KR20040037773A - Oil leak prevention device of turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터보 차저에 관한 것으로서, 특히 터보 차저의 오일 리크 방지장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a turbocharger, and more particularly, to an oil leak prevention apparatus of a turbocharger.
통상적으로, 디젤 엔진에서의 공연비는 분위기 온도에 더불어 점화지연을 지배하며, 이는 연소 및 배출물 특성과 연관되고 동일한 엔진 회전 속도에서 부하의증가에 따라 연료량도 증가하기 때문에 적절한 공연비 제어는 매우 중요하다.Typically, the air-fuel ratio in diesel engines dominates the ignition delay in addition to the ambient temperature, and proper air-fuel ratio control is very important because it is associated with combustion and emissions characteristics and the amount of fuel increases with increasing load at the same engine rotational speed.
자연 급기식 디젤 엔진에서의 공연비는 엔진 회전 속도에 따라 증가하는 공기량에 맞추어 부하에 따라 분사량을 조정함으로써 제어된다.The air-fuel ratio in a naturally-charged diesel engine is controlled by adjusting the injection amount according to the load to the amount of air that increases with the engine rotation speed.
그러나, 터보 차저 엔진에서는 과급된 공기량이 동일한 엔진 회전 속도에서도 달라지므로, 이에 따라 변하는 공기량에 따라 분사량도 제어된다.However, in the turbocharged engine, since the amount of charged air varies even at the same engine rotation speed, the injection amount is also controlled according to the amount of air that changes accordingly.
이러한 터보 차저 엔진에 사용되는 터보 차저 가운데 베리어블 지오메트리 터보 차저(VGT ; Variable Geometry Turbocharger)가 있다.Among the turbochargers used in such turbocharged engines is a variable geometry turbocharger (VGT).
베리어블 지오메트리 터보 차저(VGT)는 저속 영역에서의 특성을 향상시킬 수 있고, 과급 공기량의 제어 범위가 넓은 특징이 있어 최근에 주목받고 있다.The variable geometry turbocharger (VGT) has been attracting attention recently because it can improve the characteristics in the low speed region and has a wide range of control of the charge air amount.
이는 공연비의 제어를 분사량과 함께 과급압도 웨이스트 게이트 터보 차저(WGT)에 비하여 탄력적인 제어가 가능하기 때문이다.This is because the control of the air-fuel ratio and the supercharge pressure together with the injection amount can be more flexibly controlled than the waste gate turbocharger (WGT).
상기한 바와 같이 베리어블 지오메트리 터보 차저(VGT)는 저속 영역의 공기량 증대와 고속 영역의 과도한 과급 해소를 위해 사용하며, 전자제어에 의한 전영역 공기량 제어가 가능하다.As described above, the variable geometry turbocharger (VGT) is used to increase the air volume in the low speed region and eliminate excessive charging in the high speed region, and can control the entire air volume by electronic control.
이러한 베리어블 지오메트리 터보 차저(VGT)가 장착된 엔진의 회전수(w)가 증대하게되면, 도 1에 도시된 바와 같이 컴프레서 휠(120)(Compressor Wheel) 배면에는 원심력에 의해 중심방향으로 진공 압력(배면 압력 ; P1)이 형성된다.When the rotational speed w of the engine equipped with such a variable geometry turbocharger (VGT) is increased, as shown in FIG. (Back pressure; P1) is formed.
부스터 압력(Boost Pressure ; P0)이 높은 경우는 일반적으로 대기 압력 이하로 저하되기 어려우나 엔진 모터링(Engine Motoring), 베리어블 지오메트리 터보 차저(VGT)의 저속/저부하 영역, 흡기계 오염 등의 인자가 작용할 경우 대기 압력수준의 센터 하우징 내부 압력(P2 ; ≒대기 압력)보다 낮아져 센터 하우징의 윤활 오일이 백 플레이트(110)(Back Plate)를 통해 컴프레서 휠(120) 측으로 유출된다.If the booster pressure (P0) is high, it is generally difficult to drop below atmospheric pressure, but factors such as engine motoring, low speed / low load region of the variable geometry turbocharger (VGT), and intake air pollution When the action is lower than the internal pressure of the center housing (P2; 기 atmospheric pressure) of the atmospheric pressure level lubricating oil of the center housing is discharged to the compressor wheel 120 side through the back plate (110) (Back Plate).
이러한 현상은 일반적인 터보 차저의 오일 리크(Oil Leak) 현상이다.This phenomenon is an oil leak of a general turbocharger.
도 1과 도 2를 참조하면, P2 > P1인 영역에서 피스톤 링(130) 및 링 그루브를 통해 오일이 센터 하우징에서 컴프레서 휠(120) 측으로 유출되는 것을 알 수 있다.1 and 2, it can be seen that oil flows out from the center housing to the compressor wheel 120 through the piston ring 130 and the ring groove in the region of P2> P1.
위와 같은 방법을 사용할 때 종래 기술에 따라 오일 리크로 인한 엔진의 문제점은 다음과 같다.When using the above method, according to the prior art, the problem of the engine due to oil leak is as follows.
먼저, 오일 소모량 증대로 인한 오일 교환주기가 짧아지게 된다.First, the oil change cycle is shortened due to increased oil consumption.
그리고, 인터쿨러 내부, 흡기 포터, 흡기 밸브 상부, 특히 배기 가스 재순환(EGR) 적용시 흡기 포트와 흡기 밸브의 카본 퇴적과 같이 흡기 계통을 오염시켜 엔진 성능에 영향을 준다.In addition, intake of the intake system such as carbon deposition of the intake port and the intake valve in the intercooler, the intake porter, and the upper portion of the intake valve, in particular, the exhaust gas recirculation (EGR), affects engine performance.
또한, 피스톤의 톱 랜드 및 톱 링 그루브에 오일이 연소되어 하드 카본이 퇴적되는 문제점이 있었다.In addition, the oil burns on the top land and the top ring groove of the piston, there is a problem that hard carbon is deposited.
그리고, 오일의 불완전 연소로 인해 발생되는 탄화수소 및 스모크(Smoke)와 같은 오염 물질 증대의 문제점이 있었다.In addition, there has been a problem of increasing pollutants such as hydrocarbons and smoke generated due to incomplete combustion of oil.
본 발명의 목적은 함으로써 컴프레서 휠 배면에 형성되는 압력과 센터 하우징 내부 압력 차이를 해소하여 안정적인 터보 차저 운전 및 엔진의 내구 신뢰성을 향상시키는 터보 차저의 오일 리크 방지장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a turbocharger oil leak prevention apparatus that improves stable turbocharger operation and durability durability of an engine by resolving a pressure difference formed on the compressor wheel rear surface and a pressure inside the center housing.
도 1은 종래 기술에 따른 터보 차저의 컴프레서 휠 주변 압력 분포 관계를 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a pressure distribution relationship around a compressor wheel of a turbocharger according to the related art.
도 2는 컴프레서 휠의 반경(r) 방향에 따른 부스트 압력(P0), 배면 압력(P1), 센터 하우징 내압(P2)의 관계를 도시한 도면.Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the boost pressure P0, the back pressure P1, and the center housing internal pressure P2 in the radial r direction of the compressor wheel.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터보 차저의 오일 리크 방지장치의 구성을 도시한 도면.3 is a view showing the configuration of the oil leak prevention device of the turbocharger according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 컴프레서 휠의 반경(r) 방향에 따른 부스트 압력(P0), 배면 압력(P1), 센터 하우징 내압(P2)의 관계를 도시한 도면.4 is a view showing the relationship between the boost pressure P0, the back pressure P1, and the center housing internal pressure P2 in the radial direction of the compressor wheel according to the embodiment of the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 터보 차저의 오일 리크 방지장치에 있어서, 상기 터보 차저의 컴프레서 휠 배면에 인접되도록 장착되며, 상기 컴프레서 휠 배면에 인접되는 중심부에 인접되는 위치에 형성되는 관통부를 갖는 백 플레이트와; 상기 관통부에 결합되어 컴프레서 고압단과 연결되어 상기 컴프레서 고압단으로부터 공급되는 압력을 상기 컴프레서 휠 배면으로 안내하는 연결관을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an oil leak prevention apparatus of a turbocharger, which is mounted to be adjacent to a compressor wheel rear surface of the turbocharger, and is formed at a position adjacent to a center adjacent to the compressor wheel rear surface. A back plate having a portion; It is characterized in that it comprises a connecting pipe coupled to the through portion is connected to the compressor high pressure end to guide the pressure supplied from the compressor high pressure end to the compressor wheel back.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrated for the purpose of explanation of the invention and are not meant to limit the invention thereto. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터보 차저의 오일 리크 방지장치의 구성을 설명한다.Referring to Figures 3 and 4 will be described the configuration of the oil leakage preventing device of the turbocharger according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 컴프레서 휠의 반경(r) 방향에 따른 부스트 압력(P0), 배면 압력(P1), 센터 하우징 내압(P2)의 관계를 도시한 도면이다.4 is a view showing a relationship between the boost pressure P0, the back pressure P1, and the center housing internal pressure P2 in the radial direction of the compressor wheel according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예는 터보 차저의 오일 리크 방지장치에 있어서, 백 플레이트(310)(Back Plate), 연결관(320)을 포함하여 구성한다.Embodiment of the present invention, in the oil leakage preventing device of the turbocharger, comprising a back plate 310 (Back Plate), the connection pipe 320 is configured.
백 플레이트(310)는 터보 차저의 컴프레서 휠 장착 공간과 센터 하우징 내압이 작용하는 공간 사이에서 터보 차저의 컴프레서 휠 배면에 인접되도록 장착되며, 컴프레서 휠 배면에 인접되는 중심부에 인접되는 위치에 형성되는 관통부(312)를 갖는다.The back plate 310 is mounted so as to be adjacent to the compressor wheel rear surface of the turbocharger between the compressor wheel mounting space of the turbocharger and the space where the center housing internal pressure acts, and is formed at a position adjacent to the center adjacent to the compressor wheel rear surface. Has a portion 312.
관통부(312)는 도 3에 도시된 바와 같이 터보 차저의 컴프레서 휠 배면에 인접되는 위치에 반구형의 홈(314)을 형성한다.The through portion 312 forms a hemispherical groove 314 in a position adjacent to the compressor wheel rear surface of the turbocharger as shown in FIG.
연결관(320)은 관통부(312)에 결합되어 컴프레서 고압단과 연결되어 컴프레서 고압단으로부터 공급되는 압력을 컴프레서 휠 배면의 중심방향으로 안내하는 기능을 한다.The connection pipe 320 is coupled to the through part 312 and connected to the compressor high pressure end to guide the pressure supplied from the compressor high pressure end toward the center of the compressor wheel rear surface.
연결관(320)은 고압단과 연결할 수 있는 니플로 구성한다.The connector 320 is configured with a nipple that can be connected to the high pressure stage.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 컴프레서 오일 리크 방지를 위해 컴프레서 고압단을 백 플레이트(310)에 형성된 관통부(312) 및 연결관(320)과 연결시켜 컴프레서 휠 배면을 가압한다.As described above, the embodiment of the present invention connects the compressor high pressure end with the through part 312 and the connection pipe 320 formed in the back plate 310 to press the compressor wheel to prevent the compressor oil leak.
이러한 가압동작에 따라 컴프레서 휠 배면에 가해지는 압력(P1)은 상승되어 대기 압력 수준의 센터 하우징 내압(P2 ; ≒대기 압력)과 대등하거나 더 높은 압력이 형성된다.According to this pressurization operation, the pressure P1 applied to the back of the compressor wheel is raised to form a pressure equal to or higher than the center housing internal pressure P2 of the atmospheric pressure level.
이로 인해 센터 하우징의 윤활 오일이 컴프레서 휠 측으로 유출되는 오일 리크 발생 영역을 배제할 수 있다.This makes it possible to exclude the oil leak generating region in which the lubricating oil of the center housing flows out to the compressor wheel side.
가압에 사용된 고압단측 공기는 컴프레서 휠 배면을 빠져나와 다시 고압단으로 흐르므로 공기량의 손실이나 고압의 압력 손실은 미소하다.The high pressure side air used for pressurization exits the back of the compressor wheel and flows back to the high pressure stage, so that the amount of air loss and the pressure loss at high pressure are small.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 터보 차저의 오일 리크 방지장치는 오일 소모 증대를 방지하여 윤활 안정성을 증대시킨다.As described above, the oil leakage preventing device of the turbocharger according to the present invention prevents an increase in oil consumption and increases lubrication stability.
또한, 오일 연소에 의한 배기 오염 물질을 저감시켜 피스톤의 카본 퇴적을 개선시키는 효과가 있다.In addition, there is an effect of improving the carbon deposition of the piston by reducing exhaust pollutants caused by oil combustion.
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