KR20140086696A - 실린더 헤드 일체형 터보 차저 - Google Patents

실린더 헤드 일체형 터보 차저 Download PDF

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KR20140086696A
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염기태
양재식
김성원
황태원
이홍영
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현대자동차주식회사
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Abstract

실린더 헤드 일체형 터보 차저가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 실린더 헤드 일체형 터보 차저는 실린더 헤드의 배기 매니폴드에 장착되는 터보 차저에 있어서, 상기 실린더 헤드 내에 배기 매니폴드를 일체로 형성함과 동시에, 상기 배기 매니폴드와 연결되는 터빈 하우징부와, 상기 터빈 하우징부의 일측으로 컴프레서 하우징부를 형성하고, 상기 터빈 하우징부에 터빈 휠을 설치하고, 상기 컴프레서 하우징부에는 컴프레서 휠을 설치하여 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 샤프트로 연결하여 구성된다.

Description

실린더 헤드 일체형 터보 차저{TURBO-CHARGER COMBINED WITH CYLLINDER HEAD}
본 발명은 터보 차저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 실린더 헤드와 일체형으로 장착되는 실린더 헤드 일체형 터보 차저에 관한 것이다.
일반적으로 터보 차저는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 터빈을 돌린 후, 이 회전력을 이용하여 연소실로 고압의 공기를 과급하여 엔진의 출력을 높이는 장치이다.
최근에는 배기 매니폴드를 실린더 헤드와 일체로 형성하여 배기 매니폴드의 런너를 흐르는 배기가스를 실린더 헤드의 워터자켓 등을 이용하여 효율적으로 냉각시키도록 하고 있으며, 이러한 배기 매니폴드의 외측에 터보 차저를 장착하여 사용한다.
도 1은 종래 기술에 따른 실린더 헤드와 터보 차저의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 엔진의 실린더 헤드(100)에는 각 실린더에 배기 매니폴드(101)의 각 런너(102)가 연결되고, 상기 실린더 헤드(100)의 외부에서 상기 배기 매니폴드(101)가 터보 차저(103)에 연결된다.
또한, 상기 실린더 헤드(100)상의 각 실린더는 흡기 매니폴드(105)의 각 런너(106)가 연결되고, 상기 흡기 매니폴드(105)는 인터쿨러(107)와 연결된다.
여기서, 상기 터보 차저(103)는 내부 부품들의 냉각 및 윤활을 위한 별도의 냉각라인(미도시)이 설치되어 상기 배기 매니폴드(101)에 연결된다.
그런데, 이러한 종래 기술의 따른 터보 차저(103)는 실린더 헤드(100)와 별개로 이루어지는 바, 터보 차저(103)가 실린더 헤드(100)의 냉각 및 오일 등을 공유하기 위해서는 별도의 구성이 추가되는 구조이며, 이로 인해 전체적인 레이아웃이 복잡하고, 조립성도 나쁜 단점이 있다.
본 발명의 실시 예는 실린더 헤드 내에 하우징부를 형성하여 터보 차저가 실린더 헤드와 일체형으로 구성되도록 하여 냉각라인을 공유하여 냉각효율을 높이며, 전체적인 레이아웃의 자유도를 높이는 실린더 헤드 일체형 터보 차저를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 실린더 헤드의 배기 매니폴드에 장착되는 터보 차저에 있어서, 상기 실린더 헤드 내에 배기 매니폴드를 일체로 형성함과 동시에, 상기 배기 매니폴드와 연결되는 터빈 하우징부와, 상기 터빈 하우징부의 일측으로 컴프레서 하우징부를 형성하고, 상기 터빈 하우징부에 터빈 휠을 설치하고, 상기 컴프레서 하우징부에는 컴프레서 휠을 설치하여 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 샤프트로 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 일체형 터보 차저가 제공될 수 있다.
또한, 상기 실린더 헤드는 내부 일측에 상기 터빈 하우징부와 배기관로를 연결하는 배기통로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 실린더 헤드는 내부 타측에 상기 컴프레서 하우징부와 흡기관로를 연결하는 흡기통로가 형성되고, 상기 흡기통로에 이웃하여 상기 컴프레서 하우징부와 과급관로를 연결하는 과급통로가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 실린더 헤드 내에 터빈 하우징부와 컴프레서 하우징부를 형성하여 터보 차저를 실린더 헤드와 일체형으로 구성시킬 수 있고, 이로 인해 실린더 헤드의 워터자켓 내부의 냉각수를 이용하여 터보 차저의 냉각효율을 높일 수 있다.
또한, 실린더 헤드 내의 냉각수를 이용한 냉각과 윤활 오일도 공유하여 터보 차저에 구성되는 냉각 및 윤활 파이프를 삭제할 수 있고, 이로 인한 터보 차저의 조립 및 레이아웃 설계에 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 실린더 헤드와 터보 차저의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실린더 헤드 일체형 터보 차저의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 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.
또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실린더 헤드 일체형 터보 차저의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실린더 헤드 일체형 터보 차저는 배기 매니폴드(10)가 내부에서 일체로 형성되는 실린더 헤드(20)의 내부에 터빈 하우징부(31)와 컴프레서 하우징부(33)를 형성하여 터보 차저(30)의 구성품이 설치되어 구성된다.
여기서, 상기 터빈 하우징부(31)는 상기 실린더 헤드(20)의 내부에 공간부로 형성되고, 상기 배기 매니폴드(10)와 연결되고, 상기 컴프레서 하우징부(33)도 상기 터빈 하우징부(31)의 일측에 이웃하게 상기 실린더 헤드(20)의 내부에 공간부로 형성된다.
그리고 상기 터보 차저(30)는 상기 터빈 하우징부(31)의 내부에 상기 배기 매니폴드(10)로부터 공급되는 배기가스에 의해 작동하는 터빈 휠(35)이 설치되고, 상기 컴프레서 하우징부(33)의 내부에는 상기 터빈 휠(35)의 작동에 따라 작동되면서 외부공기를 흡입하여 압축시키는 컴프레서 휠(37)이 설치된다.
여기서, 상기 터빈 휠(35)과 컴프레서 휠(37)은 샤프트(39)로 연결된다.
한편, 상기 실린더 헤드(20)는 내부에 배기통로(21)와, 흡기통로(22) 및 과급통로(23)가 각각 형성된다.
상기 배기통로(21)는 실린더 헤드(20) 내부 일측에 형성되어, 상기 터빈 하우징부(31)와 배기관로(24)를 연결하여 배기가스를 배기관로(24)로 배출한다.
상기 흡기통로(22)는 상기 실리더 헤드(20) 내부 타측에 형성되어, 상기 컴프레서 하우징부(33)와 흡기관로(25)를 연결하여 에어필터(40)를 거쳐 외부공기를 상기 컴프레서 하우징부(33)에 공급한다.
상기 과급통로(23)는 상기 실린더 헤드(20)의 내부에 상기 흡기통로(22)에 이웃하게 형성되며, 상기 컴프레서 하우징부(33)와 과급관로(26)를 연결하여 상기 과급관로(26) 상의 인터쿨러(50)에 압축공기를 공급한다.
여기서, 상기 인터쿨러(50)는 흡기 매니폴드(60)와 연결되어 공급되는 압축공기를 냉각하여 상기 실린더 헤드(20)의 각 연소실로 냉각된 압축공기를 공급한다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 실린더 헤드 일체형 터보 차저는 배기가스에 의해 상기 터빈 휠(35)이 회전 작동하면, 상기 샤프트(39)를 통해 연결된 컴프레서 휠(37)이 회전 작동되면서 상기 흡기관로(22) 및 흡기통로(25)를 통해 유입되는 외기를 압축시킨다.
이때, 압축된 공기는 상기 과급통로(23) 및 과급관로(26)를 통하여 상기 인터쿨러(50)로 공급되면서 냉각과정을 거친 후, 상기 흡기 매니폴드(60)를 통해 엔진의 연소실로 과급된다.
한편, 상기 배기가스는 상기 배기 매니폴드(10)를 통하여 터빈 휠(35)을 회전시킨 후, 배기통로(21) 및 배기관로(24)를 통하여 외부로 배출된다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 터보 차저(30)는 구성품을 이루는 터빈 휠(35)과, 컴프레서 휠(37), 및 샤프트(39)와, 각 배기통로(21) 및 흡기통로(22)와, 과급통로(23)가 상기 실린더 헤드(20) 내에 구성됨에 따라 실린더 헤드(20)에 구성된 워터자켓(미도시)의 냉각수를 이용하여 냉각이 가능하다.
또한, 상기 구성품들 중, 특히, 상기 터빈 휠(35)과, 컴프레서 휠(37), 및 샤프트(39)는 상기 실린더 헤드(20)의 냉각구조를 공유함과 동시에, 윤활 오일을 함께 공유하면서 냉각 및 윤활이 가능하다.
이에 따라, 상기 터보 차저(30)는 별도의 냉각 및 윤활을 위한 냉각 및 윤활 파이프, 또는 가스켓류 등의 부품을 삭제할 수 있다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 배기 매니폴드 20: 실린더 헤드
21: 배기통로 22: 흡기통로
23: 과급통로 24: 배기관로
25: 흡기관로 26: 과급관로
30: 터보 차저 31: 터빈 하우징부
33: 컴프레서 하우징부 35: 터빈 휠
37: 컴프레서 휠 39: 샤프트
40: 에어필터 50: 인터쿨러
60: 흡기 매니폴드

Claims (3)

  1. 실린더 헤드의 배기 매니폴드에 장착되는 터보 차저에 있어서,
    상기 실린더 헤드 내에 배기 매니폴드를 일체로 형성함과 동시에, 상기 배기 매니폴드와 연결되는 터빈 하우징부와, 상기 터빈 하우징부의 일측으로 컴프레서 하우징부를 형성하고,
    상기 터빈 하우징부에 터빈 휠을 설치하고, 상기 컴프레서 하우징부에는 컴프레서 휠을 설치하여 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 샤프트로 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 일체형 터보 차저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 헤드는
    내부 일측에 상기 터빈 하우징부와 배기관로를 연결하는 배기통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 일체형 터보 차저.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 헤드는
    내부 타측에 상기 컴프레서 하우징부와 흡기관로를 연결하는 흡기통로가 형성되고, 상기 흡기통로에 이웃하여 상기 컴프레서 하우징부와 과급관로를 연결하는 과급통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 일체형 터보 차저.
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