KR20210104151A - Casing of a supercharger and a supercharger provided therewith - Google Patents
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Abstract
레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있어, 간편한 구조로 된 바이패스관을 구비하는 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 내연기관으로부터 배출된 배기가스가 유통되는 배기가스 유로 (12) 를 형성함과 함께, 배기가스 유로 (12) 를 유통하는 배기가스에 의해 구동되는 터빈 (30) 이 수용되는 과급기 (1) 의 케이싱 (10) 으로서, 터빈 (30) 을 개재하지 않고 배기가스 입구 (12A) 측의 배기가스 유로 (12) 와 배기가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12) 를 연통시키는 바이패스관 (50) 을 구비하고, 바이패스관 (50) 은, 배기가스 입구 (12A) 측에 접속되고, 직선상의 유로를 갖는 스트레이트관 (52) 과, 스트레이트관 (52) 및 배기가스 출구 (12B) 측에 접속되고, 굴곡되는 유로를 갖는 엘보관 (54) 으로 구성되어 있다. An object of the present invention is to provide a casing of a supercharger having a bypass tube having a simple structure and applicable to a small supercharger having a limited layout, and a supercharger having the same. Casing of the supercharger 1 in which the turbine 30 driven by the exhaust gas which flows through the exhaust gas flow path 12 is formed and the exhaust gas discharged|emitted from an internal combustion engine flows, the casing of the supercharger 1 is accommodated. As (10), a bypass pipe 50 for communicating the exhaust gas flow path 12 on the exhaust gas inlet 12A side and the exhaust gas flow path 12 on the exhaust gas outlet 12B side without interposing the turbine 30 ), the bypass pipe 50 is connected to the exhaust gas inlet 12A side, and a straight pipe 52 having a straight flow path, the straight pipe 52 and the exhaust gas outlet 12B side It is composed of an elbow tube 54 having a flow path that is connected and bent.
Description
본 개시는, 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기에 관한 것이다.The present disclosure relates to a casing of a supercharger and a supercharger provided therewith.
선박용 내연기관이나 발전용 내연기관 등 (예를 들어 디젤 기관) 에는, 저부하로 동작할 때의 성능을 개선하는 것이 요구되고 있다. 저부하로 동작할 때의 성능을 개선하기 위해서는, 내연기관에 탑재된 과급기의 과급압을 높게 설정하는 것이 바람직하지만, 내연기관이 고부하로 동작할 때에는 과급압이 지나치게 높아져 버린다. 그래서, 내연기관이 고부하로 동작하여 배기가스의 양이 많은 경우에는, 배기가스가 과급기의 터빈을 바이패스하도록 하여 과급압의 지나친 상승을 억제하는, 이른바 배기가스 바이패스 시스템이 실용화되어 있다.It is calculated|required by the internal combustion engine for ships, the internal combustion engine for power generation, etc. (for example, a diesel engine) to improve the performance at the time of operation|moving at a low load. In order to improve the performance when operating at a low load, it is preferable to set a high boost pressure of a supercharger mounted on the internal combustion engine. However, when the internal combustion engine operates at a high load, the boost pressure becomes too high. Therefore, when the internal combustion engine operates under a high load and the amount of exhaust gas is large, a so-called exhaust gas bypass system has been put into practical use by allowing the exhaust gas to bypass the turbocharger turbine to suppress an excessive increase in the supercharge pressure.
배기가스 바이패스 시스템이 채용되어 있는 과급기로서는, 예를 들어 특허문헌 1 에 개시되어 있는 과급기가 있다. 이 과급기에 의하면, 개폐 밸브가 형성된 U 자상의 바이패스관에 의해 배기가스가 터빈을 바이패스하도록 구성되어 있다.As a supercharger to which the exhaust gas bypass system is employ|adopted, there exists a supercharger currently disclosed by patent document 1, for example. According to this supercharger, it is comprised so that exhaust gas may bypass a turbine by the U-shaped bypass pipe in which the on-off valve was formed.
또, 배기가스 바이패스 시스템이 채용되어 있는 과급기의 다른 예로서는, 예를 들어 특허문헌 2 에 개시되어 있는 과급기가 있다. 이 과급기에 의하면, 각도를 가지고 절단된 파이프를 연결함으로써 전체적으로 원호 형상으로 된 관 (이른바 새우관) 에 의해 배기가스가 터빈을 바이패스하도록 구성되어 있다. Moreover, as another example of the supercharger to which the exhaust gas bypass system is employ|adopted, there exists a supercharger currently disclosed by patent document 2, for example. According to this supercharger, by connecting pipes cut at an angle, the exhaust gas is configured to bypass the turbine by a pipe (so-called shrimp pipe) having an arc shape as a whole.
그러나, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 과급기의 U 자상의 바이패스관에 있어서는, 2 지점의 굽힘부를 형성하기 위해서 소정의 스페이스를 확보해야 하여, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용하는 것이 어렵다. 또, 만일 소형의 과급기에 적용했다고 해도, 케이싱의 형상이나 다른 부품과의 관계로 바이패스관의 출구단 (出口端) 과 케이싱의 접속 부분의 유로 면적을 확보하는 것이 곤란한 경우가 있다.However, in the U-shaped bypass tube of the supercharger disclosed in Patent Document 1, a predetermined space must be secured in order to form a two-point bent portion, and it is difficult to apply it to a small supercharger having restrictions on the layout. Moreover, even if it is applied to a small-sized supercharger, it may be difficult to secure the flow path area between the outlet end of the bypass pipe and the connection part of the casing due to the shape of the casing and the relationship with other parts.
또, 특허문헌 2 에 개시되어 있는 과급기의 바이패스관에 있어서는, 그 구조상, 제작에 필요한 시간이나 비용이 증대할 가능성이 있다.Moreover, in the bypass pipe of the supercharger disclosed by patent document 2, the time and cost required for manufacture may increase on the structure.
본 개시는 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있어, 간편한 구조로 된 바이패스관을 구비하는 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present disclosure has been made in view of such circumstances, and can be applied to a small supercharger having a limited layout, and has a simple structure for the purpose of providing a casing of a supercharger having a bypass tube and a supercharger having the same do.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 개시의 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기는 이하의 수단을 채용한다.In order to solve the said subject, the casing of the supercharger of this indication, and the supercharger provided with the same employ|adopt the following means.
즉, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱은, 내연기관으로부터 배출된 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 형성함과 함께, 그 배기가스 유로를 유통하는 상기 배기가스에 의해 구동되는 터빈이 수용되는 과급기의 케이싱으로서, 상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고, 상기 바이패스관은, 상기 배기가스 입구 측에 접속되고, 직선상의 유로를 갖는 스트레이트관과, 그 스트레이트관 및 상기 배기가스 출구 측에 접속되고, 굴곡되는 유로를 갖는 엘보관으로 구성되어 있다.That is, the casing of the supercharger according to one aspect of the present disclosure forms an exhaust gas flow path through which the exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows, and a turbine driven by the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path is accommodated. A casing of a supercharger used as a turbocharger, comprising: a bypass pipe for communicating the exhaust gas flow path on the exhaust gas inlet side and the exhaust gas flow path on the exhaust gas outlet side without interposing the turbine, wherein the bypass pipe includes the exhaust gas It is composed of a straight pipe connected to the inlet side and having a straight flow path, and an elbow tube connected to the straight pipe and the exhaust gas outlet side and having a curved flow path.
본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 바이패스관에 형성된 굽힘부는 1 지점 (엘보관의 굽힘부만) 으로 되므로, 종래의 구조보다 굽힘부를 적게 할 수 있어, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있다.According to the casing of the supercharger according to the present aspect, since the bending portion formed in the bypass pipe is made at one point (only the bending portion of the elbow tube), the number of bending portions can be reduced compared to the conventional structure, and in a small supercharger with restrictions on layout can be applied.
또, 바이패스관은 2 개의 부재 (스트레이트관 및 엘보관) 에 의해 구성된 간편한 구조로 되어 있으므로, 제작에 필요한 시간이나 비용을 억제할 수 있다.Moreover, since the bypass pipe has a simple structure constituted by two members (a straight pipe and an elbow pipe), the time and cost required for production can be suppressed.
또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 엘보관은, 축선을 따른 단면이 대략 원 형상으로 되고, 상기 엘보관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로의 형상은, 상기 대략 원 형상으로부터 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있다.Further, in the casing of the supercharger according to an aspect of the present disclosure, the elbow tube has a substantially circular cross section along the axis, and the shape of the connection passage for communicating the connection portion with the elbow tube and the exhaust gas passageway is , is changing from the substantially circular shape to a flat shape while keeping the flow path area substantially constant.
본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 접속 유로는, 그 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 유로의 형상이 엘보관에 맞춘 대략 원 형상으로부터 편평 형상으로 변화하고 있다. 이로써, 예를 들어 배기가스 출구 측의 케이싱 형상이나 다른 부품과의 관계로 소정 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 소정 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다.According to the casing of the supercharger according to the present aspect, the connecting flow path changes from a substantially circular shape to a flat shape in conformity with the elbow shape while maintaining the flow path area substantially constant. In this way, for example, even when there is a restriction on dimensions in a predetermined direction due to the shape of the casing on the exhaust gas outlet side or relation with other components, it is possible to secure the flow path area by setting it to a flat shape that becomes thinner in the predetermined direction.
또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 접속 유로는, 주조에 의해 형성되어 있다.Moreover, in the casing of the supercharger which concerns on one aspect of this indication, the said connection flow path is formed by casting.
본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 복잡한 형상으로 된 접속 유로를 용이하게 형성할 수 있다.According to the casing of the supercharger according to this aspect, it is possible to easily form a connection flow path having a complicated shape.
또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 바이패스관은, 외부로부터의 신호에 의해 밸브의 개폐가 제어되는 개폐 밸브를 구비하고 있다.Moreover, the casing of the supercharger which concerns on one aspect of this indication WHEREIN: The said bypass pipe is equipped with the on-off valve by which opening and closing of a valve is controlled by a signal from the outside.
본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 바이패스관에 형성된 개폐 밸브는, 예를 들어 과급기가 탑재되어 있는 내연기관의 제어부로부터 송신된 신호에 의해 개폐 상태가 제어된다. 이로써, 내연기관의 사양이나 상태에 적절히 대응시켜 바이패스관을 흐르는 배기가스의 유량을 제어할 수 있다.According to the casing of the supercharger which concerns on this aspect, the opening/closing state of the on-off valve formed in the bypass pipe is controlled by the signal transmitted from the control part of the internal combustion engine in which the supercharger is mounted, for example. Thereby, it is possible to control the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass pipe in accordance with the specifications and conditions of the internal combustion engine.
또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 스트레이트관은, 축선 방향과 상기 배기가스 입구로부터 유입되는 상기 배기가스의 유입 방향이 대략 일치하도록 배치되어 있다.Moreover, in the casing of the supercharger which concerns on one aspect of this indication, the said straight pipe is arrange|positioned so that an axial direction and the inflow direction of the said exhaust gas flowing in from the said exhaust gas inlet may substantially correspond.
본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 배기가스 입구로부터 유입된 배기가스는 전향되는 일 없이 바이패스관으로 유도된다. 이 때문에, 바이패스관으로 유도된 배기가스의 압력 손실을 억제할 수 있다.According to the casing of the supercharger which concerns on this aspect, the exhaust gas which flowed in from the exhaust gas inlet is guided to the bypass pipe without being turned. For this reason, the pressure loss of the exhaust gas guide|induced to the bypass pipe can be suppressed.
또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 스트레이트관은, 축선 방향으로 신축하는 신축부를 구비하고 있다.Moreover, the casing of the supercharger which concerns on one aspect of this indication WHEREIN: The said straight pipe is provided with the expansion-contraction part which expands and contracts in an axial direction.
본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 스트레이트관이 축선 방향으로 신축 가능하게 되어 있으므로, 배기가스의 유통에 의해 바이패스관에 생기는 열신장이나 열수축을 흡수할 수 있다.According to the casing of the supercharger according to the present aspect, since the straight pipe is expandable and contractible in the axial direction, it is possible to absorb the thermal expansion and thermal contraction generated in the bypass pipe by the circulation of the exhaust gas.
또한, 바이패스관에 개폐 밸브가 형성되어 있는 경우, 신축부는 배기가스의 흐름 방향에 있어서 개폐 밸브의 하류 측에 설치되는 것이 바람직하다.Moreover, when the on-off valve is provided in the bypass pipe, it is preferable that the expansion-contraction part is provided in the downstream side of the on-off valve in the flow direction of exhaust gas.
또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱은, 내연기관으로부터 배출된 상기 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 형성함과 함께, 그 배기가스 유로를 유통하는 상기 배기가스에 의해 구동되는 터빈이 수용되는 과급기의 케이싱으로서, 상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고, 상기 바이패스관은, 축선을 따른 단면적이 대략 원 형상이 되고, 상기 바이패스관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로는, 유로 형상이 상기 대략 원 형상으로부터 단면적을 대략 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있다.In addition, the casing of the supercharger according to an aspect of the present disclosure forms an exhaust gas flow path through which the exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows, and a turbine driven by the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path. A casing of a supercharger accommodated, comprising a bypass pipe for communicating the exhaust gas flow path on the exhaust gas inlet side and the exhaust gas flow path on the exhaust gas outlet side without interposing the turbine, wherein the bypass pipe has an axis line The cross-sectional area along the cross-section becomes substantially circular, and the connection passage for communicating the connecting portion with the bypass pipe and the exhaust gas flow passage changes from the substantially circular shape to a flat shape while maintaining a substantially constant cross-sectional area.
본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 바이패스관과의 접속부와 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로는, 그 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 유로의 형상이 바이패스관에 맞춘 대략 원 형상으로부터 편평 형상으로 변화하고 있다. 이로써, 예를 들어 배기가스 출구 측의 케이싱 형상이나 다른 부품과의 관계로 소정 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 소정 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다.According to the casing of the supercharger according to this aspect, the connection passage for communicating the connection part with the bypass pipe and the exhaust gas flow passage through which exhaust gas flows has a shape of the flow passage matching the bypass pipe while maintaining the flow passage area substantially constant. It is changing from a substantially circular shape to a flat shape. In this way, for example, even when there is a restriction on dimensions in a predetermined direction due to the shape of the casing on the exhaust gas outlet side or relation with other components, it is possible to secure the flow path area by setting it to a flat shape that becomes thinner in the predetermined direction.
또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기는, 전술한 과급기의 케이싱과, 내연기관으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되는 상기 터빈을 구비하고 있다. Moreover, the supercharger which concerns on one aspect of this indication is equipped with the casing of the above-mentioned supercharger, and the said turbine driven by the exhaust gas discharged|emitted from the internal combustion engine.
본 개시에 의하면, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있어, 간편한 구조로 된 바이패스관을 구비하는 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기를 제공할 수 있다. According to the present disclosure, it is possible to provide a casing of a supercharger having a bypass tube having a simple structure, which can be applied to a small supercharger having a limited layout, and a supercharger having the same.
도 1 은 본 개시의 일 실시형태에 관련된 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기의 종단면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 A 부의 부분 확대도이고, 출구 측 접속 유로의 형상을 나타낸 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a longitudinal sectional view of the casing of the supercharger which concerns on one Embodiment of this indication, and the supercharger provided with the same.
Fig. 2 is a partially enlarged view of section A shown in Fig. 1 , and is a perspective view showing the shape of an outlet-side connection passage.
이하, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 과급기의 케이싱 및 그것을 구비하는 과급기에 대해 도 1 및 도 2 를 사용하여 설명한다.Hereinafter, the casing of the supercharger which concerns on one Embodiment of this indication, and the supercharger provided with the same are demonstrated using FIG. 1 and FIG. 2 .
먼저, 케이싱 (10) 및 케이싱 (10) 을 구비하고 있는 과급기 (1) 의 구성에 대해 설명한다.First, the structure of the
도 1 에 나타내는 바와 같이, 과급기 (1) 는, 예를 들어, 선박 등에 탑재되는 내연기관에 공급되는 연소용 공기를 압축함으로써, 밀도가 높은 공기를 내연기관의 연소실 내로 강제적으로 송입하도록 구성된 것이다. 본 실시형태에 관련된 케이싱 (10) 은, 특히 소형의 과급기에 채용되어 바람직하다.As shown in FIG. 1 , the supercharger 1 is configured to forcibly feed air with high density into the combustion chamber of the internal combustion engine by compressing combustion air supplied to an internal combustion engine mounted on a ship or the like, for example. The
과급기 (1) 는, 내연기관 (도시 생략) 으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되는 터빈 (30) 과, 터빈 (30) 에 의해 축선 X 둘레로 회전 구동되는 로터축 (33) 과, 이들을 수용함과 함께 배기가스의 유로 (배기가스 유로 (12)) 를 형성하는 케이싱 (10) 을 구비하고 있다.The supercharger 1 includes a
터빈 (30) 은, 동익 (32) 이 장착된 터빈 디스크 (31) 와, 가이드 베인 (34a) 이 장착된 노즐 링 (34) 을 구비하고 있는 축류 터빈이 된다.The
동익 (32) 은, 배기가스 유로 (12) 에 있어서, 축선 X 방향을 따른 가이드 베인 (34a) (후술) 의 하류단 (下流端) 에 근접하도록 배치되고, 로터축 (33) 의 일단에 형성된 원반 형상의 터빈 디스크 (31) 의 주연부에 복수 장 장착되어 있다.The
또한, 배기가스의 흐름 방향에 있어서 동익 (32) 보다 상류 측의 배기가스 유로 (12) 는 부호 12a 로 나타내고, 동익 (32) 보다 하류 측의 배기가스 유로 (12) 는 부호 12b 로 나타내고 있다.In addition, in the flow direction of the exhaust gas, the exhaust
노즐 링 (34) 은, 축선 X 방향으로 연장되는 원통상의 외주 측 링 (34c) 과, 외주 측 링 (34c) 보다 소직경으로 된 내주 측 링 (34b) 과, 외주 측 링 (34c) 과 내주 측 링 (34b) 사이에 장착된 가이드 베인 (34a) 을 구비하고 있다.The
노즐 링 (34) 은, 외주 측 링 (34c) 및 내주 측 링 (34b) 이, 축선 X 방향을 따른 배기가스 유로 (12a) 를 형성하는 벽부의 일부가 되도록 케이싱 (10) 에 장착되어 있다. 이때, 케이싱 (10) 은, 축선 X 방향을 따라, 노즐 링 (34) 의 전후로 분할되어 있다.The
가이드 베인 (34a) 은, 외주 측 링 (34c) 의 내주벽과 내주 측 링 (34b) 의 외주벽 사이에 있어서, 축선 X 의 둘레 방향으로 복수 장 장착되어 있다.A plurality of
가이드 베인 (34a) 은, 배기가스 유로 (12a) 에 있어서, 동익 (32) 측을 향해 유통되는 배기가스의 유속이나 방향을 조절함으로써, 동익 (32) 을 향하여 적절히 배기가스를 유도하기 위한 날개상 부재가 된다.The guide vane 34a is a blade shape for appropriately guiding the exhaust gas toward the
터빈 (30) 은, 가이드 베인 (34a) 을 통과한 고온의 배기가스가 동익 (32) 을 통과하여 팽창함으로써, 터빈 디스크 (31) 및 로터축 (33) 이 회전하도록 되어 있다. 또, 로터축 (33) 의 타단에는 압축기 (도시 생략) 의 날개차 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 로터축 (33) 이 회전 구동됨으로써 날개차가 회전 구동되어 공기가 압축된다.As for the
케이싱 (10) 은, 하부에 형성되고 하방을 향해 개구된 가스 입구 (배기가스 입구) (12A) 와, 상부에 형성되고 상방을 향해 개구된 가스 출구 (배기가스 출구) (12B) 를 갖고, 터빈 (30) 을 개재하여 가스 입구 (12A) 와 가스 출구 (12B) 를 연통시키는 배기가스 유로 (12 (12a, 12b, 12c)) 를 형성하고 있고, 또, 케이싱 (10) 은, 터빈 (30) 및 로터축 (33) 의 일부를 둘러싸도록 수용하고 있다.The
또한, 케이싱 (10) 은, 터빈 (30) 을 개재하지 않고, 가스 입구 (12A) 측의 배기가스 유로 (12a) 와 가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12c) 를 연통시키는 유로 (바이패스 유로 (51)) 를 형성하는 바이패스관 (50) 을 구비하고 있다.In addition, the
바이패스관 (50) 은, 도 1 과 같이 측면에서 봤을 때, 가스 입구 (12A) 측으로부터 가스 출구 (12B) 측을 향한 L 자 형상이 되고, 축선이 직선상인 유로 (직선 유로 (53)) 를 갖는 스트레이트관 (52) 과, 축선이 대략 직각으로 굴곡된 유로 (굴곡 유로 (55)) 를 갖는 1 개의 엘보관 (54) 을 구비하고 있다. 이로써, 바이패스관 (50) 에 형성된 굽힘부를 1 지점으로 할 수 있기 때문에, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기 (1) 에 적용할 수 있다. 또, 바이패스관 (50) 은 2 개의 부재 (스트레이트관 (52) 및 엘보관 (54)) 에 의해 구성된 간편한 구조로 할 수 있다.The
스트레이트관 (52) 및 엘보관 (54) 은, 축선을 따른 유로 형상이 대략 원 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.As for the
스트레이트관 (52) 은, 일단이 가스 입구 (12A) 측의 배기가스 유로 (12a) 를 형성하고 있는 케이싱 (10) 에 접속되어 있다.The
스트레이트관 (52) 이 접속되어 있는 부분의 케이싱 (10) 에는, 배기가스 유로 (12a) 와 케이싱 (10) 의 외부를 연통하는 입구 측 접속 유로 (16) 가 형성되어 있다. 입구 측 접속 유로 (16) 는, 가스 입구 (12A) 로부터 유입되는 배기가스 (도면 중의 화살표 Gi) 의 유입 방향으로 축선을 갖는다.In the
스트레이트관 (52) 은, 입구 측 접속 유로 (16) 의 축선의 연장선 상에 직선 유로 (53) 의 축선이 위치하도록 케이싱 (10) 에 대해 배치된다. 즉, 직선 유로 (53) 의 축선 방향은, 가스 입구 (12A) 로부터 유입되는 배기가스의 유입 방향에 일치하고 있다. 이로써, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 배기가스는 전향되는 일 없이 바이패스 유로 (51) 로 유도된다.The
엘보관 (54) 은, 일단이 스트레이트관 (52) 의 타단 (케이싱 (10) 에 접속되어 있는 단부 (端部) 와는 상이한 단부) 에 접속되어 있다. 또, 엘보관 (54) 은, 타단이 가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12c) 를 형성하고 있는 케이싱 (10) 에 접속되어 있다.The
엘보관 (54) 이 접속되는 부분의 케이싱 (10) 에는, 케이싱 (10) 의 외부와 배기가스 유로 (12c) 를 연통하는 출구 측 접속 유로 (접속 유로) (18) 가 형성되어 있다.In the
엘보관 (54) 은, 전술한 바와 같이, 축선이 매끄럽게 대략 직각으로 굴곡되어 있으므로, 출구 측 접속 유로 (18) 의 축선 방향과 직선 유로 (53) 의 축선 방향은 대략 직교하게 된다.As described above, since the
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 출구 측 접속 유로 (18) 의 형상은, 엘보관 (54) 과의 접속부 (14) 에 있어서, 엘보관 (54) 의 유로 형상에 맞춘 대략 원 형상으로 되어 있다. 또, 출구 측 접속 유로 (18) 의 형상은, 접속부 (14) 측으로부터 배기가스 유로 (12c) 측을 향함에 따라, 폭 방향이 확대됨과 함께 높이 방향이 축소된 편평 형상으로 변화하고 있다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the shape of the outlet-side
이때, 접속부 (14) 측으로부터 배기가스 유로 (12c) 측을 향해, 출구 측 접속 유로 (18) 의 유로 면적이 대략 일정하게 유지되도록 형상을 변화시킨다. 이로써, 예를 들어 가스 출구 (12B) 측의 케이싱 (10) 의 형상이나 다른 부품과의 관계로 높이 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 높이 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다.At this time, from the side of the
또한, 출구 측 접속 유로 (18) 를 형성하는 부분의 케이싱 (10) 은, 주조에 의해 제작되어도 된다. 이로써, 복잡한 형상으로 된 출구 측 접속 유로 (18) 를 용이하게 형성할 수 있다.In addition, the
도 1 에 나타내는 바와 같이, 전술한 스트레이트관 (52) 에는, 개방도의 제어가 가능한 개폐 밸브 (60) 가 장착되어 있다.As shown in FIG. 1, the on-off
개폐 밸브 (60) 는, 예를 들어 과급기 (1) 가 탑재되어 있는 내연기관을 제어하는 제어부 (도시 생략) 로부터의 신호에 의해 개방도가 제어된다. 이로써, 바이패스 유로 (51) 를 유통하는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다.The opening degree of the on-off
또한, 개폐 밸브 (60) 의 장착 위치는 적절히 변경할 수 있는 것이 되어, 예를 들어 엘보관 (54) 에 장착해도 된다.In addition, the attachment position of the on-off
또, 전술한 스트레이트관 (52) 은, 축선 방향으로 신축하는 익스팬션 (신축부) (62) 을 설치해도 된다. 익스팬션 (62) 은, 스트레이트관 (52) 의 축선 방향의 신축을 흡수할 수 있다. 이로써, 바이패스관 (50) 에 생기는 열신장이나 열수축을 흡수할 수 있다.Moreover, the
스트레이트관 (52) 에 개폐 밸브 (60) 가 장착되어 있는 경우, 익스팬션 (62) 은, 개폐 밸브 (60) 의 하류 측 (출구 측 접속 유로 (18) 측) 의 스트레이트관 (52) 에 장착하는 것이 바람직하다. 이로써, 개폐 밸브 (60) 를 케이싱 (10) 에 용이하게 장착할 수 있다. 또한, 익스팬션 (62) 의 장착 위치는 적절히 변경할 수 있는 것이 되어, 개폐 밸브 (60) 의 상류 측의 스트레이트관 (52) 에 장착해도 된다.When the on/off
다음으로, 배기가스의 흐름에 대해 설명한다.Next, the flow of exhaust gas is demonstrated.
〔개폐 밸브가 폐쇄 상태인 경우〕[When the on/off valve is closed]
과급기 (1) 가 탑재되는 내연기관이 저부하로 동작할 때여도 과급기의 성능을 향상시키기 위해서, 예를 들어, 저부하 시에 있어서도 높은 과급압이 얻어지는 노즐 (통상적인 설계보다 작은 노즐) 을 선정하는 경우가 있다. 이와 같은 저부하 시에 있어서, 바이패스관 (50) 에 의해 배기가스의 일부를 바이패스시켜 버리면, 바이패스된 배기가스의 분만큼 터빈 (30) 의 출력이 떨어져 버려 원하는 과급압을 얻을 수 없다. 이 때문에, 저부하 시에 있어서는, 바이패스 유로 (51) 에 배기가스가 유통하지 않도록, 개폐 밸브 (60) 를 폐쇄 상태로 한다.In order to improve the performance of the turbocharger even when the internal combustion engine on which the turbocharger 1 is mounted is operating at a low load, for example, a nozzle (a nozzle smaller than a normal design) that achieves a high supercharge pressure even at a low load is selected There are cases. At such a low load, if a part of the exhaust gas is bypassed by the
개폐 밸브 (60) 가 폐쇄 상태인 경우, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 모든 배기가스는, 배기가스 유로 (12a), 배기가스 유로 (12b) 를 유통하면서 터빈 (30) 을 구동시켜, 배기가스 유로 (12c) 를 유통하여 가스 출구 (12B) 로부터 유출된다 (도면 중의 화살표 Go).When the on-off
〔개폐 밸브가 개방 상태인 경우〕 [When the on/off valve is open]
과급기 (1) 가 탑재되는 내연기관이 저부하로 동작할 때여도 과급기의 성능을 향상시키기 위해서, 예를 들어, 저부하 시에 있어서도 높은 과급압이 얻어지는 노즐 (통상적인 설계보다 작은 노즐) 을 선정하는 경우가 있다. 그러나, 이와 같은 내연기관이 고부하로 동작하는 경우, 과급기 (1) 의 과급압이 지나치게 높아져 버린다. 이 때문에, 고부하 시에 있어서는, 굳이 터빈 (30) 의 출력을 떨어뜨리기 위해서, 바이패스 유로 (51) 에 배기가스가 유통하도록, 개폐 밸브 (60) 를 개방 상태로 한다. 여기서 말하는 「개방 상태」란, 개방도가 100 % 인 상태 (전체 개방 상태) 뿐만 아니라, 개방도가 0 % 보다 크고 100 % 보다 작은 상태를 포함한다.In order to improve the performance of the turbocharger even when the internal combustion engine on which the turbocharger 1 is mounted is operating at a low load, for example, a nozzle (a nozzle smaller than a normal design) that achieves a high supercharge pressure even at a low load is selected There are cases. However, when such an internal combustion engine operates with a high load, the supercharge pressure of the supercharger 1 will become high too much. For this reason, at the time of a high load, in order to drop the output of the
개폐 밸브 (60) 가 개방 상태인 경우, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 배기가스의 일부는, 배기가스 유로 (12a), 배기가스 유로 (12b) 를 유통하면서 터빈 (30) 을 구동시키고, 배기가스 유로 (12c) 를 유통하여 가스 출구 (12B) 로부터 유출된다. When the on-off
한편, 다른 배기가스는, 배기가스 유로 (12a) 로부터 입구 측 접속 유로 (16) 를 개재하여 직선 유로 (53) (바이패스 유로 (51)) 로 유도된다 (도면 중의 화살표 Bi).On the other hand, the other exhaust gas is guided from the exhaust
직선 유로 (53) 로 유도된 배기가스는, 굴곡 유로 (55) 에 도달하여 편향된 후에, 출구 측 접속 유로 (18) 로 유도된다.The exhaust gas guided to the
출구 측 접속 유로 (18) 로 유도된 배기가스는, 외주 측 링 (34c) 의 외주벽과 케이싱 (10) 에 의해 형성되어 있는 공간 S1 을 통과하고, 가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12c) 로 유도된다 (도면 중의 화살표 Bo).The exhaust gas guided to the outlet side
그 후, 터빈 (30) 을 구동시킨 배기가스와 합류하여, 가스 출구 (12B) 로부터 유출된다 (도면 중의 화살표 Go).Then, it joins with the exhaust gas which drove the
또한, 개폐 밸브 (60) 를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 동작시킬 때, 급격하게 개폐 밸브 (60) 를 동작시켜 버리면, 터빈 (30) 에 유입되는 배기가스의 유량이 급격하게 증가하고, 그것에 따라 터빈 (30) 의 출력이 급격하게 증가해 버린다. 동시에, 압축기의 날개차 (도시 생략) 의 회전수가 급격하게 증가하게 된다. 그러면, 압축기에서 서징이 발생할 가능성이 있다.In addition, when the on-off
이 때문에, 압축기에서의 서징을 회피하기 위해서, 개폐 밸브 (60) 는 서서히 폐쇄하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 개폐 밸브 (60) 를 전체 개방 상태로부터 전체 페쇄 상태로 동작시킬 때, 5 초 이상에 걸쳐 동작시키는 것이 바람직하다.For this reason, in order to avoid surging in a compressor, it is preferable to close the on-off
또한, 개폐 밸브 (60) 의 동작 시간은 각 기기의 사양에 따라 적절히 변경할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 단, 개폐 밸브 (60) 를 개방 상태로부터 페쇄 상태로 동작시키는 시간은, 개폐 밸브 (60) 를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 동작시키는 시간보다 긴 것이 바람직하다.In addition, it cannot be overemphasized that the operating time of the on-off
또, 만일 과급기 (1) 의 가동부 (터빈 (30), 로터축 (33), 압축기 (도시 생략) 등) 가 고장난 경우여도, 내연기관은 운전시켜 둘 필요가 있으므로 배기가스 유로 (12) 에 공급되는 배기가스를 차단할 수는 없다. 이 때문에, 가동부의 추가적인 손상을 회피하기 위해서, 가동부를 로크하는 기구를 설치해도 된다. 본 실시형태의 경우, 바이패스관 (50) 이 터빈 (30) 측에 설치되어 있으므로, 작업원에 의한 액세스의 용이성을 고려하여, 압축기 측에 로크 기구를 설치하는 것이 바람직하다.In addition, even if the movable parts (
본 실시형태에 있어서는, 이하의 효과를 발휘한다.In this embodiment, the following effects are exhibited.
케이싱 (10) 이 구비하고 있는 바이패스관 (50) 에 형성된 굽힘부는, 엘보관 (54) 의 1 지점만으로 되므로, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기 (1) 에 적용할 수 있다. 또, 예를 들어 2 지점의 굽힘부가 있는 경우와 비교해, 굽힘부에 의해 생기는 압력 손실을 억제할 수 있다. 또한, 바이패스관 (50) 은 2 개의 부재 (스트레이트관 (52) 및 엘보관 (54)) 에 의해 구성된 간편한 구조로 되어 있으므로, 제작에 필요한 시간이나 비용을 억제할 수 있다.Since the bending part formed in the
또, 출구 측 접속 유로 (18) 는, 그 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 유로의 형상이 엘보관 (54) 에 맞춘 대략 원 형상으로부터 편평 형상으로 변화하고 있다. 이로써, 예를 들어 가스 출구 (12B) 측의 케이싱 (10) 의 형상이나 다른 부품과의 관계로 소정 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 소정 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다. Moreover, the shape of the flow path is changing from the substantially circular shape matched with the
또, 바이패스관 (50) 에 형성된 개폐 밸브 (60) 는, 예를 들어 과급기 (1) 가 탑재되어 있는 내연기관의 제어부로부터 송신된 신호에 의해 개폐 상태가 제어된다. 이로써, 내연기관의 사양이나 상태에 적절히 대응시켜 바이패스 유로 (51) 를 유통하는 배기가스의 유량을 제어할 수 있다.Moreover, the opening/closing state of the on-off
또, 직선 유로 (53) 의 축선 방향은, 가스 입구 (12A) 로부터 유입되는 배기가스의 유입 방향에 일치하고 있다. 이로써, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 배기가스는 전향되는 일 없이 바이패스 유로 (51) 로 유도된다. 이 때문에, 바이패스 배관으로 유도된 배기가스의 압력 손실을 억제할 수 있다.Moreover, the axial direction of the
또, 스트레이트관 (52) 에는, 축선 방향으로 신축하는 익스팬션 (62) 이 구비되어 있다. 이로써, 배기가스의 유통에 의해 바이패스관 (50) 에 생기는 열신장이나 열수축을 흡수할 수 있다.Further, the
또한, 바이패스관 (50) 의 형상은, 전술한 실시형태의 것에 한정하지 않고, 내연기관이나 과급기의 사양, 도시되지 않은 각 기기의 레이아웃에 의해 임의로 변경해도 된다.In addition, the shape of the
또, 전술한 실시형태에 있어서는 축류 터빈을 사용하여 설명했지만, 파워 터빈 등의 회전 기계에도 적용 가능하다. Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated using the axial flow turbine, it is applicable also to rotating machines, such as a power turbine.
1 : 과급기
10 : 케이싱
12 (12a, 12b, 12c) : 배기가스 유로
12A : 가스 입구
12B : 가스 출구
14 : 접속부
16 : 입구 측 접속 유로
18 : 출구 측 접속 유로
30 : 터빈
31 : 터빈 디스크
32 : 동익
33 : 로터축
34 : 노즐 링
34a : 가이드 베인
34b : 내주 측 링
34c : 외주 측 링
50 : 바이패스관
51 : 바이패스 유로
52 : 스트레이트관
53 : 직선 유로
54 : 엘보관
55 : 굴곡 유로
60 : 개폐 밸브
62 : 익스팬션1: Supercharger
10: casing
12 (12a, 12b, 12c): exhaust gas flow path
12A: gas inlet
12B: gas outlet
14: connection part
16: inlet side connection flow path
18: exit side connection flow path
30: turbine
31: turbine disk
32 : Dongik
33: rotor shaft
34 : nozzle ring
34a: guide vanes
34b: inner periphery side ring
34c: outer periphery side ring
50: bypass pipe
51: Bypass Euro
52: straight pipe
53: straight euro
54: Elbow
55: bend flow path
60: on-off valve
62: expansion
Claims (8)
상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고,
상기 바이패스관은, 상기 배기가스 입구 측에 접속되고, 직선상의 유로를 갖는 스트레이트관과, 그 스트레이트관 및 상기 배기가스 출구 측에 접속되고, 굴곡되는 유로를 갖는 엘보관으로 구성되어 있는, 과급기의 케이싱. A casing of a supercharger that forms an exhaust gas flow path through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, and a turbine driven by the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path is accommodated,
a bypass pipe for communicating the exhaust gas flow path at the exhaust gas inlet side and the exhaust gas flow path at the exhaust gas outlet side without interposing the turbine;
The bypass pipe is connected to the exhaust gas inlet side and is composed of a straight pipe having a straight flow path, and an elbow pipe connected to the straight pipe and the exhaust gas outlet side and having a bent flow path. of the casing.
상기 엘보관은, 축선을 따른 단면이 대략 원 형상이 되고,
상기 엘보관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로의 형상은, 상기 대략 원 형상으로부터 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있는, 과급기의 케이싱. The method of claim 1,
The elbow has a substantially circular cross-section along the axis,
The casing of the supercharger, wherein the shape of the connection passage for communicating the connection portion with the elbow and the exhaust gas flow passage is changed from the substantially circular shape to a flat shape while maintaining a substantially constant flow passage area.
상기 접속 유로는, 주조에 의해 형성되어 있는, 과급기의 케이싱. 3. The method of claim 2,
The said connection flow path is the casing of the supercharger which is formed by casting.
상기 바이패스관은, 외부로부터의 신호에 의해 밸브의 개폐가 제어되는 개폐 밸브를 구비하고 있는, 과급기의 케이싱. The method of claim 1,
The casing of the supercharger, wherein the bypass pipe is provided with an on-off valve in which opening and closing of the valve is controlled by a signal from the outside.
상기 스트레이트관은, 축선 방향과 상기 배기가스 입구로부터 유입되는 상기 배기가스의 유입 방향이 대략 일치하도록 배치되어 있는, 과급기의 케이싱. The method of claim 1,
The casing of the supercharger, wherein the straight pipe is arranged such that an axial direction and an inflow direction of the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inlet substantially coincide.
상기 스트레이트관은, 축선 방향으로 신축하는 신축부를 구비하고 있는, 과급기의 케이싱. 6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The said straight pipe is provided with the expansion-contraction part which expands and contracts in an axial direction, The casing of a supercharger.
상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고,
상기 바이패스관은, 축선을 따른 단면적이 대략 원 형상이 되고,
상기 바이패스관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로는, 유로 형상이 상기 대략 원 형상으로부터 단면적을 대략 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있는, 과급기의 케이싱. A casing of a supercharger that forms an exhaust gas flow path through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, and a turbine driven by the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path is accommodated,
a bypass pipe for communicating the exhaust gas flow path at the exhaust gas inlet side and the exhaust gas flow path at the exhaust gas outlet side without interposing the turbine;
The bypass pipe has a substantially circular cross-sectional area along the axis,
The casing of the supercharger, wherein the connection flow path for communicating the connecting portion with the bypass pipe and the exhaust gas flow path has a flow path shape changing from the substantially circular shape to a flat shape while maintaining a substantially constant cross-sectional area.
상기 배기가스에 의해 구동되는 상기 터빈을 구비하고 있는, 과급기. A casing of the supercharger according to claim 1 or 7;
and the turbine driven by the exhaust gas.
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2020
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