KR102267030B1

KR102267030B1 - Turbo charger

Info

Publication number: KR102267030B1
Application number: KR1020190097694A
Authority: KR
Inventors: 파킨슨 이삭스 게리
Original assignee: 워터 본드 하이드로필릭 프로덕츠 엘엘씨; (주)에너스; 박상언
Priority date: 2018-08-13
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-06-18
Also published as: KR20200019095A

Abstract

본 발명은 터보차저에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 유입구를 통해 내부로 유입된 외기(外氣)를 임펠러로 가압하여 내연기관의 흡기부로 공급하는 컴프레서와, 내연기관의 배기부에서 배출된 배기가스로 구동되며 구동축을 통해 상기 컴프레서의 임펠러로 구동력을 제공하는 터빈을 포함하여 구성된 터보차저로서, 상기 컴프레서는, 복수의 방사형 날개를 갖는 임펠러; 상기 임펠러를 내부에 수용하며, 상기 유입구를 통해 물 방울과 외기의 혼합물이 임펠러 중앙부 측으로 유입되고 상기 임펠러에 의해 가압되며 일측에 형성된 배출구로 배출되도록 구성된 컴프레서 하우징; 및 상기 컴프레서 하우징의 내주 측에 형성되며, 상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물이 충돌하여 상기 물 방울이 더 작은 물 방울들로 분할되는 복수의 충돌 모루부;를 포함하여 구성된 터보차저가 개시된다.The present invention relates to a turbocharger.
According to one aspect of the present invention, a compressor that pressurizes external air introduced into the interior through an inlet with an impeller and supplies it to an intake part of an internal combustion engine, and the exhaust gas discharged from the exhaust part of the internal combustion engine, the drive shaft A turbocharger comprising a turbine for providing driving force to an impeller of the compressor through the compressor, the compressor comprising: an impeller having a plurality of radial blades; a compressor housing accommodating the impeller therein, and configured such that a mixture of water droplets and external air is introduced into the central portion of the impeller through the inlet, pressurized by the impeller, and discharged through an outlet formed on one side; and a plurality of collision anvils formed on the inner periphery of the compressor housing and in which a mixture of water droplets discharged to the outside of the impeller and external air collide when the impeller rotates, and the water droplets are divided into smaller water droplets. A turbocharger configured to do so is disclosed.

Description

터보차저 {Turbo charger}Turbo charger {Turbo charger}

본 발명은 터보차저에 관한 것으로서, 내연기관의 배기가스로 구동되며 내연기관의 출력을 증가시키기 위해 외기(外氣)를 실린더에 압축공급하는 터보차저로서, 컴프레서에 공급되는 외기에 물 방울을 혼입시키고 컴프레서 내에서 물 방울을 더욱 작은 크기의 방울로 분할하여 외기와 함께 내연기관의 산소 공급원으로 공급함으로써, 내연기관의 연소로 인한 NOx 등의 배출물을 저감하도록 구성된 터보차저에 관한 것이다. The present invention relates to a turbocharger, which is driven by exhaust gas of an internal combustion engine and compresses and supplies external air to a cylinder to increase the output of the internal combustion engine. It relates to a turbocharger configured to reduce emissions such as NOx from combustion of an internal combustion engine by dividing the water droplets into smaller-sized droplets within the compressor and supplying them together with outside air to an oxygen source of the internal combustion engine.

내연기관은 열기관의 한 종류로서, 연료와 산소 공급원을 연소실 내부에서 연소시켜 에너지를 얻는 기관이다. 가솔린기관과 디젤기관이 대표적인 내연기관들이다. BACKGROUND ART An internal combustion engine is a type of heat engine that obtains energy by burning fuel and an oxygen source inside a combustion chamber. Gasoline and diesel engines are typical internal combustion engines.

통상적인 내연기관은 가솔린, 경유와 같은 탄소질 연료(carbonaceous fuel)가 산소 공급원과 함께 연소실 내부에서 연소하면서 동력 에너지를 발생시키고, 연소 생성물이나 미연소 연료 등의 배기 가스를 연소실 외부로 배출한다. A typical internal combustion engine generates power energy while a carbonaceous fuel such as gasoline or diesel is combusted in a combustion chamber together with an oxygen source, and exhaust gas such as combustion products or unburned fuel is discharged to the outside of the combustion chamber.

가솔린기관 또는 디젤기관과 같이 통상적인 내연기관은 산소 공급원으로 대기중의 공기를 사용한다. 공기에는 산소와 질소가 약 1 대 4의 비율로 혼합되어 주성분을 구성하며, 그 밖에 소량의 아르곤ㆍ헬륨 따위의 불활성 가스와 이산화 탄소가 포함되어 있다.A typical internal combustion engine, such as a gasoline engine or a diesel engine, uses atmospheric air as an oxygen source. Oxygen and nitrogen are mixed in a ratio of about 1 to 4 to form the main component, and in addition, small amounts of inert gases such as argon and helium and carbon dioxide are included.

그런데, 공기의 대략 80%를 차지하는 질소는 가연성이 아니므로, 연소과정에서 고온에서 산화되어 질소산화물(NOx)의 형태로 배출된다. NOx는 폐수종, 기관지염증, 천식, 만성기관지염 등을 유발하는 대기오염물질로 규제되고 있다. However, since nitrogen, which accounts for about 80% of air, is not combustible, it is oxidized at a high temperature in the combustion process and discharged in the form of nitrogen oxides (NOx). NOx is regulated as an air pollutant that causes pulmonary edema, bronchitis, asthma, and chronic bronchitis.

내연기관의 연소로 인한 NOx 배출을 저감하기 위해 다양한 기술이 제안되었다. 그 중에서 내연기관에 산소 공급원으로 공급되는 공기에 수분을 혼입시켜 NOx 및 미립자의 배출을 감소시키고자 하는 기술들이 제안된 바 있다. Various techniques have been proposed to reduce NOx emissions from combustion of internal combustion engines. Among them, techniques for reducing the emission of NOx and particulates by incorporating moisture into air supplied as an oxygen source to an internal combustion engine have been proposed.

종래기술의 일예로 미국 등록특허 5,156,114(1992.10.20. 등록) 내연 기관용 수성 연료 및 연소 방법(Aqueous fuel for internal combustion engine and method of combustion)이 제안된 바 있다. 상기 종래 기술은 연료의 총 부피의 약 20~80 부피 %의 물과, 에탄올, 메탄올, 가솔린, 등유 연료, 디젤 연료, 탄소 함유 기체 또는 액체로 이루어진 부류에서 선택된 탄소질 연료를 포함하는 수성 연료를 제안하고, 상기 수성 연료를 내연기관에서 연소시키기 위한 연소 방법을 제안하였다. As an example of the prior art, US Patent No. 5,156,114 (registered on October 20, 1992), an aqueous fuel for internal combustion engine and method of combustion has been proposed. The prior art is an aqueous fuel comprising about 20-80% by volume of water of the total volume of the fuel and a carbonaceous fuel selected from the class consisting of ethanol, methanol, gasoline, kerosene fuel, diesel fuel, carbonaceous gas or liquid. and a combustion method for burning the aqueous fuel in an internal combustion engine.

상기 종래기술은 수성 연료에 포함된 물(H₂O) 분자가 연소실에서 해리되어 수소(H) 및 산소(O)를 방출하고, 물(H₂O) 분자에서 해리된 수소(H)는 탄소질 연료와 함께 상기 연소실에서 연소되고, 물(H₂O) 분자에서 해리된 산소(O)가 연소 시의 산소 공급원으로 이용되도록 구성되어, 연소에 필요한 공기(외기)의 양을 감소시킨다. 연소에 필요한 공기(외기)의 양이 감소되면, 연소실 내에 존재하는 질소의 양도 감소되므로 내연기관의 운전 중에 NOx도 더 적게 생성되어 방출된다. In the prior art, water (H ₂ O) molecules contained in aqueous fuel are dissociated in a combustion chamber to release hydrogen (H) and oxygen (O), and hydrogen (H) dissociated from water (H ₂ O) molecules is carbon Oxygen (O), which is burned in the combustion chamber together with quality fuel and _{dissociated from water (H 2} O) molecules, is configured to be used as an oxygen source during combustion, thereby reducing the amount of air (external air) required for combustion. When the amount of air (external air) required for combustion is reduced, the amount of nitrogen present in the combustion chamber is also reduced, so that less NOx is generated and emitted during operation of the internal combustion engine.

상기 종래기술은 연소실로 도입되는 공기-연소 혼합물의 공기 대 연료의 비율을 5 : 1 이하, 바람직하게는 1 : 1의 비율로 낮출 수 있는 것으로 제안하였다. 통상적으로 가솔린 엔진에서 14~16 : 1의 공기 대 연료의 비율로 연소가 이뤄지는 것을 감안할 때, 상기 종래기술은 공기 대 연료의 비율을 상당히 저감한 것이다. The prior art has suggested that the ratio of air to fuel of the air-combustion mixture introduced into the combustion chamber can be reduced to 5:1 or less, preferably to a ratio of 1:1. Considering that combustion is typically performed at an air-to-fuel ratio of 14 to 16: 1 in a gasoline engine, the prior art significantly reduces the air-to-fuel ratio.

그런데, 상기 종래기술은 연소실로 도입되는 연료 자체를 물과 탄소질 연료가 혼합된 수성 연료를 제안한 것이므로, 내연기관의 운전 조건에 따라 물의 함량을 조절할 수 없다는 한계점이 있었다. 또한, 상기 종래기술은 연소실로 도입되는 물 방울 크기를 제어하는 구성을 착안하지는 못했다. However, since the prior art proposes an aqueous fuel in which water and carbonaceous fuel are mixed as the fuel itself introduced into the combustion chamber, there is a limitation in that the water content cannot be adjusted according to the operating conditions of the internal combustion engine. In addition, the prior art did not focus on the configuration for controlling the size of water droplets introduced into the combustion chamber.

종래기술의 또다른 일예로 대한민국 등록특허 10-0982225(2010.09.08. 등록) 가습공기 디젤 엔진이 제안된 바 있다. 상기 종래 기술은 배기가스 구동식 가변면적 터빈과 상기 가변면적 터빈에 의해 구동되어 엔진 실린더들에 소기를 공급하는 컴프레셔를 갖는 터보차저와, 상기 컴프레셔의 하류측에 위치하는 소기 가습장치(예, 스크러버)와, 상기 배기가스를 상기 실린더들로부터 상기 가변면적 터빈으로 유도하는 배기관 및, 상기 배기관내에 설치된 제어가능한 웨이스트 게이트를 포함하는 구성을 제안하였다. As another example of the prior art, the Republic of Korea Patent Registration 10-0982225 (registered on Sep. 8, 2010) a humidified air diesel engine has been proposed. The prior art relates to a turbocharger having an exhaust gas-driven variable area turbine and a compressor driven by the variable area turbine to supply scavenging air to engine cylinders, and a scavenging air humidifier (eg, a scrubber) located downstream of the compressor. ), an exhaust pipe for guiding the exhaust gas from the cylinders to the variable area turbine, and a controllable waste gate installed in the exhaust pipe were proposed.

그런데, 상기 종래기술은 대양 화물선의 주엔진 또는 발전기와 같은 대형 중질연료용 엔진에 적용되는 기술로서, 소기 가습장치를 스크러버 설비 형태로 구성하여, 자동차용 엔진과 같이 소형 내연기관에 적용하기에 적합하지 않다는 한계가 있었다. However, the prior art is a technology applied to a large heavy fuel engine such as a main engine or a generator of an ocean freighter, and is suitable for application to a small internal combustion engine such as an automobile engine by configuring a scavenging air humidifier in the form of a scrubber facility. There was a limit to not doing it.

미국 등록특허 5,156,114(1992.10.20. 등록)US Registered Patent 5,156,114 (Registered on October 20, 1992) 대한민국 등록특허 10-0982225(2010.09.08. 등록)Republic of Korea Patent Registration 10-0982225 (Registered on Sep. 8, 2010)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 내연기관의 배기가스로 구동되며 내연기관의 출력을 증가시키기 위해 외기(外氣)를 실린더에 압축공급하는 터보차저로서, 컴프레서에 공급되는 외기에 물 방울을 혼입시키고 컴프레서 내에서 물 방울을 더욱 작은 크기의 방울로 분할하여 외기와 함께 내연기관의 산소 공급원으로 공급함으로써, 내연기관의 연소로 인한 NOx 등의 배출물을 저감하도록 구성된 터보차저를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been devised in view of the above problems, and is a turbocharger that is driven by exhaust gas of an internal combustion engine and compresses and supplies external air to a cylinder in order to increase the output of the internal combustion engine, and the external air supplied to the compressor To provide a turbocharger configured to reduce emissions, such as NOx, from combustion of an internal combustion engine by incorporating water droplets into the engine and dividing the water droplets into smaller-sized droplets within the compressor and supplying them together with outside air to the oxygen source of the internal combustion engine. to do that for that purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 유입구를 통해 내부로 유입된 외기(外氣)를 임펠러로 가압하여 내연기관의 흡기부로 공급하는 컴프레서와, 내연기관의 배기부에서 배출된 배기가스로 구동되며 구동축을 통해 상기 컴프레서의 임펠러로 구동력을 제공하는 터빈을 포함하여 구성된 터보차저로서, 상기 컴프레서는, 복수의 방사형 날개를 갖는 임펠러; 상기 임펠러를 내부에 수용하며, 상기 유입구를 통해 물 방울과 외기의 혼합물이 임펠러 중앙부 측으로 유입되고 상기 임펠러에 의해 가압되며 일측에 형성된 배출구로 배출되도록 구성된 컴프레서 하우징; 및 상기 컴프레서 하우징의 내주 측에 형성되며, 상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물이 충돌하여 상기 물 방울이 더 작은 물 방울들로 분할되는 복수의 충돌 모루부;를 포함하여 구성된 터보차저가 개시된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a compressor that pressurizes external air introduced into the interior through an inlet with an impeller to supply it to an intake portion of an internal combustion engine, and exhaust from an exhaust portion of the internal combustion engine A turbocharger configured including a turbine driven by exhaust gas and providing driving force to an impeller of the compressor through a drive shaft, the compressor comprising: an impeller having a plurality of radial blades; a compressor housing accommodating the impeller therein, the mixture of water droplets and external air flowing into the central portion of the impeller through the inlet, pressurized by the impeller, and discharged through an outlet formed on one side; and a plurality of collision anvils formed on the inner periphery of the compressor housing and in which a mixture of water droplets discharged to the outside of the impeller and external air collide when the impeller rotates, and the water droplets are divided into smaller water droplets; includes; A turbocharger configured to do so is disclosed.

바람직하게, 상기 복수의 충돌 모루부는, 상기 임펠러의 외측으로부터 이격되어 상기 임펠러의 외주를 둘러싸도록 배치되며, 각각의 충돌 모루부는, 상기 임펠러의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물이 충돌하는 충돌면을 포함하여 구성된다. Preferably, the plurality of impact anvils are spaced apart from the outside of the impeller and are disposed to surround the outer periphery of the impeller, and each impact anvil includes a collision in which a mixture of water drops discharged to the outside of the impeller and external air collide It consists of cotton.

바람직하게, 상기 각각의 충돌 모루부의 충돌면은, 상기 임펠러의 회전방향을 따라 컴프레서 하우징의 내주 측으로부터 임펠러 측에 근접하도록 형성된 경사면을 포함하여 구성된다. Preferably, the impact surface of each of the impact anvils includes an inclined surface formed so as to be close to the impeller side from the inner peripheral side of the compressor housing along the rotational direction of the impeller.

바람직하게, 상기 각각의 충돌 모루부는 상기 임펠러에 대한 상기 충돌면의 방향이 제어 가능하도록 설치된다. Preferably, each of the impact anvils is installed such that the direction of the impact surface with respect to the impeller is controllable.

바람직하게, 상기 각각의 충돌 모루부는 상기 임펠러의 외주부와 이루는 간격이 제어 가능하도록 설치된다. Preferably, each of the impact anvils is installed such that a distance between the impeller and the outer periphery is controllable.

바람직하게, 상기 각각의 충돌 모루부는 힌지축을 통해 상기 컴프레서 하우징에 고정되어 상기 힌지축을 중심으로 회동 가능하도록 구성되며, 상기 충돌면의 일단부는 제1 회동에 의해 상기 임펠러의 외주부에 근접하고, 상기 제1 회동과 반대 방향인 제2 회동에 의해 상기 임펠러의 외주부로부터 멀어지도록 구성된다. Preferably, each of the impact anvils is fixed to the compressor housing through a hinge shaft and configured to be rotatable about the hinge shaft, and one end of the impact surface is close to the outer periphery of the impeller by a first rotation, and the second It is configured to move away from the outer periphery of the impeller by the second rotation in the opposite direction to the first rotation.

바람직하게, 상기 복수의 충돌 모루부는, 상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물이 어느 하나의 충돌 모루부의 충돌면에 충돌하여 상기 물 방울이 더 작게 분할되고, 임펠러의 회전에 의해 물 방울과 외기의 혼합물이 임펠러의 외주 측을 따라 흘러 또다른 충돌 모루부의 충돌면에 충돌하여 상기 분할된 물 방울이 더 작게 분할되도록 구성된다. Preferably, the plurality of collision anvils, when the impeller rotates, a mixture of water droplets discharged to the outside of the impeller and external air collide with the collision surface of any one collision anvil, so that the water droplets are divided into smaller pieces, and the rotation of the impeller By this, a mixture of water droplet and outside air flows along the outer peripheral side of the impeller and collides with the impact surface of another impact anvil, so that the divided water droplet is divided into smaller pieces.

바람직하게 본 발명은, 상기 각각의 충돌 모루부를 상기 제1 회동 또는 제2 회동시키기 위한 회동력 제공 수단을 포함한다. Preferably, the present invention includes a rotational force providing means for causing the first rotation or the second rotation of each of the impact anvils.

바람직하게, 상기 각각의 충돌 모루부는 각각의 힌지축과 일체로 고정 결합되며, 상기 충돌 모루부를 상기 제1 회동 또는 제2 회동시키기 위한 회동력 제공 수단은 상기 힌지축을 회동시키는 레버 기구이며, 상기 레버 기구는 상기 힌지축에 회동용 토크를 부여하여 제1 회동 또는 제2 회동 방향으로 회동력을 제공하도록 구성된다. Preferably, each of the impact anvils is integrally fixedly coupled to each of the hinge shafts, and the rotational force providing means for rotating the first or second rotation of the impact anvil is a lever mechanism for rotating the hinge shaft, and the lever The mechanism is configured to provide a rotational force in a first rotational or a second rotational direction by applying a rotational torque to the hinge shaft.

바람직하게, 상기 레버 기구는, 상기 컴프레서 하우징 내부에 설치되며, 전면부 중심 측에 상기 임펠러가 위치하고, 상기 임펠러의 외측을 따라 각각의 충돌 모루부가 링 형상으로 배치되는 원형 프레임판; 상기 원형 프레임판의 외측에 위치하며 상기 원형 프레임판과 상대 회전이 가능하도록 구성된 링형 프레임판; 각각의 충돌 모루부의 일 지점과 상기 원형 프레임판을 관통하도록 각각 설치되어, 각각의 충돌 모루부를 원형 프레임판의 전면 측에 회동 가능하도록 고정하는 각각의 힌지축; 상기 링형 프레임판의 후면 측에 설치되며 각각의 힌지축에 상응하는 위치에 설치되는 각각의 레버핀; 상기 원형 프레임판의 후면 측에 설치되며, 일단에 상기 힌지축이 고정되고 타단에 상기 레버핀과 상호 간의 가압력을 제공할 수 있는 가압 수단이 구비된 복수의 레버 부재; 및 어느 하나의 힌지축에 고정 설치된 조작 레버;를 포함하여 구성된다. Preferably, the lever mechanism includes: a circular frame plate installed inside the compressor housing, the impeller positioned on the central side of the front part, and each of the impact anvils arranged in a ring shape along the outside of the impeller; a ring-shaped frame plate positioned outside the circular frame plate and configured to rotate relative to the circular frame plate; Each hinge shaft is installed to pass through a point of each impact anvil and the circular frame plate, each hinge shaft fixing each impact anvil to the front side of the circular frame plate so as to be rotatable; each lever pin installed on the rear side of the ring-shaped frame plate and installed at a position corresponding to each hinge axis; a plurality of lever members installed on the rear side of the circular frame plate, one end of which is fixed to the hinge shaft and the other end is provided with a pressing means capable of providing a mutual pressing force with the lever pin; and an operation lever fixedly installed on one of the hinge shafts.

바람직하게, 상기 레버 부재의 가압 수단은, 상기 레버핀이 삽입되고 상대 회전이 가능하도록 구성된 관통 홀이다. Preferably, the pressing means of the lever member is a through hole into which the lever pin is inserted and configured to allow relative rotation.

이와 같은 본 발명은, 터보차저의 컴프레서에 공급되는 외기에 물 방울을 혼입시키고 컴프레서 내에서 물 방울을 더욱 작은 크기의 방울로 분할하여 외기와 함께 내연기관의 산소 공급원으로 공급함으로써, 내연기관의 연소로 인한 NOx 등의 배출물을 저감하는 장점이 있다. As described above, according to the present invention, water droplets are mixed in the outdoor air supplied to the compressor of the turbocharger, and the water droplets are divided into smaller-sized droplets in the compressor and supplied as an oxygen source of the internal combustion engine together with the outdoor air. This has the advantage of reducing emissions such as NOx.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 터보차저가 포함된 내연기관 계통의 모식도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 터보차저의 모식도,
도 3은 도 2의 A-A' 단면 방향에서 본 모식도,
도 4는 도 3의 변형 상태 모식도,
도 5는 본 발명의 또다른 일실시예에 의한 터보차저의 내부의 배면 모식도,
도 6은 본 발명의 또다른 일실시예에 의한 터보차저의 내부의 사시도 방향 모식도이다. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine system including a turbocharger according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram of a turbocharger according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic view viewed from the AA' cross-sectional direction of FIG.
4 is a schematic diagram of a deformed state of FIG. 3;
5 is a schematic rear view of the inside of a turbocharger according to another embodiment of the present invention;
6 is a perspective view schematically illustrating the interior of a turbocharger according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.The present invention may be embodied in various other forms without departing from its technical spirit or main characteristics. Accordingly, the embodiments of the present invention are merely illustrative in all respects and should not be construed as limiting.

제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms 1st, 2nd, etc. are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but another component may exist in between.

본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "comprising", "have" and the like are intended to represent the presence of elements or combinations thereof described in the specification, and the possibility that other elements or features may be present or added. It is not precluded.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 터보차저가 포함된 내연기관 계통의 모식도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 터보차저의 모식도, 도 3은 도 2의 A-A' 단면 방향에서 본 모식도, 도 4는 도 3의 변형 상태 모식도이다. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine system including a turbocharger according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of a turbocharger according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic diagram, and FIG. 4 is a schematic diagram of the deformation state of FIG.

본 실시예의 터보차저(TC)는, 유입구(15)를 통해 내부로 유입된 외기(外氣, I1)를 임펠러(2)로 가압하여 내연기관(EG)의 흡기부(522)로 공급하는 컴프레서(CP)와, 내연기관(EG)의 배기부(524)에서 배출된 배기가스(I5)로 구동되며 구동축(3)을 통해 상기 컴프레서(CP)의 임펠러(2)로 구동력을 제공하는 터빈(TB)을 포함하여 구성된다. The turbocharger TC of this embodiment is a compressor that pressurizes the external air (I1) introduced into the inside through the inlet 15 with the impeller 2 and supplies it to the intake unit 522 of the internal combustion engine (EG). (CP) and a turbine driven by exhaust gas I5 discharged from the exhaust part 524 of the internal combustion engine EG and providing driving force to the impeller 2 of the compressor CP through the drive shaft 3 ( TB) is included.

터빈(TB)은 내연기관(EG)의 배기부(524)에서 배출된 배기가스(I5)에 의해 터빈 임펠러(2')가 회전 구동되는 공지의 터보차저(TC)용 터빈(TB)이 될 수 있다. 터빈(TB)은 배기가스 흡입부(12')를 통해 흡입한 배기가스로 터빈 임펠러(2')를 회전 구동한 후, 배기가스 배출부(15')를 통해 배출한다. 터빈 임펠러(2')는 터빈 하우징(10') 내에 설치 및 구동된다. The turbine TB is to be a turbine TB for a known turbocharger TC in which the turbine impeller 2' is rotationally driven by the exhaust gas I5 discharged from the exhaust part 524 of the internal combustion engine EG. can The turbine TB rotates and drives the turbine impeller 2' with the exhaust gas sucked in through the exhaust gas intake unit 12', and then discharges it through the exhaust gas discharge unit 15'. The turbine impeller 2' is installed and driven in the turbine housing 10'.

터보차저(TC)의 구동축(3)은 케이싱(33) 내에 설치된 베어링(7)에 의해 회전 가능하도록 지지되며, 터빈 임펠러(2')로부터 컴프레서(CP)의 임펠러(2)로 회전 구동력을 제공한다. 부호 Ax는 터빈 임펠러(2'), 컴프레서(CP)의 임펠러(2), 구동축(3)이 상호 연결 및 회전되는 회전축선이다. The drive shaft 3 of the turbocharger TC is rotatably supported by a bearing 7 installed in the casing 33, and provides rotational driving force from the turbine impeller 2' to the impeller 2 of the compressor CP. do. Reference symbol Ax is a rotation axis in which the turbine impeller 2', the impeller 2 of the compressor CP, and the drive shaft 3 are interconnected and rotated.

내연기관(EG)은 공지의 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진이 될 수 있으며, 본 실시예의 터보차저(TC)를 통해 물 방울(I2)과 외기(I1)의 혼합물(I3)이 산소 공급원으로 이용될 수 있는 것이라면 반드시 이에 한정되지 않는다. The internal combustion engine EG may be a known gasoline engine or a diesel engine, and through the turbocharger TC of this embodiment, a mixture I3 of water droplets I2 and outside air I1 may be used as an oxygen source. If there is, it is not necessarily limited to this.

일예로, 내연기관(EG)은 흡기부(522)와 배기부(524)를 구비한 실린더(502)를 포함하며, 왕복 운동(d1-d2)을 하는 공지의 피스톤(504) 및 크랭크 기구(506,508)를 이용하여 출력축(510)에 회전 동력(RD)을 전달하며, 연소 제어를 위한 흡기 및 배기 밸브(512,514)를 포함한다. 부호 I4는 흡기 계통으로 공급되는 연료 흐름을 나타낸다. As an example, the internal combustion engine EG includes a cylinder 502 having an intake portion 522 and an exhaust portion 524 , and a known piston 504 and a crank mechanism for reciprocating motions d1-d2 ( The rotational power RD is transmitted to the output shaft 510 using 506 and 508 , and intake and exhaust valves 512 and 514 for combustion control are included. Code I4 denotes the fuel flow supplied to the intake system.

이외의 터보차저(TC)의 일반 구성은 다수의 공지 자료를 통해 참조될 수 있으므로, 상세 설명은 생략한다. Other than the general configuration of the turbocharger (TC) may be referred to through a number of known materials, detailed description will be omitted.

본 실시예의 컴프레서(CP)는 임펠러(2)와 컴프레서 하우징(10), 복수의 충돌 모루부(120)를 포함한다. The compressor CP of this embodiment includes an impeller 2 , a compressor housing 10 , and a plurality of collision anvils 120 .

임펠러(2)는 복수의 방사형 날개(2b)를 갖는다. The impeller 2 has a plurality of radial vanes 2b.

컴프레서 하우징(10)은, 상기 임펠러(2)를 내부에 수용하며, 상기 유입구(15)를 통해 물 방울(I2)과 외기(I1)의 혼합물(I3)이 임펠러(2) 중앙부(2a) 측으로 유입되고 상기 임펠러(2)에 의해 가압되며 일측에 형성된 배출구(12)로 배출되도록 구성된다. 물 방울(I2)은 인젝션관(5)을 통해 상기 유입구(15)로 인젝션되어 유입구(15)로 유입된 외기(I1)와 혼합되어 혼합물(I3)을 형성한다. The compressor housing 10 accommodates the impeller 2 therein, and the mixture I3 of the water droplet I2 and the outside air I1 through the inlet 15 is directed toward the central portion 2a of the impeller 2 Inlet and pressurized by the impeller (2) is configured to be discharged through the outlet (12) formed on one side. The water droplet I2 is injected into the inlet 15 through the injection pipe 5 and mixed with the outside air I1 introduced into the inlet 15 to form a mixture I3 .

복수의 충돌 모루부(120)는 상기 컴프레서 하우징(10)의 내주 측에 형성된다. 또한, 상기 복수의 충돌 모루부(120)는 상기 임펠러(2)의 외측으로부터 이격되어 상기 임펠러(2)의 외주를 둘러싸도록 배치된다. 본 실시예의 경우, 총 9개의 충돌 모루부(120)가 컴프레서 하우징(10)의 내주 측에 연접하여 설치된다. 충돌 모루부(120)의 개수는 설계 조건에 따라 변경 가능하다. A plurality of collision anvils 120 are formed on the inner peripheral side of the compressor housing 10 . In addition, the plurality of collision anvils 120 are spaced apart from the outside of the impeller 2 and are disposed to surround the outer periphery of the impeller 2 . In the present embodiment, a total of nine impact anvils 120 are installed in connection with the inner peripheral side of the compressor housing 10 . The number of collision anvils 120 may be changed according to design conditions.

복수의 충돌 모루부(120)는 상기 임펠러(2)의 회전 시 임펠러(2)의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물(I3)이 충돌하여 상기 물 방울이 더 작은 물 방울들로 분할되도록 한다. The plurality of collision anvils 120 collide with the mixture I3 of the water droplets discharged to the outside of the impeller 2 and the outside air when the impeller 2 rotates so that the water droplets are divided into smaller water droplets. .

이를 위해, 각각의 충돌 모루부(120)는, 상기 임펠러(2)의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물(I3)이 충돌하는 충돌면(122)을 갖는다. To this end, each impact anvil 120 has a collision surface 122 on which the mixture I3 of the water droplets discharged to the outside of the impeller 2 collides with the outside air.

일예로, 상기 각각의 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)은, 상기 임펠러(2)의 회전방향(R)을 따라 컴프레서 하우징(10)의 내주 측으로부터 임펠러(2) 측에 근접하도록 형성된 경사면을 포함한다. For example, the impact surface 122 of each impact anvil 120 is adjacent to the impeller 2 side from the inner periphery side of the compressor housing 10 along the rotation direction R of the impeller 2 . formed slopes.

상기 경사면은 임펠러(2)의 외주부(2c)와 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)이 형성하는 단면 공간의 크기를 변화시킨다. The inclined surface changes the size of the cross-sectional space formed by the outer peripheral portion 2c of the impeller 2 and the impact surface 122 of the impact anvil 120 .

임펠러(2)의 회전에 의해 물 방울과 외기의 혼합물(I3)은 임펠러(2)의 외주 측을 따라 배출구(12)를 향해 흘러가며, 임펠러(2)의 외주부(2c)와 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)이 형성하는 단면 공간은 이러한 흐름이 이뤄지는 유로(34) 면적의 크기로 볼 수 있다. By the rotation of the impeller (2), the mixture (I3) of water droplets and external air flows toward the outlet (12) along the outer peripheral side of the impeller (2), the outer peripheral portion (2c) of the impeller (2) and the impact anvil ( The cross-sectional space formed by the collision surface 122 of 120 can be viewed as the size of the area of the flow path 34 in which this flow is made.

다른 관점에서, 본 실시예에서 각각의 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)은, 상기 임펠러(2)의 회전방향(R)을 따라 물 방울과 외기의 혼합물(I3)이 흘러가는 유로 면적이 점차 작아지도록 경사면이 형성된다. From another point of view, in this embodiment, the impact surface 122 of each impact anvil 120 is a flow path through which a mixture I3 of water droplets and outside air flows along the rotation direction R of the impeller 2 . The inclined surface is formed so that the area is gradually reduced.

상기 구성을 통해, 상기 복수의 충돌 모루부(120)는, 상기 임펠러(2)의 회전 시 임펠러(2)의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물(I3)이 어느 하나의 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)에 충돌하여 상기 물 방울이 더 작게 분할된다. Through the above configuration, the plurality of impact anvils 120 is a mixture (I3) of water droplets discharged to the outside of the impeller (2) and outside air when the impeller (2) rotates in any one of the impact anvils ( The water droplet is divided into smaller pieces by impacting the impact surface 122 of 120).

또한, 상기 임펠러(2)의 회전에 의해 물 방울과 외기의 혼합물(I3)은 임펠러(2)의 외주 측을 따라 흘러 또다른 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)에 충돌하여 상기 분할된 물 방울이 더 작게 분할된다. In addition, by the rotation of the impeller 2, the mixture I3 of water droplets and outside air flows along the outer periphery of the impeller 2 and collides with the collision surface 122 of another collision anvil 120 to split the The water drops are split into smaller ones.

물 방울과 외기의 혼합물(I3)이 충돌면(122)에 충돌하면서 컴프레서(CP) 내를 유동하는 과정을 더욱 상세하게 설명한다. A process in which the mixture I3 of water droplets and external air flows in the compressor CP while colliding with the collision surface 122 will be described in more detail.

상기 충돌면(122)은 임펠러(2)의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물(I3)이 충돌하여 물 방울이 더 작게 분할되도록 한다. 또한, 상기 충돌면(122)은 경사각을 가지며 길게 연장 형성되므로 충돌면(122)에 도달하거나 충돌한 물 방울과 외기의 혼합물(I3)을 점진적으로 고속저압의 흐름 상태로 유도한다. The collision surface 122 causes the water droplet discharged to the outside of the impeller 2 to collide with the mixture I3 of the outside air so that the water droplet is divided into smaller pieces. In addition, since the collision surface 122 has an inclination angle and is formed to be elongated, the mixture I3 of the water droplet reaching or collided with the collision surface 122 and the outside air is gradually introduced into a flow state of high speed and low pressure.

또한, 상기 충돌면(122)의 일단부(126)와 상기 임펠러(2)의 외주부(2c)는 유로 면적이 가장 작은 벤츄리 통로(32)를 형성하며, 이 영역에서 물 방울과 외기의 혼합물(I3)의 고속저압의 흐름 상태가 가장 극대화된다. 이러한 저압 상태에 의해 충돌에 의해 분할된 물 방울의 증발이 이뤄지고, 이러한 증발에 의해 물 방울은 더욱 작은 크기를 갖게 된다. In addition, one end 126 of the impact surface 122 and the outer periphery 2c of the impeller 2 form a venturi passage 32 having the smallest flow area area, and in this area, a mixture of water droplets and outside air ( The flow state of high speed and low pressure of I3) is maximized. Evaporation of the water droplet divided by the collision is made by this low pressure state, and the water droplet has a smaller size by this evaporation.

컴프레서(CP)의 공기 압축 과정에서는 열이 발생한다. 압축이 더 많이 이뤄질수록 더 많은 열이 발생한다. 이러한 압축 열에 의해 충돌에 의해 분할된 물 방울의 증발이 이뤄지고, 이러한 증발에 의해 물 방울은 더욱 작은 크기를 갖게 된다. Heat is generated during the air compression process of the compressor (CP). The more compression, the more heat is generated. By this heat of compression, the water droplets divided by the collision are evaporated, and by this evaporation, the water droplets have a smaller size.

상기 충돌면(122)의 일단부(126)를 통과한 물 방울과 외기의 혼합물(I3)은 다음 순서에 위치한 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)의 영역으로 이동한다. 다음 순서에 위치한 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)의 입구 영역은 직전 순서에 위치한 충돌 모루부(120)의 벤츄리 통로(32)에 비해 확장된 유로 면적을 제공하여 물 방울의 추가적인 충돌과 증발을 유도한다. The mixture I3 of water droplets and outside air passing through one end 126 of the impact surface 122 moves to the area of the impact surface 122 of the impact anvil 120 located in the next order. The inlet area of the impact surface 122 of the impact anvil 120 positioned in the next order provides an expanded flow path area compared to the venturi passage 32 of the impact anvil 120 positioned in the previous order, so that an additional impact of water droplets is provided. and induce evaporation.

상기 과정은, 배출구(12)에 인접하여 컴프레서 하우징(10) 내에서 가장 낮은 압력을 갖는 첫번째 충돌 모루부(120)에서 진행되고, 상기 임펠러(2)의 회전방향(R)을 따라 접선 방향(F2)으로 흘러 배출구(12)를 통해 배출될 때까지 복수의 충돌 모루부(120)에서 반복적으로 진행된다. 상기 과정의 반복에 의해 물 방울의 크기는 점점 감소하고, 물 방울의 증발이 발생하여, 물 방울의 개수 및 표면적은 지수함수적으로 증가한다. The process proceeds in the first impact anvil 120 having the lowest pressure in the compressor housing 10 adjacent to the outlet 12, and in the tangential direction along the rotation direction R of the impeller 2 ( F2) and repeatedly proceeds in the plurality of impact anvils 120 until discharged through the outlet 12 . By repeating the above process, the size of the water droplet gradually decreases, and evaporation of the water droplet occurs, so that the number and surface area of the water droplet increase exponentially.

외기(공기)는 일반적으로 질소 80 %와 산소 20 %로 구성된다. 예를 들어, 내연기관(EG)에 공급하는 공기 대 연료 비율을 14.7 : 1 로 하는 경우, 산소 대 연료 비율은 1.62 : 1이 된다. 이 과정에서, 공기 중의 질소는 불연성이므로 연소 과정 중에 NOx 를 생성하여 대기로 배출된다. Outside air (air) is generally composed of 80% nitrogen and 20% oxygen. For example, when the air to fuel ratio supplied to the internal combustion engine EG is 14.7:1, the oxygen to fuel ratio becomes 1.62:1. In this process, since nitrogen in the air is non-combustible, NOx is generated during the combustion process and discharged to the atmosphere.

물은 일반적으로 수소 11 %와 산소 89 %로 구성된다. 즉, 물에는 공기보다 많은 산소가 있다. 따라서 물이 수소와 산소로 해리(dissociation)되면, 공기에서 얻어지는 산소를 대체하기 위해 물에서 산소를 얻을 수 있게 된다. 물에서 산소를 얻게 되면, 내연기관(EG)의 연소 과정에 외기 및 외기에 포함된 질소가 도입되는 것을 방지 내지 저감할 수 있고, 결과적으로 NOx 의 생성 및 배출을 방지하거나 저감할 수 있다. Water generally consists of 11% hydrogen and 89% oxygen. In other words, there is more oxygen in water than air. Therefore, when water is dissociated into hydrogen and oxygen, oxygen can be obtained from water to replace oxygen obtained from air. When oxygen is obtained from water, it is possible to prevent or reduce the introduction of outside air and nitrogen contained in the outside air into the combustion process of the internal combustion engine (EG), and consequently, the generation and discharge of NOx can be prevented or reduced.

물(H₂O) 분자는 내연기관(EG)의 연소실에서 해리되어 수소(H) 및 산소(O)를 방출할 수 있다. Water (H ₂ O) molecules can dissociate in the combustion chamber of an internal combustion engine (EG) to release hydrogen (H) and oxygen (O).

물 방울의 크기가 더 작을 수록, 물 방울 내의 열 분배가 더 잘 이뤄진다. 물 방울 내의 열 분배가 더 잘 이뤄질수록 물(H₂O) 분자가 수소(H) 및 산소(O)로 해리되기에 유리하다. The smaller the droplet size, the better the heat distribution within the droplet. The better the heat distribution within the water droplet, the more favorable the water (H ₂ O) molecules to dissociate into hydrogen (H) and oxygen (O).

물(H₂O) 분자에서 해리된 수소(H)는 탄소질 연료와 함께 내연기관(EG)의 연소실에서 연소되고, 물(H₂O) 분자에서 해리된 산소(O)는 연소 시의 산소 공급원으로 이용된다. Hydrogen (H) dissociated from water (H ₂ O) molecules is burned in the combustion chamber of an internal combustion engine (EG) together with carbonaceous fuel, and _{oxygen (O) dissociated from water (H 2} O) molecules is oxygen during combustion used as a source.

본 실시예의 터보차저(TC)는 컴프레서(CP)의 임펠러(2)의 회전에 의해 물 방울과 외기의 혼합물(I3)에 포함된 물 방울이 복수의 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)에 충돌하여 더 작게 분할되므로, 물(H₂O) 분자가 수소(H) 및 산소(O)로 해리되기에 유리한 조건을 제공한다. In the turbocharger TC of this embodiment, by the rotation of the impeller 2 of the compressor CP, water droplets contained in the mixture I3 of water droplets and external air are generated by a plurality of collision anvils 120. Collision surface 122 Because it collides with and splits into smaller pieces, it _{provides favorable conditions for water (H 2} O) molecules to dissociate into hydrogen (H) and oxygen (O).

한편, 임펠러(2)의 외주부(2c)와 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)이 형성하는 단면 공간의 크기(유로 면적)는 연료/물/공기/연소온도의 조건에 따라 적절한 값으로 제어되는 것이 바람직하다. 이러한 제어를 위한 제어값 또는 제어 동작은 연료/물/공기/연소온도를 입력값으로 컴퓨팅 수단에 의해 산출되거나 제공될 수 있다. On the other hand, the size (channel area) of the cross-sectional space formed by the outer peripheral portion 2c of the impeller 2 and the impact surface 122 of the impact anvil 120 is an appropriate value according to the conditions of fuel/water/air/combustion temperature. It is preferable to be controlled by A control value or control operation for such control may be calculated or provided by the computing means using fuel/water/air/combustion temperature as input values.

일예로, 연소온도가 높아짐에 따라 물(H₂O) 분자의 해리가 증가하며, 물(H₂O) 분자의 해리가 증가할 수록 외기 공급 부피는 비례적으로 감소해야 한다. For example, as the combustion temperature increases, _{dissociation of water (H 2} O) molecules increases, and as the dissociation of water (H ₂ O) molecules increases, the volume of external air supply should decrease proportionally.

다른예로, 물(H₂O) 분자가 해리되면, 물(H₂O) 분자에서 해리된 수소(H)가 연료를 대체하게 되므로 연료 공급량은 감소해야 한다. As another example, when water (H ₂ O) molecules are dissociated, _{hydrogen (H) dissociated from water (H 2} O) molecules replaces the fuel, so the fuel supply amount should be reduced.

이러한 점을 감안하여, 연료/물/공기/연소온도의 조건의 상호 조화를 이룰 필요가 있다. In consideration of this point, it is necessary to achieve mutual harmony of the conditions of fuel/water/air/combustion temperature.

임펠러(2)의 외주부(2c)와 충돌 모루부(120)의 충돌면(122)이 형성하는 단면 공간의 크기(유로 면적)를 제어하는 것은 물/공기 비율에 영향을 미친다. Controlling the size (channel area) of the cross-sectional space formed by the outer peripheral portion 2c of the impeller 2 and the impact surface 122 of the impact anvil 120 affects the water/air ratio.

일예로, 유로 면적을 크게 하면 더 많은 공기가 유입되고, 유로 면적을 작게 하면 더 적은 공기가 유입된다. For example, if the flow path area is increased, more air is introduced, and if the flow path area is decreased, less air is introduced.

다른예로, 유로 면적을 크게 하면 임펠러(2) 주위의 압력이 높아지며, 유로 면적을 작게 하면 임펠러(2) 주위의 압력이 낮아지게 되어 물 방울의 증발에 유리하다. As another example, if the flow passage area is increased, the pressure around the impeller 2 increases, and if the flow passage area is small, the pressure around the impeller 2 is lowered, which is advantageous for evaporation of water droplets.

바람직하게는 상기 조건을 고려하여, 상기 각각의 충돌 모루부(120)는 상기 임펠러(2)의 외주부(2c)와 이루는 간격(t1)이 제어 가능하도록 설치된다. 다른 관점에서, 상기 각각의 충돌 모루부(120)는 상기 임펠러(2)에 대한 상기 충돌면(122)의 방향이 제어 가능하도록 설치된다.Preferably, in consideration of the above conditions, each of the impact anvils 120 is installed such that the distance t1 formed with the outer peripheral portion 2c of the impeller 2 is controllable. In another view, each of the impact anvils 120 is installed such that the direction of the impact surface 122 with respect to the impeller 2 is controllable.

이를 위해, 상기 각각의 충돌 모루부(120)는 힌지축(121)을 통해 상기 컴프레서 하우징(10)에 고정되어 상기 힌지축(121)을 중심으로 회동 가능하도록 구성된다. To this end, each of the impact anvils 120 is fixed to the compressor housing 10 through a hinge shaft 121 and is configured to be rotatable about the hinge shaft 121 .

일예로, 각각의 힌지축(121)에는 회동 조작을 위한 레버 기구(123)가 구비될 수 있다. 레버 기구(123)는 각각의 힌지축(121)을 개별 제어하도록 구성될 수도 있고, 기구적 구성을 포함하여 복수의 힌지축(121)들이 동시에 동작하도록 구성될 수도 있다. For example, each hinge shaft 121 may be provided with a lever mechanism 123 for rotation operation. The lever mechanism 123 may be configured to individually control each hinge shaft 121 , or a plurality of hinge shafts 121 including a mechanical configuration may be configured to operate simultaneously.

또한, 레버 기구(123)는 수동 메커니즘(예, 수동 레버)에 의해 동작할 수도 있고, 모터와 같은 구동 수단과 제어 로직이 내장된 컴퓨팅 수단을 이용하여 자동으로 동작할 수도 있다. 자동 제어 방식의 경우, 연료/물/공기/연소온도에 관한 측정값을 얻기 위한 센서가 구비될 수도 있다. In addition, the lever mechanism 123 may be operated by a manual mechanism (eg, a manual lever), or may be automatically operated using a driving means such as a motor and a computing means having control logic embedded therein. In the case of the automatic control method, a sensor for obtaining measurement values regarding fuel/water/air/combustion temperature may be provided.

한편, 상기 충돌면(122)의 일단부(126)는 제1 회동(r1)에 의해 상기 임펠러(2)의 외주부(2c)에 근접하고, 상기 제1 회동(r1)과 반대 방향인 제2 회동(r2)에 의해 상기 임펠러(2)의 외주부(2c)로부터 멀어지도록 구성된다. On the other hand, the one end 126 of the collision surface 122 is close to the outer peripheral portion 2c of the impeller 2 by the first rotation r1, and the second in the opposite direction to the first rotation r1. It is configured to move away from the outer peripheral portion 2c of the impeller 2 by the rotation r2.

다른 관점에서, 상술한 벤츄리 통로(32)는 상기 경사면(122)의 단부(126)가 상기 임펠러(2)의 외주부(2c)에 근접하는 제1 회동(r1)에 의해 좁아지고, 상기 제1 경사면(122)의 단부(126)가 상기 임펠러(2)의 외주부(2c)로부터 멀어지는 제2 회동(r2)에 의해 넓어지도록 구성된다. In another view, the above-described venturi passage 32 is narrowed by a first rotation r1 in which the end 126 of the inclined surface 122 approaches the outer periphery 2c of the impeller 2 , and the first The end 126 of the inclined surface 122 is configured to be widened by the second rotation r2 away from the outer peripheral portion 2c of the impeller 2 .

제1 회동(r1)은 벤츄리 통로(32)를 좁아지게 하므로, 저압 상태를 더욱 높여 물 방울이 증발되기에 더욱 유리한 환경을 제공한다. Since the first rotation r1 narrows the venturi passage 32, the low pressure state is further increased to provide a more favorable environment for water droplets to evaporate.

제2 회동(r2)은 벤츄리 통로(32)를 넓어지게 하므로 벤츄리 효과는 낮추게 되지만, 시간당 많은 외기 유량이 필요한 조건에서 동작하기에 유리한 환경을 제공한다. Since the second rotation r2 widens the venturi passage 32 , the venturi effect is lowered, but provides an advantageous environment for operation in a condition that requires a large amount of outdoor air flow per hour.

그러므로, 연료/물/공기/연소온도에 관한 조건을 고려하여 제1 회동(r1) 또는 제2 회동(r2)의 제어를 할 수 있다. Therefore, it is possible to control the first rotation r1 or the second rotation r2 in consideration of the conditions regarding fuel/water/air/combustion temperature.

도 5는 본 발명의 또다른 일실시예에 의한 터보차저의 내부의 배면 모식도, 도 6은 본 발명의 또다른 일실시예에 의한 터보차저의 내부의 사시도 방향 모식도이다. 도 5 및 도 6에서는 설명 편의상 컴프레서(CP)의 주요 구성을 도시하며, 터빈(TB)과 구동축(3) 관련 구성의 도시는 생략한다. 5 is a schematic rear view of the interior of a turbocharger according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic diagram in a perspective direction of the interior of a turbocharger according to another embodiment of the present invention. 5 and 6 show the main configuration of the compressor (CP) for convenience of description, and the illustration of the turbine (TB) and the drive shaft (3) related configuration is omitted.

일예로, 복수의 힌지축(121)들이 동시에 회동하도록 구성된 메커니즘은 다음과 같이 구성될 수 있다. For example, a mechanism configured to rotate the plurality of hinge shafts 121 at the same time may be configured as follows.

상기 충돌 모루부(120)를 상기 제1 회동(r1) 또는 제2 회동(r2)시키기 위한 회동력 제공 수단은 상기 힌지축(121)을 회동시키는 레버 기구일 수 있다. The rotational force providing means for the first rotation (r1) or the second rotation (r2) of the collision anvil part 120 may be a lever mechanism for rotating the hinge shaft 121 .

이를 위해, 상기 각각의 충돌 모루부(120)는 각각의 힌지축(121)과 일체로 고정 결합되며, 상기 레버 기구는 상기 힌지축(121)에 회동용 토크를 부여하여 제1 회동(r1) 또는 제2 회동(r2) 방향으로 회동력을 제공하도록 구성된다. To this end, each of the impact anvils 120 is integrally fixedly coupled to each of the hinge shafts 121 , and the lever mechanism applies a torque for rotation to the hinge shaft 121 to provide a first rotation (r1). Or it is configured to provide a rotational force in the second rotational direction (r2).

보다 상세하게, 상기 레버 기구는, 상기 컴프레서 하우징(10) 내부에 설치되며 전면부 중심 측에 상기 임펠러(2)가 위치하고 상기 임펠러(2)의 외측을 따라 각각의 충돌 모루부(120)가 링 형상으로 배치되는 원형 프레임판(10a)을 포함한다. More specifically, the lever mechanism is installed inside the compressor housing 10, the impeller 2 is located on the center side of the front part, and each impact anvil 120 is a ring along the outside of the impeller 2 and a circular frame plate 10a arranged in a shape.

또한, 상기 레버 기구는, 상기 원형 프레임판(10a)의 외측에 위치하며 상기 원형 프레임판(10a)과 상대 회전이 가능하도록 구성된 링형 프레임판(25)을 포함한다. In addition, the lever mechanism includes a ring-shaped frame plate 25 positioned outside the circular frame plate 10a and configured to be rotatable relative to the circular frame plate 10a.

또한, 상기 레버 기구는, 각각의 충돌 모루부(120)의 일 지점과 상기 원형 프레임판(10a)을 관통하도록 각각 설치되어, 각각의 충돌 모루부(120)를 원형 프레임판(10a)의 전면 측에 회동 가능하도록 고정하는 각각의 힌지축(121)을 포함한다. In addition, the lever mechanism is installed so as to pass through a point of each impact anvil 120 and the circular frame plate 10a, so that each impact anvil 120 is connected to the front surface of the circular frame plate 10a. Each of the hinge shafts 121 that are rotatably fixed to the side are included.

또한, 상기 레버 기구는, 상기 링형 프레임판(25)의 후면 측에 설치되며 각각의 힌지축(121)에 상응하는 위치에 설치되는 각각의 레버핀(163)을 포함한다. In addition, the lever mechanism includes each lever pin 163 installed on the rear side of the ring-shaped frame plate 25 and installed at a position corresponding to each hinge shaft 121 .

또한, 상기 레버 기구는, 상기 원형 프레임판(10a)의 후면 측에 설치되며, 일단에 상기 힌지축(121)이 고정되고 타단에 상기 레버핀(163)과 상호 간의 가압력을 제공할 수 있는 가압 수단이 구비된 복수의 레버 부재(160)를 포함한다. In addition, the lever mechanism is installed on the rear side of the circular frame plate 10a, the hinge shaft 121 is fixed at one end and the lever pin 163 and the other end can provide a mutual pressing force. A plurality of lever members 160 provided with means.

바람직하게, 상기 레버 부재(160)의 가압 수단은, 상기 레버핀(163)이 삽입되고 상대 회전이 가능하도록 구성된 관통 홀(165)일 수 있다. Preferably, the pressing means of the lever member 160 may be a through hole 165 configured to allow the lever pin 163 to be inserted and relatively rotated.

또한, 상기 레버 기구는, 어느 하나의 힌지축(121)에 고정 설치된 조작 레버(170)를 포함한다. In addition, the lever mechanism includes an operation lever 170 fixed to one of the hinge shafts 121 .

예를 들어, 상기 조작 레버(170)를 r5 방향으로 회동 조작하면, 조작 레버(170)에 고정 설치된 힌지축(121)이 r1 방향으로 회동한다. 그러면, 상기 힌지축(121)에 고정된 레버 부재(160)가 상기 힌지축(121)을 중심으로 r1 방향으로 회전한다. For example, when the operation lever 170 is rotated in the r5 direction, the hinge shaft 121 fixed to the operation lever 170 rotates in the r1 direction. Then, the lever member 160 fixed to the hinge shaft 121 rotates in the r1 direction about the hinge shaft 121 .

상기 레버 부재(160)가 r1 방향으로 회전하면, 해당 레버 부재(160)의 관통 홀(165)에 삽입 형태로 맞물린 레버핀(163)이 힌지축(121)을 중심으로 r1 방향으로 공전하게 된다. When the lever member 160 rotates in the r1 direction, the lever pin 163 engaged with the through hole 165 of the corresponding lever member 160 in an insertion form revolves around the hinge shaft 121 in the r1 direction. .

상기 레버핀(163)이 r1 방향으로 공전하면, 레버핀(163)이 설치된 링형 프레임판(25)이 Ax 점을 중심으로 R1 방향으로 회전하게 되며, 링형 프레임판(25)에 설치된 다른 레버핀(163)들도 모두 함께 Ax 점을 중심으로 공전하게 된다. When the lever pin 163 revolves in the r1 direction, the ring-shaped frame plate 25 on which the lever pin 163 is installed is rotated in the R1 direction about the Ax point, and another lever pin installed on the ring-shaped frame plate 25 is rotated. (163) all revolve around the point Ax.

레버핀(163)들이 모두 함께 Ax 점을 중심으로 공전하면, 각각의 레버핀(163)에 삽입 형태로 맞물린 각각의 레버 부재(160)들의 관통 홀(165)들의 165a 지점들이 가압력을 받게 되고 상기 가압력에 기초하여 각각의 레버 부재(160)들에 고정된 힌지축(121)들을 r1 방향으로 회동시키게 된다. When the lever pins 163 all revolve around the Ax point, the 165a points of the through holes 165 of each of the lever members 160 engaged in the insertion form to each lever pin 163 receive a pressing force, The hinge shafts 121 fixed to each of the lever members 160 are rotated in the r1 direction based on the pressing force.

이러한 과정을 통해, 조작 레버(170)를 r5 방향으로 회동 조작하면 각각의 힌지축(121)들이 r1 방향으로 회동하며, 각각의 힌지축(121)들에 고정된 충돌 모루부(120)들도 r1 방향으로 회동하게 된다. Through this process, when the operation lever 170 is rotated in the r5 direction, each of the hinge shafts 121 is rotated in the r1 direction, and the impact anvils 120 fixed to each of the hinge shafts 121 are also It rotates in the r1 direction.

조작 레버(170)를 r6 방향으로 회동 조작하면 상기와 반대로 충돌 모루부(120)들도 r2 방향으로 회동하게 된다. When the operation lever 170 is rotated in the r6 direction, the collision anvil 120 is also rotated in the r2 direction opposite to the above.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.Although the present invention has been mainly described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various and obvious modifications can be made therefrom without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be construed by the appended claims covering many such modifications.

2: 임펠러
2a: 임펠러 중앙부
2b: 임펠러 날개
2c: 임펠러 외주부
3: 구동축
10: 컴프레서 하우징
15: 유입구
120: 충돌 모루부
121: 힌지축
122: 충돌면
126: 충돌면의 일단부
522: 흡기부
524: 배기부
I1: 외기(外氣)
I2: 물 방울
I3: 물 방울과 외기의 혼합물
I5: 배기가스
R: 임펠러의 회전방향
CP: 컴프레서
EG: 내연기관
TB: 터빈
TC: 터보차저2: Impeller
2a: central part of the impeller
2b: impeller wing
2c: the outer periphery of the impeller
3: drive shaft
10: compressor housing
15: inlet
120: collision anvil
121: hinge shaft
122: collision surface
126: one end of the collision surface
522: intake
524: exhaust
I1: Outside air
I2: water drop
I3: mixture of water droplets and ambient air
I5: exhaust gas
R: rotation direction of the impeller
CP: Compressor
EG: internal combustion engine
TB: turbine
TC: Turbocharger

Claims

유입구를 통해 내부로 유입된 외기(外氣)를 임펠러로 가압하여 내연기관의 흡기부로 공급하는 컴프레서와, 내연기관의 배기부에서 배출된 배기가스로 구동되며 구동축을 통해 상기 컴프레서의 임펠러로 구동력을 제공하는 터빈을 포함하여 구성된 터보차저로서,
상기 컴프레서는,
복수의 방사형 날개를 갖는 임펠러;
상기 임펠러를 내부에 수용하며, 상기 유입구를 통해 물 방울과 외기의 혼합물이 임펠러 중앙부 측으로 유입되고 상기 임펠러에 의해 가압되며 일측에 형성된 배출구로 배출되도록 구성된 컴프레서 하우징; 및
상기 컴프레서 하우징의 내주 측에 형성되고, 상기 임펠러의 외측으로부터 이격되어 상기 임펠러의 외주를 둘러싸도록 배치되며, 상기 임펠러의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물이 충돌하는 충돌면을 포함하여, 상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물이 충돌하여 상기 물 방울이 더 작은 물 방울들로 분할되는 복수의 충돌 모루부;를 포함하여 구성된 터보차저.
A compressor that pressurizes the external air introduced into the interior through the inlet with an impeller and supplies it to the intake part of the internal combustion engine, and is driven by exhaust gas discharged from the exhaust part of the internal combustion engine. As a turbocharger comprising a turbine to provide,
The compressor is
an impeller having a plurality of radial vanes;
a compressor housing accommodating the impeller therein, and configured such that a mixture of water droplets and external air is introduced into the central portion of the impeller through the inlet, pressurized by the impeller, and discharged through an outlet formed on one side; and
It is formed on the inner peripheral side of the compressor housing, is spaced apart from the outer side of the impeller and arranged to surround the outer periphery of the impeller, including a collision surface in which a mixture of water droplets discharged to the outside of the impeller and external air collide with it, the A turbocharger comprising a; a plurality of impact anvils in which a mixture of water droplets discharged to the outside of the impeller and external air collide when the impeller rotates, and the water droplets are divided into smaller water droplets.

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제1항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부의 충돌면은, 상기 임펠러의 회전방향을 따라 컴프레서 하우징의 내주 측으로부터 임펠러 측에 근접하도록 형성된 경사면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
According to claim 1,
The impact surface of each of the impact anvils is configured to include an inclined surface formed to be close to the impeller side from the inner peripheral side of the compressor housing along the rotation direction of the impeller.

제1항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부는 상기 임펠러에 대한 상기 충돌면의 방향이 제어 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
According to claim 1,
The turbocharger, characterized in that each of the impact anvils is installed so that the direction of the impact surface with respect to the impeller is controllable.

제1항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부는 상기 임펠러의 외주부와 이루는 간격이 제어 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
According to claim 1,
The turbocharger, characterized in that each of the impact anvils is installed such that a distance formed with the outer periphery of the impeller is controllable.

제1항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부는 힌지축을 통해 상기 컴프레서 하우징에 고정되어 상기 힌지축을 중심으로 회동 가능하도록 구성되며,
상기 충돌면의 일단부는 제1 회동에 의해 상기 임펠러의 외주부에 근접하고, 상기 제1 회동과 반대 방향인 제2 회동에 의해 상기 임펠러의 외주부로부터 멀어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
According to claim 1,
Each of the impact anvils is fixed to the compressor housing through a hinge shaft and configured to be rotatable about the hinge shaft,
The turbocharger, characterized in that one end of the impact surface is configured to approach the outer periphery of the impeller by a first rotation and to move away from the outer periphery of the impeller by a second rotation in a direction opposite to the first rotation.

제1항에 있어서,
상기 복수의 충돌 모루부는,
상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 배출된 물 방울과 외기의 혼합물이 어느 하나의 충돌 모루부의 충돌면에 충돌하여 상기 물 방울이 더 작게 분할되고,
임펠러의 회전에 의해 물 방울과 외기의 혼합물이 임펠러의 외주 측을 따라 흘러 또다른 충돌 모루부의 충돌면에 충돌하여 상기 분할된 물 방울이 더 작게 분할되도록 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
According to claim 1,
The plurality of collision anvils,
When the impeller rotates, a mixture of water droplets discharged to the outside of the impeller and external air collide with the collision surface of any one of the impact anvils, so that the water drops are divided into smaller pieces,
A turbocharger, characterized in that by the rotation of the impeller, a mixture of water droplets and external air flows along the outer peripheral side of the impeller and collides with the impact surface of another impact anvil, so that the divided water drops are divided into smaller ones.

제6항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부를 상기 제1 회동 또는 제2 회동시키기 위한 회동력 제공 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
7. The method of claim 6,
and a rotational force providing means for causing the first or second rotation of each of the impact anvils.

제8항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부는 각각의 힌지축과 일체로 고정 결합되며,
상기 충돌 모루부를 상기 제1 회동 또는 제2 회동시키기 위한 회동력 제공 수단은 상기 힌지축을 회동시키는 레버 기구이며,
상기 레버 기구는 상기 힌지축에 회동용 토크를 부여하여 제1 회동 또는 제2 회동 방향으로 회동력을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
9. The method of claim 8,
Each of the impact anvils is integrally fixedly coupled to each hinge shaft,
The rotational force providing means for rotating the first or second rotation of the impact anvil is a lever mechanism for rotating the hinge shaft,
The lever mechanism is configured to provide a rotational force in a first rotational direction or a second rotational direction by applying a rotational torque to the hinge shaft.

제9항에 있어서,
상기 레버 기구는,
상기 컴프레서 하우징 내부에 설치되며, 전면부 중심 측에 상기 임펠러가 위치하고, 상기 임펠러의 외측을 따라 각각의 충돌 모루부가 링 형상으로 배치되는 원형 프레임판;
상기 원형 프레임판의 외측에 위치하며 상기 원형 프레임판과 상대 회전이 가능하도록 구성된 링형 프레임판;
각각의 충돌 모루부의 일 지점과 상기 원형 프레임판을 관통하도록 각각 설치되어, 각각의 충돌 모루부를 원형 프레임판의 전면 측에 회동 가능하도록 고정하는 각각의 힌지축;
상기 링형 프레임판의 후면 측에 설치되며 각각의 힌지축에 상응하는 위치에 설치되는 각각의 레버핀;
상기 원형 프레임판의 후면 측에 설치되며, 일단에 상기 힌지축이 고정되고 타단에 상기 레버핀과 상호 간의 가압력을 제공할 수 있는 가압 수단이 구비된 복수의 레버 부재; 및
어느 하나의 힌지축에 고정 설치된 조작 레버;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
10. The method of claim 9,
The lever mechanism is
a circular frame plate installed inside the compressor housing, wherein the impeller is positioned on the central side of the front part, and each impact anvil part is arranged in a ring shape along the outside of the impeller;
a ring-shaped frame plate positioned outside the circular frame plate and configured to rotate relative to the circular frame plate;
Hinge shafts respectively installed to pass through one point of each impact anvil and the circular frame plate, and rotatably fixing each impact anvil to the front side of the circular frame plate;
each lever pin installed on the rear side of the ring-shaped frame plate and installed at a position corresponding to each hinge axis;
a plurality of lever members installed on the rear side of the circular frame plate, one end of which is fixed to the hinge shaft and the other end is provided with a pressing means capable of providing a mutual pressing force with the lever pin; and
A turbocharger comprising: an operation lever fixedly installed on one of the hinge shafts.

제10항에 있어서,
상기 레버 부재의 가압 수단은, 상기 레버핀이 삽입되고 상대 회전이 가능하도록 구성된 관통 홀인 것을 특징으로 하는 터보차저.
11. The method of claim 10,
The pressing means of the lever member is a turbocharger, characterized in that the through-hole is configured to allow the relative rotation into which the lever pin is inserted.