KR20160041554A - 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체 - Google Patents

트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트윈 터보차저 시스템을 간단하게 구현하기 위한 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체는, 하나의 에어 쿨러 케이싱(100)에, 상면 좌우 양측에 각각 1대씩의 터보차저를 안착시켜 고정하기 위한 터보차저 장착면(102, 102)이 형성되고; 터보차저(10)에서 압축된 흡기가 흐르고 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 장입하기 위한 공간을 제공하는 흡기 통로(106, 106)가 관통형성되며; 일면에는 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 상기 흡기 통로(106, 106) 내에 장입하기 위한 에어 쿨러 장입구(108, 108)가 형성되고; 고온냉각수 공급원으로부터 고온냉각수를 받아들이는 고온냉각수 유입구(112)와, 유입된 고온냉각수를 에어 쿨러 모듈(20, 20)로 보내는 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며; 저온냉각수 공급원으로부터 저온냉각수를 받아들이는 저온냉각수 유입구(114)와, 유입된 저온냉각수를 에어 쿨러 모듈(20, 20)로 보내는 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며; 터보차저(10)의 윤활을 마치고 나오는 윤활유를 받아들여 외부로 배출하기 위한 윤활유 배출구(122, 122)와, 윤활유 공급원으로부터 유입되는 윤활유를 받아들여 터보차저(10)로 공급하기 위한 윤활유 공급구(124, 124)가 형성된 구조로 이루어진다.

Description

트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체{Multipurpose Air Cooler Casing Assembly for Twin Turbocharger}
본 발명은 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양측 2개의 에어 쿨러와 터보차저를 마운팅하여 지지하는 역할과 함께, 기존에 배관 라인으로 복잡하게 이루어지던 냉각수, 윤활유, 흡기 유로를 케이싱에 합체시켜 형성함으로써 배관 라인과 그것들의 연결 개소를 줄이고 누수 및 누유 발생률을 감소시키며 조립 및 유지 보수를 최소화하며 터보차저 시스템을 간소하고 깔끔한 외관으로 설비할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 선박 추진용이나 해양 플랜트 설비에 적용되는 대형 엔진에서는 엔진과 보조 기기를 설치할 공간이 협소하거나 매우 제한적이다.
예를 들어, 선박은 화물 적재 공간을 우선적으로 확보하여야 하기 때문에 엔진 및 보조 기기들을 포함하는 제반 설비를 위한 공간은 협소할 수밖에 없다. 이는 소형의 선박일 경우 더욱 그러하다.
그런데 선주들은 더욱 넓은 적재 공간을 확보하기를 원하는 한편, 단순하고 콤팩트한 엔진 및 보조 기기로 꾸미는 것을 선호하고 있다.
종래의 일반적인 V-형 엔진에서는, 좌우 양측의 실린더 뱅크(V-형으로 배치되는 양쪽의 실린더 열(列))에 대응하여 2개의 터보차저 시스템을 구비하는 것이 일반적이고, 또는 직렬형인 경우에도 기통수가 많을 경우나 터빈 효율을 높이기 위해 2개 이상의 터보차저 시스템을 구비하는 경우가 있다.
이처럼 2개의 터보차저를 구비하는 경우에는, 그것의 장착을 위한 케이싱, 흡기 배관, 냉각수 배관, 윤활유 배관 등의 관로를 각각 별도로 제공하여야 함으로써 엔진 주위의 관로가 매우 복잡하게 얽히게 되고 각종의 연결부위가 많아져서 누출의 염려가 커지며, 엔진 조립과 유지 보수가 어려워진다.
또한, 터보차저에서 배기가스의 에너지를 이용하여 흡기를 압축하는 과정에서는 흡기의 온도가 올라가서 충전효울이 떨어지고 압축비가 낮아지기 때문에, 이를 방지하기 위해 연소실로 들어가는 흡기의 온도를 낮추기 위해 에어 쿨러를 필수적으로 갖춘다.
그런데, 에어 쿨러는 고온 냉각수와 저온 냉각수를 이용하여 2단계에 걸쳐 흡기를 냉각시키기 때문에, 고온 냉각수와 저온 냉각수의 유입, 유출 배관을 모두 구성하는데 매우 복잡하게 된다.
도 1은 이러한 트윈 터보차저 시스템 및 그것의 유로를 나타내는 계통도로서, 트윈 터보차저 시스템은 2개의 터보 차저(10)와 2개의 에어 쿨러(20)를 구비하며, 하나의 터보차저(10)마다 하나의 에어 쿨러(20)가 연결된다.
실린더에서 배출되는 배기가스는 터보차저(10)의 터빈(11)을 회전시킨 후 배기관으로 배출되며, 터빈(11)의 회전에 의해 압축기(12)가 구동되어 흡기(공기)를 압축시키게 된다.
압축기(12)에 의해 압축된 흡기는 에어 쿨러(20)를 지나면서 냉각된 후 실린더 헤드(30)의 연소실(31)로 유입된다.
한편, 2단 에어 쿨러(20)에는 고온 냉각수 열교환기(21)와 저온 냉각수 열교환기(22)를 구비하며, 고온 냉각수 열교환기(21)에는 고온 냉각수가 공급되어 흡기와 열교환 한 후 실린더 재킷(40)으로 들어가며, 저온 냉각수 열교환기(22)에는 저온 냉각수가 공급되어 열교환 한 후 엔진 윤활유 냉각기 등으로 나간다.
여기서, 저온 냉각수 시스템은, 엔진으로 들어가는 흡기를 냉각하기 위한 에어 쿨러(20)와, 엔진 및 감속기 등의 윤활유를 냉각하기 위한 윤활유 냉각기 등, 비교적 낮은 온도가 필요한 부분에 저온의 냉각수를 순환 및 냉각시키는 시스템이다.
고온 냉각수 시스템은, 엔진의 실린더 재킷(40)과 실린더 헤드에 공급되는 비교적 온도가 높은 고온의 냉각수를 냉각시키는 시스템이다.
또 한편, 터보 차저(10) 내의 구동축과 베어링 등의 작동 요소를 윤활하기 위한 윤활유 라인이 설치된다.
2단 냉각 방식의 에어 쿨러(20)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 흡기의 유동 방향 상류로부터 하류로 고온 냉각수 열교환기(21)와 저온 냉각수 열교환기(22)를 차례로 배치한 것으로서, 터보차저(10)에서 압축된 고온 고압의 흡기가 지나가면서 차례로 냉각되므로 냉각효율이 높다. 그러나, 고온 냉각수와 저온 냉각수를 순환시키기 위한 회로가 터보차저와 함께 복잡하게 구성된다.
즉, 에어 쿨러(20)를 2단 냉각 방식으로 구성함에 따라 고온 냉각수와 저온 냉각수가 모두 유입되어야 하며, V-형 엔진에 적용하기 위해서는 각 실린더 뱅크에 유로가 분리되어 공급될 수밖에 없으므로, 냉각수 유로의 설계가 매우 복잡해진다.
공개특허공보 제10-2014-0033455호
본 발명은 위와 같이 2개의 터보차저와 2개의 에어 쿨러를 가지는 시스템에서, 2개의 터보차저와 에어 쿨러를 하나의 케이싱에 마운팅 할 수 있고, 냉각수, 윤활유, 흡기 유로를 케이싱에 합체시켜 형성함으로써 배관 라인과 그것들의 연결과 분리를 쉽고 간결하게 수행할 수 있으며, 배관 라인의 연결 개소를 줄여 누수 및 누유 발생률을 감소시키고 터보차저 시스템의 외관의 복잡함을 줄일 수 있는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체는, 트윈 터보차저 시스템을 구성하기 위한 에어 쿨러 케이싱 조립체로서, 하나의 에어 쿨러 케이싱(100)에, 상면 좌우 양측에 각각 1대씩의 터보차저를 안착시켜 고정하기 위한 터보차저 장착면(102, 102)이 형성되고; 터보차저(10)에서 압축된 흡기가 흐르고 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 장입하기 위한 공간을 제공하는 흡기 통로(106, 106)가 관통형성되며; 일면에는 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 상기 흡기 통로(106, 106) 내에 장입하기 위한 에어 쿨러 장입구(108, 108)가 형성되고; 고온냉각수 공급원으로부터 고온냉각수를 받아들이는 고온냉각수 유입구(112)와, 유입된 고온냉각수를 에어 쿨러 모듈(20, 20)로 보내는 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며; 저온냉각수 공급원으로부터 저온냉각수를 받아들이는 저온냉각수 유입구(114)와, 유입된 저온냉각수를 에어 쿨러 모듈(20, 20)로 보내는 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며; 터보차저(10)의 윤활을 마치고 나오는 윤활유를 받아들여 외부로 배출하기 위한 윤활유 배출구(122, 122)와, 윤활유 공급원으로부터 유입되는 윤활유를 받아들여 터보차저(10)로 공급하기 위한 윤활유 공급구(124, 124)가 형성된 구조로 이루어진다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 있어서, 상기 흡기 통로(106, 106)는, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 측면에 흡기 입구(104, 104)를 형성하고 상면의 중앙 부분에 흡기 출구(110, 110)를 형성하여, 상기 흡기 입구(104, 104)로부터 흡기 출구(110, 110)까지 에어 쿨러 케이싱(100) 내부를 관통하여 형성된 구조를 가진다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 있어서, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 흡기 입구(104, 104)에는 흡기 하우징(200, 200)이 장착되고, 흡기 하우징(200, 200)의 상부에는 터보차저(10)에서 압축된 흡기를 유입시키기 위해 터보차저(10)의 흡기 토출관(13)이 연결되는 흡기 유입구(202, 202)가 구비된다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 있어서, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)에는, 상기 고온냉각수 유입구(112)와 통하는 고온냉각수 공급터널(116a)이 형성되고, 상기 고온냉각수 공급터널(116a)의 양쪽에 상기 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며, 저온냉각수 유입구(114)와 통하는 저온냉각수 공급터널(120a)이 형성되고, 상기 저온냉각수 공급터널(120a)의 양쪽에 상기 저온냉각수 공급구(120, 120)가 형성된다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 있어서, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)에는, 상기 고온냉각수 배출구(118, 118)와 통하는 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)이 형성되고, 배출터널(118a, 118a)의 끝에는 외부 라인과 연결되는 고온냉각수 귀환구(118b, 118b)가 형성된다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 있어서, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 에어 쿨러 장입공간(108, 108) 입구에 냉각수 유로 커버(300, 300)가 장착되고; 상기 냉각수 유로 커버(300, 300)에는, 상기 고온냉각수 배출구(118, 118)와 에어 쿨러 모듈(20, 20)의 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 연결하는 고온냉각수 배출통로(302, 302)와, 상기 고온냉각수 공급구(116, 116)와 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 연결하는 고온냉각수 공급통로(304, 304)와, 상기 저온냉각수 공급구(120, 120)와 저온냉각수 열교환기(22, 22)를 연결하는 저온냉각수 공급통로(306, 306)와, 저온냉각수 열교환기(22, 22)를 순환하고 나온 저온냉각수를 외부로 배출하기 위한 저온냉각수 배출터널(308) 및 저온냉각수 배출구(308a)가 형성된다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 있어서, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)에는, 상기 윤활유 배출구(122, 122)와 연결되는 윤활유 배출터널(122a, 122a)이 형성되고, 윤활유 배출터널(122a, 122a)의 끝에 윤활유 회수구(122b, 122b)가 형성됨과 함께, 상기 윤활유 공급구(124, 124)와 연결되는 윤활유 공급터널(124a, 124a)이 형성된다.
여기서, 상기 윤활유 공급터널(124a, 124a)의 일측 단부에는 윤활유 공급구(124, 124)가 형성되고, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 후면에 윤활유 도입터널(124b, 124b)이 형성되며, 상기 윤활유 도입터널(124b, 124b)과 윤활유 공급터널(124a, 124a)은 윤활유 공급관(124c, 124c)으로 연결된다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 있어서, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 일면에는 엔진 구조물에 장착하기 위한 엔진 장착부(102a)가 형성된다.
본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체에 의하면, 에어 쿨러 케이싱 자체가 2개의 터보차저와 2개의 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈을 엔진에 배치하기 위한 장착부로서 제공되므로 트윈 터보차저 및 에어 쿨러 시스템을 쉽고 간단하게 구성할 수 있다.
또한, 하나의 에어 쿨러 케이싱에 2개의 터보차저와 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈을 간단한 구조로 탑재할 수 있으므로, 제한된 공간에 장치하기 용이하고, 간결하고 잘 정렬된 트윈 터보차저 시스템 및 그것을 구비하는 엔진 구조물의 구현이 가능해진다.
또한, 에어 쿨러 케이싱에서 양측의 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈의 고온냉각수 열교환기와 저온냉각수 열교환기에 고온냉각수와 저온냉각수를 도입, 분배, 배출하는 통로를 가지는 한편, 외부 냉각수 라인을 에어 쿨러 케이싱에 형성된 고온, 저온 냉각수 유입구와 터널, 냉각수 공급구 및 귀환구를 근접시켜 집중하여 마련해 놓은 구조이므로, 2개의 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈에 대한 냉각수 회로의 구성과 연결이 간단하고 연결부가 적어 누출의 염려를 줄일 수 있다.
또한, 터보차저에서 토출되는 흡기를 좌우 양측에서 중앙 상부로 유도하여 실린더로 보냄과 함께, 그 과정에서 에어 쿨러 장입공간에 간단하게 장입된 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈을 통과하면서 냉각되도록 하며, 중앙 상부의 하나의 흡기 출구에 하나의 흡기관을 연결하여 실린더 근방까지 연장한 후 양측 실리더 뱅크로 분배하는 구조에 의해, 흡기 유동 및 냉각을 위한 공간을 매우 작게 차지하고 구조적으로 간단하며 흡기의 유동과 냉각이 매우 효과적으로 이루어진다.
도 1은 2개의 터보차저를 구비하는 터보차저 시스템 및 그것의 유로를 나타내는 계통도이다.
도 2는 2단 냉각 방식의 에어 쿨러를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 2단 냉각 방식의 에어 쿨러를 간략하게 나타낸 또 다른 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체를 보인 사시도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
도 6은 도 4의 저면도이다.
도 7은 도 5의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 9는 도 5의 C-C 선에 따른 단면도이다.
도 10은 도 6의 D-D 선에 따른 단면도이다.
도 11은 도 4의 평면도이다.
도 12는 도 4의 좌측면도이면서 도 11의 좌측면도이다.
도 13은 도 11의 E-E 선에 따른 단면도이다.
도 14는 도 12의 F-F 선에 따른 단면도이다.
도 15는 도 12의 G-G 선에 따른 단면 사시도이다.
도 16은 도 4에서 좌우 양측의 흡기 하우징을 제거한 상태의 사시도이다.
도 17은 도 16의 정면 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 에어 쿨러 케이싱 조립체에 탑재되는 터보차저를 보인 사시도이다.
도 19는 도 18의 저면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따라 트윈 터보차저를 위한 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체를 나타내는 것으로서, 도 4에는 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 정면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 저면도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에서는 도 4의 좌우측에 구비되는 흡기 하우징(200)을 제거한 후 도시한 도면이다. 도 4에서 상대 부품들을 장착하기 위한 장착면은 구분하기 쉽게 빗금으로 표시하였다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체는 2대의 터보차저와 2대의 에어 쿨러 모듈을 하나의 에어 쿨러 케이싱(100)에 장착하여 간단한 구조의 '트윈 터보차저 시스템'을 구현할 수 있도록 하면서, 흡기 통로, 고온 및 저온 냉각수 통로, 윤활유 통로를 에어 쿨러 케이싱(100)에 일체로, 그리고 집중적으로 형성하여 각종 유로의 구성을 간단하게 하는 한편, 엔진이나 펌프 측으로 연결하는 각종의 배관을 하나의 케이싱에서 집중하여 연결할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 따른 다목적 에어 쿨러 케이싱(100)은, 2대의 터보차저를 장착하기 위해, 상면 좌우 양측에 각각 1대씩의 터보차저를 안착시켜 고정하기 위한 터보차저 장착면(102, 102)이 형성되고, 좌우 측면의 흡기 입구(104, 104)(도 7 참조)로부터 상면의 중앙의 흡기 출구(110, 110)까지 에어 쿨러 케이싱(100) 내부를 관통하여 터보차저에서 압축된 흡기를 냉각하여 실린더로 보내는 통로를 제공하는 흡기 통로(106, 106)가 형성되며, 일면에는 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 각각의 흡기 통로(106, 106) 내에 장입하기 위한 에어 쿨러 장입구(108, 108)가 형성된다.
에어 쿨러 케이싱(100)의 흡기 입구(104, 104)에는 흡기 하우징(200, 200)을 장착하기 위한 흡기 하우징 장착면(104a, 104a)이 형성된다. 흡기 하우징(200, 200)은 에어 쿨러 케이싱(100)과는 별도의 부품으로 제작 및 장착되며, 상부에 터보차저에서 압축된 흡기가 유입되는 흡기 유입구(202, 202)가 형성된다. 흡기 유입구(202, 202)에는 터보차저의 흡기 토출관(13)(도 18 및 도 19 참조)이 연결된다.
본 실시예에 있어서, 좌우 양측의 흡기 출구(110, 110)는 가운데의 격벽(110b)에 의해 좌우로 구획된다. 따라서, 격벽(110b)을 사이에 두고 좌우 양측에 형성되는 흡기 출구(110, 110)를 통해 흡기가 토출된다. 이 경우 격벽(110b)은 좌우 양쪽의 흡기 통로(106, 106)로부터 나오는 흡기가 서로 충돌하는 것을 방지하고 흡기 출구(110, 110)로 잘 흐르도록 안내하는 역할을 한다.
흡기 출구(110, 110)의 둘레에는 실린더와 연결되는 흡기관을 결합하기 위한 흡기관 장착면(110a)이 형성된다. 흡기관 장착면(110a)에는 실린더 쪽으로 흡기를 보내기 위한 덕트, 관, 또는 호스가 접속된다.
또한, 에어 쿨러 케이싱(100)에는, 에어 쿨러 장입공간(108, 108)에 장입된 에어 쿨러 모듈(20, 20)에 고온냉각수를 공급하기 위해, 외부의 고온 냉각수 공급원으로부터 고온냉각수를 받아들이는 고온냉각수 유입구(112), 그리고 고온냉각수 유입구(112)로 유입된 고온 냉각수를 에어 쿨러 모듈(20, 20)로 보내는 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되는 한편, 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 순환하고 나온 고온냉각수를 실린더 워터 재킷(40, 40)으로 보내기 위한 고온냉각수 배출구(118, 118)가 형성된다. 에어 쿨러 케이싱(100) 내부에는 고온냉각수 배출구(118, 118)와 연결되는 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)이 형성된다.
고온냉각수 공급원으로부터 고온냉각수 유입구(112)로 들어온 고온냉각수는 에어 쿨러 케이싱(100)의 내부 통로를 통과한 후 고온냉각수 공급구(116, 116)를 통해 에어 쿨러 모듈(20, 20)의 고온냉각수 열교환기(21, 21)로 들어간다. 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 순환하고 나온 고온냉각수는 고온냉각수 배출구(118, 118)를 통해 에어 쿨러 케이싱(100) 내부의 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)로 들어간 후 외부(예; 실린더 워터 재킷)로 보내진다.
또한, 에어 쿨러 케이싱(100)에는, 에어 쿨러 장입공간(108, 108)에 장입된 에어 쿨러 모듈(20)에 저온냉각수를 공급하기 위한 저온냉각수 유입구(114) 및 저온냉각수 공급구(120, 120)가 형성된다. 외부의 저온냉각수 공급원으로부터 에어 쿨러 케이싱(100)의 저온냉각수 유입구(114)로 들어온 저온냉각수는 에어 쿨러 케이싱(100)의 내부 통로를 통과한 후 저온냉각수 공급구(120, 120)를 통해 에어 쿨러 모듈(20, 20)의 저온냉각수 열교환기(22, 22)로 들어가서 터보차저를 나온 흡기를 냉각시킨다.
그리고, 에어 쿨러 케이싱(100)에는, 터보차저의 윤활을 마치고 나오는 윤활유를 받아들여 외부로 배출하기 위한 윤활유 배출구(122, 122)가 형성되는 한편, 윤활유 공급원으로부터 유입되는 윤활유를 받아들여 터보차저로 공급하기 위한 윤활유 공급구(124, 124)가 형성된다.
윤활유 배출구(122, 122)에는 터보차저의 윤활유 출구(16)(도 19 참조)가 접속되며, 터보차저의 윤활유 출구(16)를 통해 윤활유 배출구(122, 122)로 들어온 윤활유는 에어 쿨러 케이싱(100) 내부에 형성된 배출터널(추후 자세히 설명한다)을 통해 외부(예; 펌프)의 윤활유 귀환라인으로 나간다.
윤활유 공급구(124, 124)에는 터보차저의 윤활유 입구(16)(도 19 참조)가 접속되고, 에어 쿨러 케이싱(100)에는 윤활유 공급원으로부터 윤활유를 받아들여 윤활유 공급구(124, 124)로 보내기 위한 까지 공급통로(추후 자세히 설명한다)가 형성된다.
다음으로, 도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 에어 쿨러 케이싱 조립체의 고온 냉각수 통로, 저온 냉각수 통로 및 그것들과 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20)의 연결구조를 나타내는 것으로서, 도 7에는 도 5의 A-A 선에 따른 단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 5의 B-B 선에 따른 단면도가 도시되어 있으며, 도 9에는 도 5의 C-C 선에 따른 단면도가, 도 10에는 도 6의 D-D 선에 따른 단면도가 도시되어 있다. 도 7 내지 도 9에서는 에어 쿨러 케이싱(100)의 에어 쿨러 장입공간(108, 108)에 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20)(2점 쇄선으로 도시됨)이 장입되고, 앞면의 냉각수 유로 커버 장착면(108a, 108a)에 냉각수 유로 커버(300, 300)가 장착된 상태, 그리고 좌우 측면의 흡기 하우징(200, 200)은 제거된 상태로 도시하였다. 아래의 각 도면의 설명에서는 도 4 내지 도 5를 병행 참조한다.
도 4, 도 5 및 도 10을 먼저 참조하면, 고온냉각수 유입구(112) 및 저온냉각수 유입구(114)와 양쪽의 에어 쿨러 모듈(20)을 연결하는 통로는 에어 쿨러 케이싱(100)의 좌우 중간의 흡기 통로(106, 106) 앞 부분에 층별로 구획되어 형성된다.
즉, 아래에서 위쪽으로 3개의 층으로 이루어지는데, 에어 쿨러 케이싱(100)의 제1층에는 저온냉각수 유입구(114)와 통하는 저온냉각수 공급터널(120a)이 형성되고, 제2층에는 고온냉각수 유입구(112)와 통하는 고온냉각수 공급터널(116a)이 형성되며, 제3측의 좌우 양측에는 고온냉각수 배출구(118, 118)와 통하는 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)이 형성된다.
이것을 냉각수 유로 커버(300, 300)와 연계하여 설명한다.
도 4, 도 5, 도 7 및 도 10을 참조하면, 상기 고온냉각수 배출구(118, 118)에 연결되는 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)은 에어 쿨러 케이싱(100)의 상부로 올라간 다음 후방으로 연장된 내부 통로이다. 냉각수 유로 커버(300, 300)에는 고온냉각수 배출구(118, 118)와 에어 쿨러 모듈(20, 20)의 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 연결하는 고온냉각수 배출통로(302, 302)가 형성된다. 따라서, 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 순환하고 나오는 고온냉각수는 냉각수 유로 커버(300, 300)의 고온냉각수 배출통로(302, 302)를 지나 고온냉각수 배출구(118, 118)로 들어오고, 이어서 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)을 경유하여 케이싱(100) 외부로 빠져나간다. 한편, 터보차저에서 압축된 흡기는 에어 쿨러 케이싱(100)의 흡기 입구(104, 104)를 통해 흡기 통로(106, 106)로 들어와 고온냉각수 열교환기(21, 21)와 저온냉각수 열교환기(22, 22)를 차례로 지나면서 냉각된다.
도 4, 도 5, 도 8 및 도 10을 참조하면, 상기 고온냉각수 유입구(112)에 연결되는 고온냉각수 공급터널(116a)의 좌우 양측에는 전술한 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되고, 냉각수 유로 커버(300, 300)에는 고온냉각수 공급구(116, 116)와 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 연결하는 고온냉각수 공급통로(304, 304)가 형성된다.
따라서, 외부의 냉각수 공급원으로부터 고온냉각수 유입구(112)로 들어온 고온 냉각수는 케이싱(100)의 고온냉각수 공급터널(116a)을 통해 양측의 고온냉각수 공급구(116, 116)로 나누어진 다음, 각각 냉각수 유로 커버(300, 300)의 고온냉각수 공급통로(304, 304)를 통해 고온냉각수 열교환기(21, 21)로 들어가며, 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 순환하면서 흡기를 냉각시킨 이후 냉각수 유로 커버(300, 300)의 고온냉각수 배출통로(302, 302)를 통해 고온냉각수 배출구(118, 118)로 나가고, 이어서 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)을 통해 외부로 빠져나간다.
도 4, 도 5, 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 저온냉각수 유입구(114)에 연결되는 저온냉각수 공급터널(120a)의 좌우 양측에는 전술한 저온냉각수 공급구(120, 120)가 형성된다. 냉각수 유로 커버(300, 300)에는 저온냉각수 공급구(120, 120)와 저온냉각수 열교환기(22, 22)를 연결하는 저온냉각수 공급통로(306, 306)가 형성됨과 아울러, 저온냉각수 열교환기(22, 22)를 순환하고 나온 저온냉각수를 외부로 배출하기 위한 저온냉각수 배출터널(308)이 형성되고, 저면에는 저온냉각수 배출구(308a)가 형성된다.
따라서, 외부의 저온냉각수 공급원으로부터 저온냉각수 유입구(114)로 들어온 저온냉각수는, 케이싱(100)의 저온냉각수 공급터널(120a)을 통해 양측의 저온냉각수 공급구(120, 120)로 나누어진 다음, 각각 냉각수 유로 커버(300, 300)의 저온냉각수 공급통로(306, 306)를 통해 저온냉각수 열교환기(22, 22)로 들어가며, 저온냉각수 열교환기(22, 22)를 순환하면서 흡기를 냉각시킨다. 이어서 저온냉각수 배출터널(308)로 나와 저온냉각수 배출구(308a)를 통해 외부로 배출된다.
다음으로, 도 11 내지 도 17은 본 발명에 따른 에어 쿨러 케이싱 조립체의 주요 구성들을 자세하게 보여주는 것으로서, 도 11에는 도 4의 평면도가 도시되어 있고, 도 12에는 도 4의 좌측면도(동시에 도 11의 좌측면도)가 도시되어 있으며, 도 13에는 도 11의 E-E 선에 따른 단면도가, 도 14에는 도 12의 F-F 선에 따른 단면도가, 도 15에는 도 12의 G-G 선에 따른 단면 사시도가, 도 6에는 도 4에서 좌우 양측의 흡기 하우징(200)을 제거한 상태의 사시도가, 도 17에는 도 16의 정면 단면도가 도시되어 있다. 도 4를 병행 참조한다.
도 11을 참조하면, 전술한 에어 쿨러 케이싱(100)의 대략 상면 중앙 부분에 흡기 출구(110, 110) 및 흡기관 장착면(110a)이 형성되고, 흡기 출구(110, 110)를 기준으로 좌우 양측에는 터보차저를 안착시켜 고정하기 위한 터보차저 장착면(102, 102)들이 형성되어 있다.
그리고, 전술한 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)은 흡기 출구(110, 110)의좌우 양측에 전후방향을 가로지르는 형태로 형성되고, 윤활유 배출구(122, 122)와 윤활유 공급구(124, 124)는 에어 쿨러 케이싱(100)의 좌우 단부 부분에 형성된다. 이러한 구조는 터보차저의 형태, 흡기 출구(110, 110)에 대한 흡기관의 간단한 연결을 고려한 배치이다.
윤활유 배출터널(122a, 122a)은 에어 쿨러 케이싱(100)의 상면에 터널 형태로 형성되며, 윤활유 배출터널(122a, 122a)의 일측 단부에는 윤활유 배출구(122, 122)가 형성된다. 윤활유 배출터널(122a, 122a)로 들어온 윤활유 배출구(122, 122)의 반대측 단부의 윤활유 회수구(122b, 122b)(도 15 참조)를 통해 윤활유 귀환라인으로 되돌아간다.
또한, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 윤활유 공급터널(124a, 124a)은 에어 쿨러 케이싱(100)의 상면에 터널 형태로 형성되고, 윤활유 공급터널(124a, 124a)의 일측 단부에는 윤활유 공급구(124, 124)가 형성되며 반대측 단부에는 윤활유 공급관(124c, 124c)이 연결되고, 윤활유 공급관(124c, 124c)에는 윤활유 공급원으로부터 윤활유가 유입된다. 윤활유 공급원으로부터 윤활유 공급라인은 에어 쿨러 케이싱(100)의 후면에 형성된 윤활유 도입터널(124b, 124b)에 접속되고, 상기 윤활유 공급관(124c, 124c)은 윤활유 도입터널(124b, 124b)과 윤활유 공급터널(124a, 124a)을 연결한다.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 윤활유 배출구(122, 122)와 윤활유 공급구(124, 124)는 별도의 파이프를 윤활유 배출터널(122a, 122a)에 윤활유 공급터널(124a, 124a)에 연결한 형태를 이루고 있다. 그러나 윤활유 배출구(122, 122)와 와 윤활유 공급구(124, 124)는 윤활유 배출터널(122a, 122a)과 윤활유 공급터널(124a, 124a)에 단순히 구멍을 형성한 것으로 구성할 수 있으며, 그 구멍을 직접 터보차저의 윤활유 유입공(15)(도 19 참조)과 윤활유 배출공(16)(도 19 참조)에 접속하는 형태도 가능하다.
또한, 도 14 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)의 후단부에는 고온냉각수 귀환구(118b, 118b)가 형성된다. 고온냉각수 귀환구(118b, 118b)에는 실린더 워터 재킷과 같은 다른 장치가 직접 연결되거나, 연결을 위한 관 또는 호스가 접속된다.
또한, 윤활유 배출터널(122a, 122a)의 후단부에는 윤활유 회수구(122b, 122b)가 형성된다. 윤활유 회수구(122b, 122b)에는 윤활유 펌프와 같은 다른 장치가 직접 연결되거나, 연결을 위한 관 또는 호스가 접속된다.
또한, 에어 쿨러 케이싱(100)의 후면(즉, 냉각수 유로 커버 장착면(108a, 108a)의 반대면)에는 엔진 구조물에 장착하기 위한 엔진 장착부(102a)(도면에 빗금친 평면 부분)가 형성된다.
윤활유 도입터널(124b, 124b)은 엔진 장착부(102a)에 인접한 케이싱(100)의 내부에 좌우방향으로 형성되며, 그로부터 윤활유 공급관(124c, 124c)이 연결된다.
도 18 내지 도 19는 본 발명에 따른 에어 쿨러 케이싱 조립체에 탑재되는 터보차저를 보인 것으로서, 도 18에는 사시도가 도시되어 있고, 도 19에는 도 18의 저면도가 도시되어 있다.
터보차저(10)는, 실린더에서 배출되는 배기가스에 의해 회전하는 터빈(11)과, 터빈(11)에 의해 구동하여 흡기를 압축하는 압축기(12), 그리고 압축된 흡기를 에어 쿨러 쪽으로 보내는 토출관(13)을 가진다.
그리고 터보차저(10)의 저면에는 장착용 다리(14)가 형성된다.
장착용 다리(14)는 전술한 에어 쿨러 케이싱(100)의 상면에 형성된 터보차저 장착면(102, 102)에 장착된다. 즉, 하나의 터보차저(10)의 4개의 다리(14)가 에어 쿨러 케이싱(100)의 좌측에 구비된 4개의 터보차저 장착면(102)에 안착되어 고정되고, 나머지 하나의 터보차저(10)의 4개의 다리(14)가 에어 쿨러 케이싱(100)의 우측에 구비된 4개의 터보차저 장착면(102)에 안착되어 고정된다.
위와 같이 본 발명에 따른 에어 쿨러 케이싱 조립체에 의하면, 에어 쿨러 케이싱(100) 자체가 2개의 터보차저(10)와 2개의 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20)을 엔진에 배치하기 위한 장착부를 제공한다.
또한, 하나의 에어 쿨러 케이싱(100)에 2개의 터보차저(10)와 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20)을 간단한 구조로 탑재할 수 있으므로, 제한된 공간에 장치하기 용이하고, 간결하고 잘 정렬된 트윈 터보차저 시스템 및 그것을 구비하는 엔진 구조물의 구현이 가능해진다.
또한, 에어 쿨러 케이싱(100)에서 양측의 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20)의 고온냉각수 열교환기(21, 21)와 저온냉각수 열교환기(22, 22)에 고온냉각수와 저온냉각수를 도입, 분배, 배출하는 통로를 가지는 한편, 외부 냉각수 라인을 에어 쿨러 케이싱(100)에 형성된 고온, 저온 냉각수 유입구(112)(114)와 터널(116a, 118a, 120a), 공급구(116) 및 귀환구(118b)를 근접시켜 집중하여 마련해 놓은 구조이므로, 2개의 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20)에 대한 냉각수 회로의 구성과 연결이 간단하고 연결부가 적어 누출의 염려를 줄일 수 있다.
또한, 터보차저에서 토출되는 흡기를 좌우 양측에서 중앙 상부로 유도하여 실린더로 보냄과 함께, 그 과정에서 에어 쿨러 장입공간(108, 108)에 간단하게 장입된 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20)을 통과하면서 냉각되도록 하며, 중앙 상부의 하나의 흡기 출구(110, 110)에 하나의 흡기관을 연결하여 실린더 근방까지 연장한 후 양측 실리더 뱅크로 분배하는 구조에 의해, 흡기 유동 및 냉각을 위한 공간을 매우 작게 차지하고 구조적으로 간단하며 흡기의 유동과 냉각이 매우 효과적으로 이루어진다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
10 : 터보차저 11 : 터빈
12 : 압축기 13 : 토출관
14 : 장착용 다리
20 : 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈
21 : 고온냉각수 열교환기 22 : 저온냉각수 열교환기
100 : 에어 쿨러 케이싱
102 : 터보차저 장착면 102a : 엔진 장착부
104 : 흡기 입구 104a : 흡기 하우징 장착면
106 : 흡기 통로 108 : 에어 쿨러 장입공간
108a : 냉각수 유로 커버 장착면 110 : 흡기 출구
110a : 흡기관 장착면 110b : 격벽
112 : 고온냉각수 유입구 114 : 저온냉각수 유입구
116 : 고온냉각수 공급구 116a : 고온냉각수 공급터널
118 : 고온냉각수 배출구 118a : 고온냉각수 배출터널
120 : 저온냉각수 공급구 120a : 저온냉각수 공급터널
122 : 윤활유 배출구 122a : 윤활유 배출터널
122b : 윤활유 회수구 124 : 윤활유 공급구
124a : 윤활유 공급터널 124b : 윤활유 도입터널
124c : 윤활유 공급관 200 : 흡기 하우징
202 : 흡기 유입구 300 : 냉각수 유로 커버
302 : 고온냉각수 배출통로 304 : 고온냉각수 공급통로
306 : 저온냉각수 공급통로 308 : 저온냉각수 배출터널
308a : 저온냉각수 배출구

Claims (9)

  1. 트윈 터보차저 시스템을 구성하기 위한 에어 쿨러 케이싱 조립체로서,
    하나의 에어 쿨러 케이싱(100)에,
    상면 좌우 양측에 각각 1대씩의 터보차저를 안착시켜 고정하기 위한 터보차저 장착면(102, 102)이 형성되고,
    터보차저(10)에서 압축된 흡기가 흐르고 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 장입하기 위한 공간을 제공하는 흡기 통로(106, 106)가 관통형성되며,
    일면에는 2단 냉각방식의 에어 쿨러 모듈(20, 20)을 상기 흡기 통로(106, 106) 내에 장입하기 위한 에어 쿨러 장입구(108, 108)가 형성되고,
    고온냉각수 공급원으로부터 고온냉각수를 받아들이는 고온냉각수 유입구(112)와, 유입된 고온냉각수를 에어 쿨러 모듈(20, 20)로 보내는 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며,
    저온냉각수 공급원으로부터 저온냉각수를 받아들이는 저온냉각수 유입구(114)와, 유입된 저온냉각수를 에어 쿨러 모듈(20, 20)로 보내는 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며,
    터보차저(10)의 윤활을 마치고 나오는 윤활유를 받아들여 외부로 배출하기 위한 윤활유 배출구(122, 122)와, 윤활유 공급원으로부터 유입되는 윤활유를 받아들여 터보차저(10)로 공급하기 위한 윤활유 공급구(124, 124)가 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡기 통로(106, 106)는,
    상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 측면에 흡기 입구(104, 104)를 형성하고 상면의 중앙 부분에 흡기 출구(110, 110)를 형성하여, 상기 흡기 입구(104, 104)로부터 흡기 출구(110, 110)까지 에어 쿨러 케이싱(100) 내부를 관통하여 형성된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 흡기 입구(104, 104)에는 흡기 하우징(200, 200)이 장착되고, 흡기 하우징(200, 200)의 상부에는 터보차저(10)에서 압축된 흡기를 유입시키기 위해 터보차저(10)의 흡기 토출관(13)이 연결되는 흡기 유입구(202, 202)가 구비되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿨러 케이싱(100)에는,
    상기 고온냉각수 유입구(112)와 통하는 고온냉각수 공급터널(116a)이 형성되고, 상기 고온냉각수 공급터널(116a)의 양쪽에 상기 고온냉각수 공급구(116, 116)가 형성되며,
    저온냉각수 유입구(114)와 통하는 저온냉각수 공급터널(120a)이 형성되고, 상기 저온냉각수 공급터널(120a)의 양쪽에 상기 저온냉각수 공급구(120, 120)가 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿨러 케이싱(100)에는, 상기 고온냉각수 배출구(118, 118)와 통하는 고온냉각수 배출터널(118a, 118a)이 형성되고, 배출터널(118a, 118a)의 끝에는 외부 라인과 연결되는 고온냉각수 귀환구(118b, 118b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 에어 쿨러 장입공간(108, 108) 입구에 냉각수 유로 커버(300, 300)가 장착되고,
    상기 냉각수 유로 커버(300, 300)에는,
    상기 고온냉각수 배출구(118, 118)와 에어 쿨러 모듈(20, 20)의 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 연결하는 고온냉각수 배출통로(302, 302)와,
    상기 고온냉각수 공급구(116, 116)와 고온냉각수 열교환기(21, 21)를 연결하는 고온냉각수 공급통로(304, 304)와,
    상기 저온냉각수 공급구(120, 120)와 저온냉각수 열교환기(22, 22)를 연결하는 저온냉각수 공급통로(306, 306)와,
    저온냉각수 열교환기(22, 22)를 순환하고 나온 저온냉각수를 외부로 배출하기 위한 저온냉각수 배출터널(308) 및 저온냉각수 배출구(308a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿨러 케이싱(100)에는,
    상기 윤활유 배출구(122, 122)와 연결되는 윤활유 배출터널(122a, 122a)이 형성되고, 윤활유 배출터널(122a, 122a)의 끝에 윤활유 회수구(122b, 122b)가 형성됨과 함께, 상기 윤활유 공급구(124, 124)와 연결되는 윤활유 공급터널(124a, 124a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 윤활유 공급터널(124a, 124a)의 일측 단부에는 윤활유 공급구(124, 124)가 형성되고, 상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 후면에 윤활유 도입터널(124b, 124b)이 형성되며, 상기 윤활유 도입터널(124b, 124b)과 윤활유 공급터널(124a, 124a)은 윤활유 공급관(124c, 124c)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿨러 케이싱(100)의 일면에는 엔진 구조물에 장착하기 위한 엔진 장착부(102a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 터보차저용 다목적 에어 쿨러 케이싱 조립체.
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