KR20180005594A

KR20180005594A - 터보차저

Info

Publication number: KR20180005594A
Application number: KR1020170062952A
Authority: KR
Inventors: 리카르트 헤어만; 리카르트 뷔소브
Original assignee: 만 디젤 앤 터보 에스이
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-01-16
Also published as: JP2018003845A; CN107587959B; DE102016112333B4; CH712704B1; DE102016112333A1; CN107587959A; CH712704A2

Abstract

제1 매체의 팽창을 위한 그리고 제1 매체의 팽창 시에 에너지를 얻기 위한 터빈과, 터빈에서 얻은 에너지를 이용하고 제2 매체의 압축을 위한 압축기를 구비하는 터보차저로서, 터보차저의 적어도 하나의 흐름 지향 요소에는 소음기(1)가 마련되고, 각각의 소음기(1)는 지지벽(4)과 이 지지벽(4) 상에 형성된 챔버(5)를 지닌 지지 구조체(3)를 구비하며, 챔버(5)는 소음기(1)의 흐름 채널(7)로부터 멀어지는 방향을 향하는 그 측부에서 지지벽(4)에 의해 한정되고, 챔버(5)는 소음기(1)의 흐름 채널(7)을 향하는 그 측부에서 커버(8)에 의해 한정되며, 커버(8)는, 서로 견고하게 연결되고 상이한 메시 폭을 갖는 적어도 2개의 그리드형 층(9, 10, 11)을 갖는다.

Description

터보차저{TURBOCHARGER}

본 발명은 터보차저에 관한 것이다.

DE 198 18 873 C2로부터, 적어도 하나의 배기가스 터보차저를 구비하는 왕복동 피스톤 내연기관이 공지되어 있다. 소음기는 배기가스 터보차저의 적어도 하나의 흐름 지향 요소와 결합되고, 헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)의 원리에 기초한다. 여기에서, 각각의 소음기는 외측 지지벽과, 이 지지벽에 의해 수용되는 다수의 챔버로 이루어진 지지 구조체를 갖고, 챔버는 흐름 채널을 향하는 소음기의 측부 상에서 천공 시트에 의해 한정된다.

헬름홀츠 공명기의 원리에 기초한, 종래 기술로부터 알려진 소음기의 사용은, 상기한 원리로 인해 단지 매우 제한된 주파수 범위만이 효율적으로 음향 감소될 수 있다는 단점을 갖는다. 상기 주파수 범위 이외의 주파수에서, 음향 감소 효과는 크게 줄어든다.

이로부터 시작하여, 본 발명은 음향 감소가 개선된 신규한 터보차저를 제공하는 과제를 기초로 한다.

이러한 과제는 청구항 1에 따른 터보차저에 의해 해결된다. 본 발명에 따르면, 커버가, 서로 견고하게 연결되고 상이한 메시 폭을 갖는 적어도 2개의 그리드형 층을 갖는다.

본 발명에 따른 배기가스 터보차저에서, 각각의 소음기의 커버는 다수의 층을 갖도록 구현되며, 커버는 서로 견고하게 결합되고 상이한 메시 폭을 갖는 적어도 2개의 그리드형 층을 갖는다. 이에 의해, 음향 감소 효과가 개선된 소음기가 제공될 수 있다. 특히, 상기한 커버를 지닌 소음기는 보단 넓은 주파수 범위에 걸쳐 개선된 음향 감소 효과를 갖는다.

본 발명의 유익한 다른 양태에 따르면, 상이한 메시 폭을 갖는 커버의 그리드형 층은 철망에 의해 형성되고, 개별적은 층들의 철망은 상이한 메시 폭뿐만 아니라, 상이한 와이어 직경도 또한 갖는다. 이에 의해, 매우 유익한 음향 감소 효과가 제공될 수 있다.

바람직하게는, 커버는 두께(t)를 갖고, 챔버는 커버의 지지벽으로부터의 거리에 의해 형성되는 깊이(a)를 가지며, 이때 t는 a보다 작다. 이것은 매우 유익한 음향 감소 효과를 제공하는 기능을 한다.

특히, 커버의 두께(t)와 챔버의 깊이(a) 사이의 비는 0.2 내지 0.025이다. 이러한 상세도 또한 매우 유익한 음향 감소 효과를 제공하는 기능을 한다.

유익한 다른 양태에 따르면, 챔버의 깊이(a)와 감소되는 주파수의 음향 파장(λ)의 비(a/λ)는 0.25 내지 0.4이다. 이에 의해, 음향 감소 효과가 더욱 향상될 수 있다.

유익한 다른 양태에 따르면, 각각의 소음기는 터보차저의 각각의 흐름 지향 요소에, 바람직하게는 압축기의 나선형 유출 하우징에 통합된다. 소음기를 압축기의 나선형 유출 하우징에 통합하는 것은 매우 바람직한데, 그 이유는 이에 의해 최소 설치 공간 요건으로 매우 양호한 음향 감소 효과가 제공될 수 있기 때문이다.

유익한 다른 양태에 따르면, 지지 구조체의 챔버는 대안으로서 소음기의 흐름 채널의 관류 방향으로 봤을 때에 상이한 폭을 가질 수 있다. 이에 의해, 음향 감소 효과가 더욱 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 종속항 및 아래의 설명으로부터 나타날 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예는 이것으로 제한되는 일 없이 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 소음기를 관통하는 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ의 상세 사시도.

본 발명은 터보차저에 관한 것이다. 터보차저의 기본 구조는 여기에서 설명하는 업계의 전문가에게 잘 알려져 있다. 이에 따라, 터보차저는 제1 매체의 팽창을 위한, 특히 배기가스의 팽창을 위한 터빈을 갖고, 이때 터빈에서 에너지가 얻어진다. 더욱이, 터보차저는 제2 매체의 압축, 특히 급기의 압축을 위한 압축기를 포함하며, 이때 압축기에서 에너지 - 터빈에서의 제1 매체의 팽창 중에 얻음 - 가 활용된다.

터보차저는 상이한 흐름 지향 조립체를 갖는다. 이들은 특히 배기 가스 터보차저에 있는 압축기의 소위 유출 하우징을 포함한다. 터보차저의 적어도 하나의 흐름 지향 요소에는 소음기(1)가 마련된다.

도 1은 소음기(1)를 관통하는 개략적인 단면도를 보여주며, 소음기는 터빈의 흐름 지향 요소, 예컨대 터보차저에 있는 압축기의 나선형 유출 하우징과 협동한다.

소음기(1)는 도 1에서 플랜지(2)를 가지며, 플랜지를 통해 소음기(1)가 터보차저의 다른 흐름 지향 조립체에 나사 결합될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시한 소음기(1)는 터보차저의 다른 조립체에 나사 결합되는 터보차저의 개별 조립체에 중요하다.

소음기(1)는 지지벽(4)과, 지지벽(4) 상에 형성되는 챔버(5)를 지닌 지지 구조체(3)를 구비한다. 지지벽(4)은 여기에서 특히 반경방향 외측 튜브와 연관된다. 지지벽(4)을 제공하는 이 반경방향 외측 튜브 상에 챔버(5)가 형성되고, 챔버(5)는 실질적으로 지지벽(4)의 반경방향으로 연장되는 금속 시트(6)에 의해 형성되거나 서로로부터 한정된다.

음향 감소되는 매체가 흐르는 소음기(1)의 흐름 채널(7)은 반경방향 내측으로 지지 구조체(3)의 챔버(5)에 인접한다.

이미 언급한 바와 같이, 챔버(5)는 흐름 채널(7)로부터 멀어지는 방향을 향하는 측부 상에서 지지벽(4)에 의해 경계가 정해진다. 지지 구조체(3)의 챔버(5)는 흐름 채널(7)을 향하는 측부에서 커버(8)에 의해 경계가 정해진다.

도 8은 서로 견고하게 연결되고, 상이한 메시 폭을 갖는 적어도 2개의 그리드형 층을 갖는다. 도 1 및 도 2에는, 서로 견고하게 연결되고, 각각 상이한 메시 폭을 갖는 3개의 그리드형 층(9, 10, 11)의 커버(3)가 도시되어 있다.

매우 바람직하게는, 상이한 메시 폭을 갖는 커버(8)의 그리드형 층(9, 10, 11)들은 각각 철망에 의해 마련되며, 개별 층(9, 10, 11)들의 이 철망들은 바람직하게는 상이한 메시 폭뿐만 아니라 상이한 직경도 또한 갖는다.

도 1로부터, 지지 구조체(3)의 챔버(5)가 커버(8)의 지지벽(4)으로부터의 거리에 의해 형성되는 반경방향으로의 깊이(a)를 갖는 것을 볼 수 있다. 도 2에 따르면, 커버(8)는 반경방향 두께(t)를 갖는다. 여기에서, 커버(8)의 두께(t)는 챔버(5)의 깊이(a)보다 작다.

바람직하게는, 커버(8)의 두께(t)와 챔버(5)의 깊이(a) 사이의 비(t/a)는 0.2 내지 0.025이다.

소음기(1)의 흐름 채널(7)의 관류 방향으로 봤을 때, 지지 구조체(3)의 챔버(5)는 폭(b)을 가지며, 도 1에서 지지 구조체(3)의 챔버(5)는 각각 대안으로서 흐름 채널(7)의 관류 방향으로 상이한 폭(b)을 갖는다.

매우 바람직한 실시예에 따르면, 지지 구조체(3)에 있는 챔버(5)의 깊이(a)와 감소되는 주파수의 음향 파장(λ)의 비(a/λ)는 0.25 내지 0.4이다.

소음에 관하여 감소되는 매체의 고유 음향 흐름 저항(acoustic specific flow resistance)(R_s)과 고유 음향 임피던스(Z₀) 간의 비(R_s/Z₀)는 0.25 내지 4이다. 터보차저 압축기에서의 고유 음향 흐름 저항(R_s)은 350 내지 5,500 Pa*s/m이다.

매우 바람직하게는, 지지 구조체(3)의 챔버(5)의 깊이(a)는 15 mm 내지 90 mm이다.

도 1의 예시적인 실시예에서, 소음기(1)는 별도 조립체로서 구현되고, 플랜지(2)를 통해 터보차저의 다른 흐름 지향 요소에 연결된다.

이와 대조적으로, 소음기(1)를 터보차저의 흐름 지향 요소, 매우 바람직하게는 터보차저에 있는 압축기의 흐름 지향 나선형 유출 하우징에 통합하는 것도 또한 가능하다.

소음기(1)는 λ/4-공명기로서 작용하고, 넓은 주파수 범위에 걸쳐 양호한 음향 감소 효과를 갖는다.

1 : 소음기
2 : 플랜지
3 : 지지 구조체
4 : 지지벽
5 : 챔버
6 : 금속 시트
7 : 흐름 채널
8 : 커버
9, 10, 11 : 층

Claims

제1 매체의 팽창을 위한 그리고 제1 매체의 팽창 시에 에너지를 얻기 위한 터빈과, 터빈에서 얻은 에너지를 이용하고 제2 매체의 압축을 위한 압축기를 구비하는 터보차저로서,
터보차저의 적어도 하나의 흐름 지향 요소에는 소음기(1)가 마련되고, 각각의 소음기(1)는 지지벽(4)과 이 지지벽(4) 상에 형성된 챔버(5)를 지닌 지지 구조체(3)를 구비하며, 챔버(5)는 소음기의 흐름 채널(7)로부터 멀어지는 방향을 향하는 그 측부에서 지지벽(4)에 의해 한정되고, 챔버(5)는 소음기의 흐름 채널(7)을 향하는 그 측부에서 커버(8)에 의해 한정되는 것인 터보차저에 있어서,
커버(8)는, 서로 견고하게 연결되고 상이한 메시 폭을 갖는 적어도 2개의 그리드형 층(9, 10, 11)을 갖는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항에 있어서, 상이한 메시 폭을 갖는 커버(8)의 그리드형 층(9, 10, 11)은 철망에 의해 형성되고, 개별 층들의 철망은 상이한 폭뿐만 아니라 상이한 직경도 또한 갖는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서, 커버(8)는 두께(t)를 갖고, 챔버(5)는 커버(8)의 지지벽(4)으로부터의 거리에 의해 형성되는 깊이(a)를 가지며, t는 a보다 작은 것을 특징으로 하는 터보차저.
제3항에 있어서, 커버(8)의 두께(t)와 챔버(5)의 깊이(a) 사이의 비는 0.2 내지 0.025인 것을 특징으로 하는 터보차저.
제3항 또는 제4항에 있어서, 챔버(5)의 깊이(a)와 감소되는 주파수의 음향 파장(λ)의 비(a/λ)는 0.25 내지 0.4인 것을 특징으로 하는 터보차저.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 구조체(3)의 챔버(5)의 깊이(a)는 15 mm 내지 90 mm인 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 소음기(1)는 터보차저의 각각의 흐름 지향 요소에 통합되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제7항에 있어서, 각각의 소음기(1)는 터보차저에 있는 압축기의 나선형 유출 하우징에 통합되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 소음기(1)는 별도의 조립체로서 구현되고, 터보차저의 각각의 흐름 지향 요소에 연결되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 매체의 음향 고유 흐름 저항(acoustic specific flow resistance)(R_s)과 고유 음향 임피던스(Z₀)는 0.25 내지 4인 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 소음기(1)의 흐름 채널(7)의 관류 방향으로 봤을 때, 지지 구조체(3)의 챔버(5)는 대안으로서 상이한 폭(b)을 갖는 것을 특징으로 하는 터보차저.