KR20150137084A - 배기-가스 터보차저 - Google Patents

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Abstract

발명은 배기-가스 터보차저(1)에 관한 것으로서, 배기-가스 터보차저(1)는 압축기 하우징(3)을 구비하는 압축기(2)를 가지고; 터빈 하우징(5)을 구비하는 터빈(4)를 가지고; 그리고 유동 개구부(9)를 개방 또는 폐쇄하는 차단 요소(7)를 구비하는 압축기-측부 및/또는 터빈-측부 과급 압력 조절 장치(6)를 가지고, 상기 차단 요소(7)가 슬라이드의 형태이고, 상기 슬라이드는 안내부(8)의 길이방향 중심선(LM8)을 따라서 길이방향으로 변위되도록 안내부(8) 상에 장착되고, 그리고 상기 유동 개구부(9)가 상기 안내부(8)의 길이방향 중심선(LM8)에 대해서 적어도 실질적으로 직각()으로 배열된다.

Description

배기-가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 제1항의 전제부에 따른 배기-가스 터보차저에 관한 것이다.
과급(charge) 압력 조절을 위해서, 일반적인 배기-가스 터보차저가, 압축기 측부(side)에서, 압축기 우회 배열체(arrangement) 형태의 과급 압력 조절 장치를, 및/또는 터빈 측부에서, 터빈 휘일을 우회하면서 터빈 유입구를 터빈 배출구로 연결하는 웨이스트게이트 도관(wastegate duct) 을 구비할 수 있을 것이다. 필요 과급 압력이 얻어졌을 때, 배기-가스 유동의 적어도 일부가 웨이스트게이트 또는 우회 도관을 통해서 터빈을 지나서(past) 또는 터빈 휘일을 지나서 전도될(conducted) 수 있다. 웨이스트게이트 도관을 개방 및 폐쇄하기 위해서, 과급 압력 제어 플랩(flap)으로도 지칭되는 웨이스트게이트 플랩이 제공된다. 그러한 과급 압력 제어 플랩이 연결부를 통해서 액추에이터로 연결되고, 그러한 액추에이터는, 예를 들어, 공압식 제어 캡슐 또는 전기 작동 모터의 형태일 수 있을 것이다.
이러한 방식으로 디자인된 과급 압력 조절 장치의 경우에, 큰 추진 부하(pulsation loading)로 인해서 특히 오토-사이클(Otto-cycle) 엔진의 경우에, 배기 가스가 편평한 판 상으로 직접적으로 또는 정면으로 충돌하고 높은 수준의 마모 및 소음 발생을 유발한다.
그에 따라, 본 발명의 목적은, 마모 및 소음 발생에 덜 민감하고 그 조정력이 최소화될 수 있는, 제1항의 전제부에 기재된 유형의 배기-가스 터보차저를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 제1항의 특징에 의해서 달성된다.
슬라이드로서 구성된 과급 압력 조절 장치의 차단 요소로 인해서, 도입부에서 설명된 기술적 문제가 크게 완화될 수 있는데, 이는 배기 가스가 슬이이드 상으로 직접적으로 전도되지 않고, 슬라이드가 액추에이터에 의해서 작동되는 슬라이드의 조절 방향에 대해서 직각으로 배출되기 때문이다. 그에 따라, 슬라이드를 작동시키는 액추에이터가 슬라이드 상으로 작용하는 힘에 의해서 영향을 받지 않는다. 따라서, 추진 요동(pulsation fluctuation)에 의해서 유발되는 힘이 제어 캡슐 또는 전기 작동 모터 상으로 작용하지 않거나, 무시할 수 있는 정도의 힘 만이 작용한다.
이는, 전환된(diverted) 유동 힘으로 인해서, 마모, 소음 발생 및 조정력의 최소화를 가능하게 한다.
종속항은 발명의 유리한 개선예를 포함한다.
슬라이드가, 전기 액추에이터, 과급 압력 조절 밸브 또는 제어 캡슐과 같은 적절한 액추에이터에 의해서 작동된다.
발명에 따라서, 본 발명의 원리에 따른 압축기-측부 및/또는 터빈-측부 과급 압력 조절 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 추가적인 상세 내용, 장점 및 특징이 도면을 참조한 예시적인 실시예에 관한 이하의 설명으로부터 명확해진다.
도 1은, 발명에 따른 과급 압력 조절 장치를 구비하는, 발명에 따른 배기-가스 터보차저의 매우 단순화된 개략도이다.
도 2는 개방 위치에서, 도 1에 따른 배기-가스 터보차저의 터빈의 터빈 하우징을 통한 단면도를 도시한다.
도 3은, 본 경우에, 터빈 측부에 제공된 과급 압력 조절 장치의 슬라이드의 폐쇄된 위치에서, 도 2에 따른 터빈 또는 터빈 하우징을 도시한다.
도 1은, 압축기 휘일(3')이 내부에 배열되는 연관된 압축기 하우징(3)을 구비하는 압축기(2)를 가지는, 발명에 따른 배기-가스 터보차저(1)의 매우 단순화된 개략도이다.
또한, 배기-가스 터보차저(1)는 터빈 휘일(4')이 내부에 배열된 터빈 하우징(5)을 구비하는 터빈(4)을 가지며, 그러한 터빈 휘일이 샤프트(24)를 통해서 압축기 휘일로 연결된다.
이러한 유형의 배기-가스 터보차저(1)가, 압축기 측부에서 및/또는 터빈 측부에서, 과급 압력 조절 장치(6)를 구비할 수 있을 것이고, 그러한 과급 압력 조절 장치는 도 2 및 도 3을 기초로 이하에서 구체적으로 설명될 것이다.
과급 압력 조절 장치(6)가, 유동 개구부(9)를 개방 및 폐쇄할 수 있는 차단 요소(7)를 구비한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차단 요소(7)가 슬라이드의 형태이고, 그러한 슬라이드는 안내부(8)의 길이방향 중심선(LM8)을 따라서 안내부(8) 상에서 길이방향으로 변위가 가능하도록 안내부(8) 상에서 장착 및 안내된다.
여기에서, 유동 개구부(9)가 안내부(8)의 길이방향 중심선(LM8)에 대해서 각도(α)로 배열된다. 여기에서, 각도(α)는 안내부(8)의 길이방향 중심선(LM8)과 유동 개구부(9)의 길이방향 중심선(LM9) 사이에서 경계지어진다. 각도(α)가 바람직하게 90°의 값을 갖는다. 그러나, 그러한 값이 또한 90°보다 약 10°더 크거나 작을 수 있을 것이다.
도 2 및 도 3의 병치(juxtaposition)로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 슬라이드(7)가, 슬라이드 막대(11)로 연결되는 슬라이드 헤드(10)를 구비한다.
슬라이드 헤드(10)는 단지(pot)-형상의 형태이고 그에 따라, 안내 및 밀봉 벽(13)에 의해서 둘러싸인 내부 공간(12)을 구비한다.
슬라이드 헤드(10)가 안내부(8)의 원통형 안내부 마개(spigot)(14) 상에 배열된다. 이러한 목적을 위해서, 안내부 마개(14)가 원통형 외벽(15)을 가지고, 그러한 외벽은 슬라이드 헤드(10)의 내부 공간(12) 내에 배열되는 면 벽(face wall)(16)을 구비한다. 가스 힘이 축(LM8)을 따라서 슬라이드(7) 상으로 작용하지 않는다는 사실로부터, 이러한 디자인의 장점을 확인할 수 있다.
여기에서, 도 2는 슬라이드 헤드(10)의 개방 위치를 도시하고, 그러한 개방 위치에서, 슬라이드(7)는, 그 슬라이드 헤드(10)로, 유동 개구부(9)를 개방하고, 그에 따라, 도 2에 도시된 화살표(P)에 의해서 표시된 바와 같이, 유동 연결이 터빈 하우징 유입구(19)에 연결된 우회 도관(18)과 터빈 하우징 배출구(20) 사이에서 생성된다.
그러한 유동 연결은, 슬라이드(7)가, 그 슬라이드 헤드(10)로, 도 3에 도시된 폐쇄 위치 내로 변위되는 경우에 차단되고, 그러한 폐쇄 위치에서 슬라이드 헤드(10)가 유동 개구부(9)를 완전히 폐쇄하고, 이는 유동 개구부를 부분적으로 둘러싸는 형태에서 바람직하다. 도 3에 도시된 폐쇄 위치로의 그러한 변위 또는 이동은, 슬라이드 막대(11)를 작동시키는 액추에이터(17)에 의해서 이루어진다. 도 2의 참조 부호 '21' 및 '22'는, 도 3의 폐쇄 위치에서 작동적인 터빈 하우징(5) 및 슬라이드 헤드(10)의 그러한 밀봉 표면들을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 또한, 슬라이드 헤드(10)의 그리고 그에 따라 슬라이드(7)의 안내를 위해서, 안내 슬리브(23)가 바람직하게 터빈 하우징(5)의 일체형 구성 부분으로서 제공된다는 것을 보여주고, 그러한 안내 슬리브를 따라서 슬리브 헤드(10)가 그 폐쇄 위치와 그 개방 위치 사이에서 길이방향으로 이동될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3의 개략적인 도시 내용으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 제공되는 안내부 마개(14)가 바람직하게 터빈 하우징(5)과 하나의 단편으로 형성된다.
슬라이드(7)의 안내 및 센터링이 전체 변위 이동에 걸쳐서 보장된다는 사실로부터 이러한 디자인의 장점이 확인될 수 있을 것이고, 안내부 마개(14) 및 안내 슬리브(23)가 터빈 하우징(5)과 하나의-단편인 실시예는 저렴한 생산을 초래한다.
전술한 발명의 개시 내용에 더하여, 발명의 부가적인 개시를 위해서, 도 1 내지 도 3의 발명의 도식적 설명을 명백하게 참조한다.
1 배기-가스 터보차저
2 압축기
3 압축기 하우징
3' 압축기 휘일
4 터빈
4' 터빈 휘일
5 터빈 하우징
6 과급 압력 조절 장치
7 차단 요소
8 안내부
9 유동 개구부
10 슬라이드 헤드
11 슬라이드 막대
12 내부 공간
13 안내 및 밀봉 벽
14 안내부 마개
15 외벽
16 면 벽
17 액추에이터
18 우회 도관
19 터빈 하우징 유입구
20 터빈 하우징 배출구
21, 22 밀봉 표면
23 안내 슬리브
24 샤프트
LM8 안내부(8)의 길이방향 중심선
LM9 유동 개구부(9)의 길이방향 중심선
L 과급기 축
α 각도

Claims (13)

  1. 배기-가스 터보차저(1)로서,
    - 압축기 하우징(3)을 구비하는 압축기(2)를 가지고;
    - 터빈 하우징(5)을 구비하는 터빈(4)를 가지고; 그리고
    - 유동 개구부(9)를 개방 또는 폐쇄하는 차단 요소(7)를 구비하는 압축기-측부 및/또는 터빈-측부 과급 압력 조절 장치(6)를 가지고,
    - 상기 차단 요소(7)가 슬라이드의 형태이고, 상기 슬라이드는 안내부(8)의 길이방향 중심선(LM8)을 따라서 길이방향으로 변위되도록 안내부(8) 상에 장착되고, 그리고
    - 상기 유동 개구부(9)가 상기 안내부(8)의 길이방향 중심선(LM8)에 대해서 적어도 실질적으로 직각(α)으로 배열되는, 배기-가스 터보차저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이드(7)가, 슬라이드 막대(11)로 연결되는 슬라이드 헤드(10)를 구비하는, 배기-가스 터보차저.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬라이드 헤드(10)가, 내부 공간(12)으로 지향되는 원통형 안내 및 밀봉 벽(13)을 가지는 단지-형상의 형태인, 배기-가스 터보차저.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬라이드 헤드(10)가, 원통형 외벽(15) 및 상기 외벽(15)에 인접하는 면 벽(16)을 구비하는 원통형 안내부 마개(14) 상에 장착되는, 배기-가스 터보차저.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외벽(15)이, 상기 슬라이드 헤드(10)의 안내 및 밀봉 벽(13)에 의해서 상기 슬라이드 헤드(10)를 안내하는, 배기-가스 터보차저.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 유동 개구부(9)가 상기 외벽(15) 내에 배열되는, 배기-가스 터보차저.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드 헤드(10)가, 상기 유동 개구부(9)를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 상기 유동 개구부(9)를 개방하는 개방 위치 사이에서 이동 가능한, 배기-가스 터보차저.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드(7)가 액추에이터(17)에 의해서 작동될 수 있는, 배기-가스 터보차저.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 과급 압력 조절 장치(6)가 상기 터빈(4)의 터빈 하우징(5)의 웨이스트게이트 배열체의 형태인, 배기-가스 터보차저.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 과급 압력 조절 장치(6)가 압축기 우회 배열체의 형태인, 배기-가스 터보차저.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드 헤드(10) 및 상기 슬라이드 막대(11)가 하나의 단편으로 형성되는, 배기-가스 터보차저.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드(7)가 안내 슬리브(23)에 의해서 상기 터빈 하우징(5) 내에서 안내되는, 배기-가스 터보차저.
  13. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내부 마개(14) 및 상기 터빈 하우징(5)이 하나의 단편으로 형성되는, 배기-가스 터보차저.
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