KR20150013598A - 배기가스 터보차저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하우징(2); 하우징(2)에 장착된 샤프트(3); 샤프트(3) 상에 배치되며 복수의 블레이드(6)를 가지는 압축기 휠(5); 및 샤프트(3) 상에 배치되며 복수의 블레이드(6)를 가지는 터빈 휠(4)을 포함하는 배기가스 터보차저(1)에 있어서, 압력 센서(8)를 가지는 회전 측정 장치를 특징으로 하며, 압력 센서(8)는 기체의 압력 변동(10)을 감지하기 위해 압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)에 배치되는 것인, 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.
배기가스 터보차저는 보통 샤프트가 장착된 하우징을 포함한다. 터빈 휠 및 압축기 휠이 샤프트 상에서 함께 회전되도록 배치된다. 터빈 휠은 배기가스에 의해 회전되도록 놓인다. 샤프트 및 압축기 휠은 터빈과 함께 회전한다. 그로 인해 압축기 휠의 수용 챔버 내의 충진 공기가 압축된다. 배기가스 터보차저에서, 때때로 회전률 또는 회전 속도를 결정할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 제조 비용이 저렴하고 낮은 유지비로 동작 가능하면서도 회전 속도 및/또는 회전률을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 배기가스 터보차저를 명시하는 데에 있다. 또한 본 발명의 목적은 배기가스 터보차저에서 회전 속도 또는 회전률을 측정하기 위한 방법을 명시하는 데에 있다.
이러한 목적은 독립 청구항의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항은 본 발명의 바람직한 개선예에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 배기가스 터보차저에 압력 센서가 사용된다. 상기 압력 센서에 의해 극도로 작은 압력 변동이 측정된다. 상기 압력 변동은 압축기 휠 또는 터빈 휠의 블레이드들이 압력 센서를 통과함으로써 발생한다. 압력 센서가 압축기 휠에 장착되고 따라서 압축기 휠에서의 압력 변동이 측정되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 압력 센서에 의해 터빈 휠에서 압력 변동이 측정되는 것도 가능하다. 회전 속도 및 이에 따른 회전률은, 블레이드의 개수에 좌우되는 압력 변동으로부터 결정될 수 있다.
압축기 휠 또는 터빈 휠의 블레이드들이 압력 센서를 통과할 때, 이들은 압력 상승(또한 '압력 피크')와 후속의 압력 강하(또한 '압력 골')을 번갈아 생성한다. 압력 상승이 특정의 압력 임계값을 초과할 때 블레이드가 명백히 감지될 수 있다. 따라서 회전 속도 및/또는 회전률은 블레이드의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 샤프트, 압축기 휠 및 터빈 휠의 회전 속도 및 회전률은 둘 다 항상 동일하다.
본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저를 단순하게 나타낸 개략도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 상세도를 보여준다.
도 3은 도 2로부터의 전개된 부분 및 관련된 압력 프로파일을 보여준다.
본 발명에 따른 배기가스 터보차저(1)의 예시적인 실시형태들을 도 1 내지 도 3에 기초하여 하기에 상세히 설명한다.
도 1은 배기가스 터보차저(1)의 주요 구성요소들을 단순하게 나타낸 개략도를 보여준다. 배기가스 터보차저(1)는 샤프트(3)가 장착된 하우징(2)을 포함한다. 터빈 휠(4) 및 압축기 휠(5)이 샤프트(3)의 단부들 상에 안착된다. 터빈 휠(4) 및 압축기 휠(5)은 샤프트(3)에 함께 회전되도록 연결된다. 터빈 휠(4) 및 압축기 휠(5)은 둘 다 블레이드(6)를 구비한다. 샤프트(3)는 축(7)을 따라 연장된다.
도 2는 배기가스 터보차저(1)를 상세하게 보여준다. 이 도면은 압축기 휠(5)을 위한 수용 챔버(9)를 구비한 하우징(2)의 일부를 보여준다.
압력 센서(8)가 하우징(2)에 배치된다. 압력 센서(8)의 압력 감응부는 압축기 휠의 수용 챔버(9) 내에서 압력을 측정한다. 여기서, 압력 센서(8)는 압축기 휠(5)의 개별 블레이드들(6)에 수직으로 배치된다.
도 2에는 A-A 부분이 표시되어 있다. 도 3에서 상부 도면은 상기 A-A 부분을 단순하게 전개된 도면으로 보여준다. 도 3에 도시된 수평축은 압축기 휠(5)을 전개한 것을 보여준다. 결과적으로, 0°에서 360°까지 압축기 휠(5)의 전체 원주가 도면에 도시된다. 개별적인 블레이드들(6)은 수평축 상부에 도시된다. 통합된 압력 센서(8)를 구비한 하우징(2)은 수평축 하부에 위치된다.
압력 센서(8)에 의해 측정된 압력 프로파일 또는 압력 변동(10)이 도 3의 하부 부분에 나타나 있다. 압력 변동(10)은 압력 상승(12) 및 압력 강하(13)의 시퀀스로 형성된다. 압력 임계값(11)을 초과하는 모든 값들은 압력 상승(12) 또는 압력 피크로 정의된다. 또한 바람직하게는 압력 임계값(11)보다 상당히 높은 값만 압력 상승(12)으로 정의될 수 있다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 압력 센서(8)를 통과하는 각각의 블레이드(6)는 압력 상승(12)을 생성한다. 블레이드(6)의 개수는 자명하게 알려져 있으므로, 압력 변동(10)의 프로파일에 근거하여 샤프트(3), 터빈 휠(4) 및 압축기 휠(5)의 회전 속도 및 회전률을 결정할 수 있다.
블레이드(6)에 수직인 윤곽을 따라 임의의 지점에서 가상의 관찰자가 있다고 본다면, 관찰자는 블레이드(6)가 접근함에 따라 압력 상승(12) 또는 압력 피크가 자신을 향하여 다가오는 것을 보게 된다. 상기 압력 상승(12)은 블레이드(6)가 관찰자 반대측에 있을 때 최대에 이른다. 압력 센서(8)는 상기 가상의 관찰자를 대신하여 위치된다. 그러면 압력 상승(12)은 다음 블레이드(6)가 접근할 때까지 다시 감소한다. 따라서 매우 빠르고 정확한 압력 측정에 의해 회전 속도를 결정할 수 있다. 통상적인 와전류 센서와 달리, 압력 센서는 압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)의 재료와 관계 없이 항상 동일하게 효과적으로 기능한다. 구체적으로, 측정 원리는 유동 프로세스에만 기초한다. 또한, 본 발명에 따른 회전 측정은 와전류 센서의 경우보다 블레이드(6)에 대한 거리에 덜 민감하다.
본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 본 발명의 추가적인 개시를 위해 도 1 내지 도 3에 나타낸 도시를 명백히 참조한다.
1 배기가스 터보차저
2 하우징
3 샤프트
4 터빈 휠
5 압축기 휠
6 블레이드
7 축
8 압력 센서
9 압축기 휠 수용 챔버
10 압력 변동
11 압력 입계값
12 압력 상승(압력 피크)
13 압력 강하(압력 골)

Claims (7)

  1. 하우징(2);
    하우징(2)에 장착된 샤프트(3);
    샤프트(3) 상에 배치되며 복수의 블레이드(6)를 가지는 압축기 휠(5); 및
    샤프트(3) 상에 배치되며 복수의 블레이드(6)를 가지는 터빈 휠(4)을 포함하는 배기가스 터보차저(1)에 있어서,
    압력 센서(8)를 가지는 회전 측정 장치를 특징으로 하며, 압력 센서(8)는 기체의 압력 변동(10)을 감지하기 위해 압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)에 배치되는 것인, 배기가스 터보차저.
  2. 제1항에 있어서,
    압력 센서(8)를 통과하는 각각의 블레이드(6)는 압력 상승(12) 및 후속의 압력 강하(13)를 생성하며, 압력 센서(8)는 개별적인 압력 상승(12) 및 압력 강하(13)를 감지하도록 설계되는, 배기가스 터보차저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    압력 변동(10) 및 블레이드(6)의 개수로부터 샤프트(3), 압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)의 회전 속도 또는 회전률을 계산하기 위한 처리 유닛을 특징으로 하는, 배기가스 터보차저.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    압력 센서(8)는 모든 회전 구성요소들로부터 이격되도록 하우징(2)에 배치되는, 배기가스 터보차저.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    압력 센서(8)는 블레이드(6)에 수직으로 배치되는, 배기가스 터보차저.
  6. 배기가스 터보차저(1)에서 회전 속도 또는 회전률을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 블레이드(6)를 가진 압축기 휠(5) 및 복수의 블레이드(6)를 가진 터빈 휠(4)을 포함하는 배기가스 터보차저(1)를 제공하는 단계;
    압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)에서 기체의 압력 변동을 감지하는 단계; 및
    압력 변동(10) 및 블레이드(6)의 개수로부터 압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)의 회전 속도 또는 회전률을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    측정 지점을 통과하는 각각의 블레이드(6)는 압력 상승(12) 및 후속의 압력 강하(13)를 생성하며, 개별적인 압력 상승(12) 및 압력 강하(13)가 감지되는, 방법.
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