KR20150023662A - 배기가스 터보차저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 터빈 하우징 입구(8) 및 터빈 하우징 출구(9); 터빈 하우징 입구(8)와 터빈 하우징 출구(9) 사이의 웨이스트게이트 덕트(10); 및 웨이스트게이트 덕트(10)를 개폐하기 위한 차단 요소(13)를 구비하는 터빈 하우징(2)을 포함하되, 차단 요소(13)는, 터빈 하우징(2) 내에 삽입되는 슬리브(14), 및 종축(L)을 따라 이동 가능하도록 슬리브(14) 내에서 안내되는 피스톤(22)을 포함하고, 슬리브(14)는 웨이스트게이트 덕트(5)가 슬리브(14)의 내부로 개방되는 개구들(15, 16)을 가지는 것인, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.
충진 압력 조절을 위해, 일반적인 배기가스 터보차저에는, 터빈 휠을 우회하면서 터빈 입구를 터빈 출구에 연결하는 웨이스트게이트 덕트가 구비된다. 필요한 충진 압력이 얻어지면, 배기가스 유동의 적어도 일부는 상기 웨이스트게이트 또는 바이패스 덕트를 통해 터빈 또는 터빈 휠을 지나 안내될 수 있다. 상기 웨이스트게이트 덕트를 개폐하기 위해, 충진 압력 조절 플랩이라고도 지칭되는 웨이스트게이트 플랩이 구비된다. 상기 충진 압력 조절 플랩은 연결장치를 통해 예컨대 공압 또는 전기 제어 캡슐의 형태일 수 있는 액추에이터에 연결된다.
이러한 충진 압력 조절 플랩 장치의 단점은, 다수의 개별 부품들이 제조 및 조립되어야 한다는 점에 있다.
그러므로 본 발명의 목적은, 구성이 더 단순하고 조립이 더 용이한, 청구범위 제1항의 전제부에 나타난 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.
이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 웨이스트게이트 덕트를 개폐하기 위해 선형 이동 피스톤이 사용된다. 본 발명에 따르면, 터빈 하우징으로부터 피스톤의 가이드를 열적으로 분리하기 위해 슬리브가 제공된다. 특히, 슬리브와 터빈 하우징 사이에는, 터빈 하우징이 열적으로 팽창하는 경우에도 슬리브가 변형되지 않는 상태를 유지하도록 보장하기에 충분히 큰 간극이 형성된다.
웨이스트게이트 덕트는 터빈 휠 상에서 유동 충돌의 상류의 터빈 하우징 입구로부터 분기되고, 터빈 휠을 우회하면서 터빈 하우징 출구로 이어진다. 본 발명에 따르면, 슬리브가 상기 웨이스트게이트 덕트에 배치되며 슬리브 내부에서 피스톤이 안내된다. 터빈 하우징 입구로부터 연장되는 웨이스트게이트 덕트는 제1 개구를 통해 슬리브에 개방된다. 웨이스트게이트 덕트는 제2 개구를 통해 터빈 하우징 출구로 계속 이어진다. 따라서 웨이스트게이트 덕트는 슬리브 내부의 피스톤 위치에 따라 폐쇄 또는 개방된다.
바람직하게 제1 개구는 슬리브의 종축에 평행하게 또는 피스톤의 단부측 상에 배치된다. 제2 개구를 통해 배기가스가 슬리브의 내부에서 빠져나가며, 제2 개구는 종축에 수직으로 또는 피스톤의 측방향 표면 상에 배치된다. 피스톤과 슬리브 사이의 마찰 개선을 위해, 피스톤의 측방향 표면 상에 피스톤 링들이 구비된다.
피스톤의 운동 또는 위치결정을 위해, 피스톤은 피스톤 로드를 통해 액추에이터에 연결된다. 상기 액추에이터는 바람직하게 공압, 전기 또는 유압 구동식 제어 요소이다. 피스톤 로드는 바람직하게 슬리브를 폐쇄하는 커버를 관통하여 안내된다. 종축을 따른 선형 운동을 보장하기 위해, 피스톤은 견고하게 또는 조인트를 통해 피스톤 로드에 연결될 수 있다. 필요한 경우, 피스톤 로드는 커버에 대해 실링될 수 있다.
특히 간극에 의한 터빈 하우징과 슬리브 사이의 열적 커플링은, 피스톤과 슬리브 사이의 슬라이딩 표면의 마모 감소 및 열적 변형 감소로 이어지고, 그로 인해 웨이스트게이트 덕트에서 차단 요소의 실링 작용이 유지된다.
본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저를 개략적으로 단순하게 나타낸 도면을 보여준다.
도 2 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 상세도를 보여준다.
이하, 도 1 및 도 2를 바탕으로 배기가스 터보차저(1)의 예시적인 실시형태를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 배기가스 터보차저(1)를 개략적으로 단순하게 나타낸 도면으로 보여준다. 상기 배기가스 터보차저는 터빈 하우징(2), 베어링 하우징(3) 및 압축기 하우징(4)을 포함한다. 베어링 하우징(3)에 샤프트(5)가 회전 가능하게 장착된다. 터빈 하우징(2)에서 샤프트(5)의 일 단부 상에 터빈 휠(6)이 안착된다. 압축기 하우징(4)에서 샤프트(5)의 다른 측 상에 압축기 휠(7)이 안착된다.
터빈 하우징에 터빈 하우징 입구(8) 및 터빈 하우징 출구(9)가 형성된다. 배기가스 터보차저(1)의 작동 중, 터빈 하우징 입구(8)를 통해 배기가스가 터빈 휠(6)로 흐른다. 배기가스는 터빈 휠(6)로 흐른 후 터빈 하우징 출구(9)를 통해 배기가스 터보차저(1)를 빠져나간다. 회전하는 터빈 휠(6) 및 샤프트(5)에 의해, 압축기 휠(7)이 회전하게 되고, 따라서 내연기관을 위한 충진 공기를 압축한다.
웨이스트게이트 덕트(10)가 터빈 휠(6)을 우회하면서 터빈 하우징 입구(8)로부터 터빈 하우징 출구(9)로 이어진다. 웨이스트게이트 덕트(10)를 개폐하기 위한 차단 요소(13)가 웨이스트게이트 덕트(10)에 형성된다. 웨이스트게이트 덕트(10)의 제1 부분(11)이 터빈 하우징 입구(8)로부터 차단 요소(13)로 이어진다. 웨이스트게이트 덕트(10)의 제2 부분(12)이 차단 요소(13)로부터 터빈 하우징 출구(9)로 이어진다.
도 2는 터빈 하우징(2) 내에 통합된 차단 요소(13)를 상세하게 보여준다. 더욱이, 도 2는 터빈 하우징(2)에 덕트로서 형성된 터빈 하우징 입구(8)를 보여준다. 상기 터빈 하우징 입구(8)는 터빈 휠(6)로 이어진다. 웨이스트게이트 덕트(10)의 제1 부분(11)은 터빈 하우징 입구(8)로부터 분기된다. 제1 부분(11)은 터빈 하우징(2) 내에 삽입된 슬리브(14)로 이어진다. 웨이스트게이트 덕트(10)의 제2 부분(12)은 상기 슬리브(14)로부터 시작되어 터빈 하우징 출구(9)로 이어진다.
슬리브(14)는 제1 개구(15) 및 제2 개구(16)를 가진다. 웨이스트게이트 덕트(10)의 제1 부분(11)은 제1 개구(15) 내로 개방된다. 제2 개구(16)는 웨이스트게이트 덕트(10)의 제2 부분(12) 상에 형성되어, 제2 개구(16) 및 제2 부분(12)을 통해 표시된 배기가스의 유동(25)이 터빈 하우징 출구(9)로 안내될 수 있다.
슬리브(14)는 종축(L)을 가진다. 제1 개구(15)는 종축(L)에 평행한 방향으로 슬리브(14)의 내부로 배기가스를 안내한다. 배기가스는 제2 개구(16)를 통해 종축(L)에 대해 직각으로 슬리브(14)의 내부를 빠져나간다.
종축(L)에 직각으로 슬리브(14) 상에 칼라(17)가 형성된다. 상기 칼라(17)는 터빈 하우징(2)을 지탱한다. 커버(18)가 종축(L)에 수직을 이루며 슬리브(14)를 폐쇄한다. 커버(18) 및 칼라(17)는 나사 연결부(19)를 통해 터빈 하우징(2)에 연결된다.
슬리브(14)와 터빈 하우징(2) 사이에 간극(20)이 형성된다. 제1 개구(15)와 제2 개구(16) 사이의 상기 간극(20)에 실링 링(21)이 안착된다. 간극(20)은 간극 폭(26)을 갖는다. 간극(20)은 슬리브(14)의 전체 길이 및 슬리브(14) 주위의 전체 원주에 걸쳐 형성된다. 슬리브(14)와 터빈 하우징(2) 사이의 간극(20)은 마찬가지로 슬리브(14)의 단부 측면에, 특히 제1 개구(15)가 형성된 측면에도 제공된다.
피스톤(22)이 종축(L)을 따라 종방향으로 이동 가능하도록 슬리브(14) 내에서 안내된다. 피스톤(22)은 피스톤 링(23)을 통해 슬라이딩 이동 가능한 방식으로 슬리브(14)에 수용된다. 제1 개구(15)로부터 제2 개구(16)로의 배기가스의 관통 유동은 피스톤의 위치에 따라 가능하게 되거나 차단된다.
피스톤(22)은 피스톤 로드(24)를 통해 액추에이터(미도시)에 연결된다. 피스톤 로드(24)는 커버(18)를 관통하여 연장된다.
간극 폭(26)은 터빈 하우징(2)의 보통 발생하는 열 팽창 중 슬리브(14)가 가능한 한 적게 변형되도록 충분히 크게 선택된다. 따라서 차단 요소(13) 전체가 거의 마모되지 않는 실링된 방식으로 기능하는 것이 보장된다.
본 발명의 상기 기재된 기재내용 외에도, 이의 추가적인 개시를 위해 도 1 및 도 2에 나타낸 본 발명의 도시를 명백히 참조한다.
1 배기가스 터보차저
2 터빈 하우징
3 베어링 하우징
4 압축기 하우징
5 샤프트
6 터빈 휠
7 압축기 휠
8 터빈 하우징 입구
9 터빈 하우징 출구
10 웨이스트게이트 덕트
11 제1 부분
12 제2 부분
13 차단 요소
14 슬리브
15 제1 개구
16 제2 개구
17 칼라
18 커버
19 나사 연결부
20 간극
21 실링 링
22 피스톤
23 피스톤 링
24 피스톤 로드
25 유동
26 간극 폭

Claims (10)

  1. 터빈 하우징 입구(8) 및 터빈 하우징 출구(9); 터빈 하우징 입구(8)와 터빈 하우징 출구(9) 사이의 웨이스트게이트 덕트(10); 및 웨이스트게이트 덕트(10)를 개폐하기 위한 차단 요소(13)를 구비하는 터빈 하우징(2)을 포함하되,
    차단 요소(13)는, 터빈 하우징(2) 내에 삽입되는 슬리브(14), 및 종축(L)을 따라 이동 가능하도록 슬리브(14) 내에서 안내되는 피스톤(22)을 포함하고,
    슬리브(14)는 웨이스트게이트 덕트(5)가 슬리브(14)의 내부로 개방되는 개구들(15, 16)을 가지는 것인, 배기가스 터보차저(1).
  2. 제1항에 있어서,
    슬리브(14)와 터빈 하우징(2)의 열적 분리를 위한, 슬리브(14)와 터빈 하우징(2) 사이의 간극(20)을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
  3. 제1항에 있어서,
    간극(20)은 슬리브(14)의 전체 길이 및 종축(L) 주위의 전체 원주에 걸쳐 형성되는, 배기가스 터보차저.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    간극(20)에 실링 링(21)이 배치되는, 배기가스 터보차저.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    웨이스트게이트 덕트(5)는 제1 개구(15)에서 종축(L)에 평행하게, 제2 개구(16)에서 종축(L)에 대해 직각으로 슬리브(14) 내로 개방되는, 배기가스 터보차저.
  6. 제5항에 있어서,
    터빈 하우징 입구(8)로부터 연장되는 웨이스트게이트(5)의 일부는 제1 개구(15)에서 개방되고, 터빈 하우징 출구(9)로 이어지는 웨이스트게이트 덕트(5)의 일부는 제2 개구에서 개방되는, 배기가스 터보차저.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    실링 링(21)은 제1 개구(15)와 제2 개구(16) 사이에서 간극(20)에 배치되는, 배기가스 터보차저.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬리브(14)는 칼라(17)로 터빈 하우징(2)을 지탱하는, 배기가스 터보차저.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬리브(14)는 커버(18)에 의해 폐쇄되는, 배기가스 터보차저.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    피스톤(22)을 액추에이터에 연결하는 피스톤 로드(24)를 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
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