, 15)을 구비하고, 웹들(14, 15)의 각각의 자유단들(16, 17)은 작동 기구에 연결된 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   차단 슬리브(12)는 레버 구성(18) 및 웹들(14, 15)의 자유단들(16, 17)에 체결된 포크(19)를 통해 작동 기구에 연결된 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   홈(13)은 터빈 출구(A) 방향으로 웹들(14, 15)의 수와 대응되는 수의 하우징 구멍들(21)을 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   터빈 하우징(4)은 서로 인접하게 배열되고 서로 분리되어 있으며 각각 관련된 통로 구멍(6, 6')을 갖는 2개의 터빈 채널들(5, 5')을 구비한 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   터빈 하우징(4)의 터빈 채널들(5, 5')은 서로 다른 크기인 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.

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