KR200190825Y1 - 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배기가스에 의해 회전되는 터빈 휠이 터빈 샤프트의 축방향으로 이동을 가능하게 하여 배기가스의 유동량이 일정량 이상 초과될 때 배기가스로부터 전달되는 힘에 의하여 터빈 휠이 내측으로 이동함에 따라 배기가스통로가 확장되어 이로 인해 배기가스의 일부는 터빈 휠을 구동시키기 않고 외부로 배출되도록 함으로서 엔진의 고속영역에서 엔진효율을 증대시키고 동시에 종래처럼 부가적인 장치의 이용없이 바이패스 밸브 시스템을 구현할 수 있도록 하는 터보차저를 제공하는 것으로, 센터 하우징의 양측으로 터빈 하우징과 컴프레서 하우징이 배치되어 상기 터빈 하우징에는 배기가스압력에 의해 구동되는 터빈 휠이 설치되고, 상기 컴프레서 하우징에는 상기 터빈 휠의 구동에 의해 구동되는 컴프레서 휠이 설치되어 엔진의 공기량을 증대시키는 터보차저로서, 상기 터빈 휠이 설치된 터빈 하우징의 배기가스배출구 내벽공간을 배기가스압력의 변화에 따라 가변시키기 위하여 터빈 샤프트의 이동수단에 의하여 터빈 휠을 축방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

터보차저{TURBO CHARGER}

본 고안은 엔진의 흡입공기량을 증대시키기 위한 과급기(이하 터보차저라 칭함)에 관한 것으로, 특히 엔진의 배기가스에 의하여 작동되는 터빈 휠이 공기유량에 따라 축방향으로 위치 가변되도록 하여 엔진의 고속회전시 엔진의 배기 저항이 과도한 것을 방지하여 엔진효율을 증대시킬 수 있도록 하는 터보차저에 관한 것이다.

엔진의 실린더 내의 제한된 용적에 비하여 보다 큰 출력을 얻기 위하여 흡기다기관에 터보차저를 설치함으로서 이 터보차저가 흡기 밀도를 대기압 이상으로 가압하여 실린더 내로 공급시켜 엔진의 효율을 높이고 평균유효압력을 높여 출력을 증대시키게 된다.

종래 터보차저의 경우에는 엔진의 고속 회전시 배출되는 과도한 배기가스의 불필요한 일 손실을 줄이기 위하여 터빈 하우징 내에 배기가스를 바이패스 시킬 수 있는 통로를 만들고 부가적인 장치(바이패스 밸브 시스템; WASTE GATE SYSTEM)를 추가하거나 손실을 감수하면서 사용하고 있는 실정이다.

상기와 같은 부가적인 장치를 설치하는 경우, 별도의 부속품이 추가됨으로써 제품비용이 그만큼 상승되고, 또한 제품의 전체적인 크기 면에서도 대형화되어 엔진탑재조건이 불리해질 뿐만 아니라 외관상으로도 좋지 않다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 배기가스에 의해 회전되는 터빈 휠이 터빈 샤프트의 축방향으로 이동을 가능하게 하여 배기가스의 유동량이 일정량 이상 초과될 때 배기가스로부터 전달되는 힘에 의하여 터빈 휠이 내측으로 이동함에 따라 배기가스통로가 확장되어 이로 인해 배기가스의 일부는 터빈 휠을 구동시키기 않고 외부로 배출되도록 함으로서 엔진의 고속영역에서 엔진효율을 증대시키고 동시에 종래처럼 부가적인 장치의 이용없이 바이패스 밸브 시스템을 구현할 수 있도록 하는 터보차저를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,

센터 하우징의 양측으로 터빈 하우징과 컴프레서 하우징이 배치되어 상기 터빈 하우징에는 배기가스압력에 의해 구동되는 터빈 휠이 설치되고, 상기 컴프레서 하우징에는 상기 터빈 휠의 구동에 의해 구동되는 컴프레서 휠이 설치되어 엔진의 공기량을 증대시키는 터보차저로서,

상기 터빈 휠이 설치된 터빈 하우징의 배기가스배출구 내벽공간을 배기가스압력의 변화에 따라 가변시키기 위하여 터빈 샤프트의 이동수단에 의하여 터빈 휠을 축방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 터빈 샤프트의 이동수단은 터빈 샤프트와 컴프레서 샤프트를 분리하고 이를 축방향 슬라이딩되게 결합하여 두 샤프트 간의 상대적 이동을 가능하게 하고, 상기 두 샤프트 간에 상대적 이동을 제한하고 동시에 배기가스압력에 따라 터빈 샤프트가 이동되도록 두 샤프트 간에 탄성부재로 지지한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 터보차저의 전체 구성도.

도 2는 도 1의 A부의 상세도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 터보차저 12 : 센터 하우징

14 : 터빈 하우징 16 : 컴프레서 하우징

18 : 터빈 샤프트 20 : 컴프레서 샤프트

22 : 터빈 휠 24 : 컴프레서 휠

26 : 스프링 28 : 스프링 시트

30 : 배기가스 배출구 30a : 내벽공간

이하에서 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 터보차저의 전체 구성도이고, 도 2는 도 1의 A부의 상세도를 도시한 것이다.

도면부호 10은 본 고안의 터보차저 전체를 도시한 것이다.

도면부호 12는 센터 하우징으로서, 이 센터 하우징(12)을 통해 양측으로 배기다기관으로부터의 배기가스를 유입시키고 배출하는 터빈 하우징(14)과, 흡입공기를 유입하고 흡기다기관으로 공기를 공급하는 컴프레서 하우징(16)이 각각 배치된다.

상기 터빈 하우징(14)과 컴프레서 하우징(16)에는 터빈 샤프트(18)와 컴프레서 샤프트(20)를 통해 터빈 휠(22)과 컴프레서 휠(24)이 설치된다.

상기 터빈 샤프트(18)와 컴프레서 샤프트(20)는 서로 분리 구성되되 터빈 샤프트(18)의 회전력이 컴프레서샤프트(20)에 전달하기 위하여 이들 두 샤프트(18) (20)는 스플라인 축이음 또는 슬라이딩 연결부재를 이용하여 서로 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 두 샤프트(18)(20) 간의 이동을 제한하고 동시에 배기가스압력에 따라 터빈 샤프트(18)가 이동되도록 두 샤프트(18)(20) 간에 탄성부재로서 스프링(26)이 스프링 시트(28)를 통해 센터 하우징(12)에 형성된 양 단부(12a)(12b) 사이에 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의하면, 터빈 휠(22)은 배기가스의 유동에 의하여 회전력을 갖게 되는 바, 이때 배기가스량의 유동방향과 압력의 변화에 의한 힘은 터빈 휠(22)로 전달되는데, 이는 회전력 뿐만 아니라 터빈 휠(22) 내측방향(즉, 터빈 휠의 회전방향과 직각방향인 축방향)으로의 힘도 동시에 형성되며, 이는 트러스트 베어링이나 지지수단과 컴프레서 휠(24)의 반력에 의하여 그 움직임이 고 정되어 있다.

본 고안은 상기와 같이 언급된 터빈 휠(22)에 형성되는 터빈 샤프트(18) 방향으로 전달되는 축방향의 힘을 이용한 것으로서, 배기가스가 일정량 이상 증가되면(엔진의 고속영역) 터빈 휠(22)의 회전속도는 빨라지게 되고 아울러 축방향으로 미치는 힘도 커지게 된다.

따라서 본 고안의 터빈 샤프트(18)는 스프링(26)에 의하여 초기상태(엔진의 저속영역)부터 축방향의 힘이 각 터보차저(10)의 용도에 따라 요구되는 일정량에 이르기까지 터빈 샤프트(18)의 거동(축방향 움직임)을 제한하게 되고, 일정량의 힘 이상 증가하면 스프링(26)의 압축이 진행되도록 하여 엔진의 회전속도가 고속으로 증가시 유입 공기량이 엔진에서 요구하는 일정량을 초과하면 터빈 휠(22)이 터빈 샤프트(18)의 축방향으로 이동하여 도 1에 도시된 바와 같이 터빈 휠(22)이 가상선의 위치에서 실선과 같이 내측으로 이동함으로써 그 결과 배기가스 배출구(30)의 내벽공간(30a)이 확장되어 배기가스의 유로 면적이 확대되어 터빈 휠(22)에 미치는 배기가스의 힘이 줄어들어 터빈 휠(22)의 회전속도를 일정하게 유지하게 된다.

따라서 두 샤프트(18)(20)를 통하여 일정하게 전달되는 컴프레서 휠(24)의 회전이 일정 요구치를 초과하지 못하게 되며, 결과적으로 필요 이상의 공기 과급에 소요되는 엔진의 일량이 감소되어 엔진 효율을 증대시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 배기가스의 압력에 따라 터빈 휠이 터빈 샤프트의 이동수단에 의하여 내측방향으로 이동하게 됨으로서 그 결과로 배기가스 배출구의 내벽공간이 확장되어 배기 저항이 감소됨으로서 고속영역에서의 엔진효율이 증대되는 효과와 함께 종래의 터보차저에 부가적인 장치의 이용없이 바이패스 밸브 시스템을 구현이 가능하게 되어 엔진탑재조건이 유리해지고 비용의 절감과 외관디자인이 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 센터 하우징의 양측으로 터빈 하우징과 컴프레서 하우징이 배치되어 상기 터빈 하우징에는 배기가스압력에 의해 구동되는 터빈 휠이 설치되고, 상기 컴프레서 하우징에는 상기 터빈 휠의 구동에 의해 구동되는 컴프레서 휠이 설치되어 엔진의 공기량을 증대시키는 터보차저로서,

   상기 터빈 휠이 설치된 터빈 하우징의 배기가스배출구 내벽공간을 배기가스압력의 변화에 따라 가변시키기 위하여 터빈 샤프트의 이동수단에 의하여 터빈 휠을 축방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 터보차저.
2. 제 1항에 있어서, 상기 터빈 샤프트의 이동수단은 터빈 샤프트와 컴프레서 샤프트를 분리하고 이를 축방향 슬라이딩되게 결합하여 두 샤프트 간의 상대적 이동을 가능하게 하고, 상기 두 샤프트 간에 상대적 이동을 제한하고 동시에 배기가스압력에 따라 터빈 샤프트가 이동되도록 두 샤프트 간에 탄성부재로 지지한 것을 특징으로 하는 터보차저.