KR20210126811A - Variable geometry turbocharger - Google Patents

Variable geometry turbocharger Download PDF

Info

Publication number
KR20210126811A
KR20210126811A KR1020200043880A KR20200043880A KR20210126811A KR 20210126811 A KR20210126811 A KR 20210126811A KR 1020200043880 A KR1020200043880 A KR 1020200043880A KR 20200043880 A KR20200043880 A KR 20200043880A KR 20210126811 A KR20210126811 A KR 20210126811A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
inlet
turbine wheel
bypass
bypass passage
Prior art date
Application number
KR1020200043880A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양일석
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200043880A priority Critical patent/KR20210126811A/en
Publication of KR20210126811A publication Critical patent/KR20210126811A/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

The present invention relates to a variable geometry turbocharger that reduces the catalyst activation time by preventing a decrease in exhaust temperature during initial cold driving of a vehicle, and improves catalyst purification efficiency by distributing exhaust gas in a form optimized for a catalyst. In the present invention, introduced is the variable geometry turbocharger comprising: a bypass passage having an inlet formed in the front of a turbine wheel and an outlet formed in the rear of the turbine wheel to bypass exhaust gas in the front of the turbine wheel to the rear of the turbine wheel; and a bypass valve installed to open and close at the inlet of the bypass passage, wherein the outlet of the bypass passage is formed to obliquely penetrate the inner surface of the turbine housing.

Description

가변 형상 터보차저{Variable geometry turbocharger}Variable geometry turbocharger

본 발명은 차량의 초기 냉간 주행시, 배기온 저하를 방지하여 촉매 활성화 시간을 단축하는 한편, 배기가스를 촉매에 최적화된 형태로 분포하여 촉매 정화 효율을 향상시키는 가변 형상 터보차저에 관한 것이다.The present invention relates to a variable-shape turbocharger that reduces a catalyst activation time by preventing a decrease in exhaust temperature during initial cold driving of a vehicle, and improves catalyst purification efficiency by distributing exhaust gas in a form optimized for a catalyst.

VGT는 가변 제어식 베인의 각도를 변화시켜 흡입공기량을 제어하는 터보차저로서, 엔진의 속도와 힘에 따라 흡입공기량를 제어하여 과급압력을 제어한다.The VGT is a turbocharger that controls the intake air amount by changing the angle of the variable-controlled vane, and controls the supercharge pressure by controlling the intake air amount according to the speed and power of the engine.

예를 들어, 원형으로 이루어진 컨트롤링의 원주방향을 따라 다수의 베인암 일단이 각각 연결되고, 상기 베인암의 타단에 회전축이 구비되며, 상기 회전축에 베인이 회전 가능하게 연결된다.For example, one end of a plurality of vane arms is respectively connected along the circumferential direction of the control ring made of a circle, the other end of the vane arm is provided with a rotating shaft, and the vane is rotatably connected to the rotating shaft.

즉, 액추에이터의 작동력에 의해 컨트롤링이 회전되면, 상기 컨트롤링에 연결된 베인암이 회전축을 중심으로 회전하면서 회전축에 연결된 베인들이 동시에 원하는 각도만큼 회전하게 된다.That is, when the control ring is rotated by the operating force of the actuator, the vane arms connected to the control ring rotate about the rotation shaft while the vanes connected to the rotation shaft rotate by a desired angle at the same time.

따라서, 엔진의 저 RPM 운전영역의 경우, 베인의 각도 변화를 통해 터빈휠에 배기가스가 유입되는 유로의 단면적을 좁혀 배기가스의 유속을 증가시키고, 이를 통해 터빈의 회전속도를 상승시켜 터보차저의 응답성을 향상시킬 수 있고, 이에 터보랙을 개선하게 된다.Therefore, in the case of the low RPM operating region of the engine, the cross-sectional area of the flow path through which the exhaust gas flows into the turbine wheel is narrowed by changing the angle of the vane to increase the flow speed of the exhaust gas, thereby increasing the rotational speed of the turbine and thus the turbocharger. Responsiveness can be improved, thereby improving turbo lag.

그리고, 엔진의 고 RPM 운전영역에서는 베인의 각도 변화를 통해 배기가스 유로의 단면적을 넓혀 배기유량을 증가시킴으로써, 중고속 운전영역에서 엔진 운전에 필요한 과급압력을 확보할 수 있게 된다.In addition, in the high RPM operation region of the engine, the cross-sectional area of the exhaust gas flow path is increased through the change of the angle of the vane to increase the exhaust flow rate, thereby securing the supercharge pressure required for engine operation in the medium speed operation region.

하지만, 기존에는 초기 냉간 주행시에도 모든 배기가스가 가변 베인과 터빈휠을 통과함으로써 배기가스가 해당 구조물의 금속면 온도에 의해 냉각된다.However, conventionally, all exhaust gases pass through variable vanes and turbine wheels even during initial cold driving, so that the exhaust gases are cooled by the temperature of the metal surface of the structure.

이로 인해, 촉매에 유입되는 배기가스의 온도가 매우 낮아짐으로써, 촉매 활성화 온도에 도달하는 시간이 지연되어 유해 배기가스가 배출될 수 있다.As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst is very low, so that the time to reach the catalyst activation temperature is delayed, and harmful exhaust gas may be discharged.

이 같은 문제를 개선하기 위해, 촉매의 귀금속량을 증대하는 방안을 생각해볼 수 있으나, 이는 과도한 원가 상승으로 이어지는 단점이 있다.In order to solve this problem, a method of increasing the amount of noble metals in the catalyst may be considered, but this has a disadvantage of leading to an excessive increase in cost.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the background art above are only for improving the understanding of the background of the present invention, and should not be taken as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.

KR 10-2018-0124961 AKR 10-2018-0124961 A

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 초기 냉간 주행시, 배기온 저하를 방지하여 촉매 활성화 시간을 단축하는 한편, 배기가스를 촉매에 최적화된 형태로 분포하여 촉매 정화 효율을 향상시키는 가변 형상 터보차저를 제공하는 데 있다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and during the initial cold driving of the vehicle, the catalyst activation time is shortened by preventing the exhaust temperature from lowering, while the exhaust gas is distributed in a form optimized for the catalyst to achieve catalyst purification efficiency An object of the present invention is to provide a variable shape turbocharger that improves the

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 입구부가 터빈휠 전단에 형성되고, 출구부가 터빈휠 후단에 형성되어 터빈휠 전단의 배기가스를 터빈휠 후단으로 바이패스시키는 바이패스통로; 바이패스통로의 입구부에 개폐 가능하게 설치된 바이패스밸브;를 포함하고, 바이패스통로의 출구부가 터빈하우징의 내면에 비스듬하게 관통하는 형상으로 형성될 수 있다.The configuration of the present invention for achieving the above object is, the inlet portion is formed at the front end of the turbine wheel, the outlet is formed at the rear end of the turbine wheel, the bypass passage for bypassing the exhaust gas of the front end of the turbine wheel to the rear end of the turbine wheel; and a bypass valve operably installed at the inlet portion of the bypass passage, and the outlet portion of the bypass passage may be formed in a shape obliquely penetrating the inner surface of the turbine housing.

터빈하우징의 외부에서 연결관부의 일단 및 타단이 입구부와 출구부 사이에 연결되어 바이패스통로를 형성할 수 있다.One end and the other end of the connecting pipe part from the outside of the turbine housing may be connected between the inlet part and the outlet part to form a bypass passage.

입구부가 터빈하우징을 관통하는 형상으로 형성되고; 바이패스밸브는 입구부의 바깥부분에서 스윙플레이트 일단의 회전축을 중심으로 타단이 스윙 회전되어 입구부를 개폐시키도록 구성될 수 있다.The inlet portion is formed in a shape passing through the turbine housing; The bypass valve may be configured to open and close the inlet by swinging the other end around the axis of rotation of one end of the swing plate at the outside of the inlet.

스윙플레이트의 일단이 출구부와 상대적으로 먼 입구부의 일단에 위치하고; 스윙플레이트의 타단이 출구부와 상대적으로 가까운 입구부의 타단에 위치하도록 구성할 수 있다.One end of the swing plate is located at one end of the inlet relatively far from the outlet; The other end of the swing plate may be configured to be located at the other end of the inlet portion relatively close to the outlet portion.

출구부는, 터빈휠에서 배기가스가 토출되는 토출통로의 후단을 향해 경사지게 형성될 수 있다.The outlet portion may be inclined toward the rear end of the discharge passage through which the exhaust gas is discharged from the turbine wheel.

출구부는, 터빈휠에서 배기가스가 토출되는 토출통로의 중심에 대해 편심되게 형성될 수 있다.The outlet portion may be formed eccentrically with respect to the center of the discharge passage through which the exhaust gas is discharged from the turbine wheel.

출구부의 단면적이 그 전단의 바이패스통로 단면적보다 확장되어 형성될 수 있다.The cross-sectional area of the outlet portion may be formed to be larger than the cross-sectional area of the bypass passage at the front end thereof.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 초기 냉간 주행시, 고온의 배기가스 중 일부 배기가스를 터빈휠 후단으로 우회시켜 고온의 배기가스를 촉매에 유입시키게 됨으로써, 촉매 활성화 온도에 빠르게 도달하여 초기 냉간 주행과정에서 유해 배기가스가 배출되는 것을 방지하는 효과가 있다.Through the above-described problem-solving means, the present invention provides a method of diverting some of the high-temperature exhaust gases to the rear end of the turbine wheel during the initial cold driving of the vehicle to introduce the high-temperature exhaust gas into the catalyst, thereby rapidly reaching the catalyst activation temperature. It has the effect of preventing harmful exhaust gas from being emitted during the initial cold driving process.

아울러, 터빈하우징에 연결되는 출구부의 토출방향을 변화시켜 바이패스통로를 통해 배출되는 우회 배기가스와 터빈휠에서 토출되는 메인 배기가스 간의 유동간섭을 최소화시키게 됨으로써, 배압을 저감시켜 터빈의 성능을 개선하는 것은 물론, 배기가스가 촉매에 최적화된 형태로 분포되어 촉매의 정화 효율을 향상시키는 효과도 있다.In addition, by changing the discharge direction of the outlet connected to the turbine housing, flow interference between the bypass exhaust gas discharged through the bypass passage and the main exhaust gas discharged from the turbine wheel is minimized, thereby reducing the back pressure and improving the performance of the turbine Of course, the exhaust gas is distributed in an optimized form for the catalyst, so that there is an effect of improving the purification efficiency of the catalyst.

도 1 및 도 2는 본 발명에서 터보차저 외부에 형성된 바이패스통로를 일부 절개하여 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 바이패스밸브의 설치 위치와 함께, 유입통로 내에서의 배기가스 유동경로를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 바이패스밸브의 구성 및 작동관계를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 출구부의 제1실시예 구성을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 출구부의 제2실시예 구성을 설명하기 위한 도면.1 and 2 are views illustrating a partially cutaway view of a bypass passage formed outside a turbocharger in the present invention.
3 and 4 are views for explaining the exhaust gas flow path in the inlet passage, together with the installation position of the bypass valve according to the present invention.
5 is a view for explaining the configuration and operating relationship of the bypass valve according to the present invention.
6 is a view for explaining the configuration of the first embodiment of the outlet according to the present invention.
7 is a view for explaining the configuration of the second embodiment of the outlet according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1과 도 2는 본 발명에서 터보차저 외부에 형성된 바이패스통로(Pby)를 일부 절개하여 도시한 도면이다.1 and 2 are views illustrating a partially cutaway view of the bypass passage Pby formed outside the turbocharger in the present invention.

도면을 참조하면, 먼저 바이패스통로(Pby)는 입구부(11)가 터빈휠의 전단에 형성되고, 출구부(13)가 터빈휠의 후단에 형성되어 터빈휠 전단의 배기가스가 바이패스통로(Pby)를 통해 터빈휠 후단으로 바이패스될 수 있다.Referring to the drawings, first, in the bypass passage Pby, the inlet 11 is formed at the front end of the turbine wheel, and the outlet 13 is formed at the rear end of the turbine wheel so that exhaust gas from the front end of the turbine wheel is bypassed. It can be bypassed to the rear end of the turbine wheel through (Pby).

바이패스밸브(20)는 바이패스통로(Pby)의 입구부(11)에 개폐 가능하게 설치되어, 바이패스통로(Pby)의 개방량을 조절하고, 이에 터빈휠에 유입되는 배기가스 중 일부를 바이패스통로(Pby)에 선택적으로 통과시켜 터빈휠을 우회시키게 된다.The bypass valve 20 is installed so as to be opened and closed at the inlet 11 of the bypass passage Pby, adjusts the amount of opening of the bypass passage Pby, and removes some of the exhaust gas flowing into the turbine wheel. By selectively passing it through the bypass passage (Pby), the turbine wheel is bypassed.

더불어, 상기 바이패스통로(Pby)의 출구부(13)는 터빈하우징(10)의 내면에 비스듬하게 관통하는 형상으로 형성되는 구조가 된다.In addition, the outlet portion 13 of the bypass passage (Pby) has a structure formed in a shape obliquely penetrating the inner surface of the turbine housing (10).

즉, 차량의 초기 냉간 주행시, 바이패스밸브(20)를 열게 되면 터빈하우징(10)에 유입되는 고온의 배기가스 중 일부 배기가스가 바이패스통로(Pby)를 통해 터빈휠 후단으로 우회된다. 따라서, 고온의 배기가스가 촉매(30)에 유입됨으로써, 촉매(30) 활성화 온도에 빠르게 도달하게 되어 초기 냉간 주행과정에서 유해 배기가스가 배출되는 것을 방지하게 된다.That is, when the bypass valve 20 is opened during the initial cold driving of the vehicle, some of the high-temperature exhaust gas flowing into the turbine housing 10 is diverted to the rear end of the turbine wheel through the bypass passage Pby. Therefore, the high-temperature exhaust gas flows into the catalyst 30, so that the catalyst 30 activation temperature is quickly reached, thereby preventing the harmful exhaust gas from being discharged during the initial cold driving process.

아울러, 터빈하우징(10)에 연결되는 출구부(13)의 토출방향을 변형함으로써, 바이패스통로(Pby)를 통해 배출되는 우회 배기가스가 터빈휠에서 토출되는 메인 배기가스의 유동간섭을 일으키는 것을 최소화시키게 된다.In addition, by changing the discharge direction of the outlet portion 13 connected to the turbine housing 10, the bypass exhaust gas discharged through the bypass passage (Pby) causes the flow interference of the main exhaust gas discharged from the turbine wheel. will be minimized

더불어, 바이패스밸브(20)가 바이패스통로(Pby)의 입구부(11)에 설치됨으로써, 터빈하우징(10)에 유입되는 배기가스 온도가 바이패스통로(Pby) 내의 배기가스 온도에 영향을 받지 않게 되고, 이에 터빈하우징(10)에 유입되는 고온의 배기가스 온도를 안정적으로 유지하면서 터빈휠에 제공할 수 있게 된다.In addition, since the bypass valve 20 is installed at the inlet 11 of the bypass passage Pby, the exhaust gas temperature flowing into the turbine housing 10 affects the exhaust gas temperature in the bypass passage Pby. It is not received, and thus, it is possible to provide the turbine wheel while stably maintaining the temperature of the high-temperature exhaust gas flowing into the turbine housing 10 .

또한, 바이패스밸브(20)가 바이패스통로(Pby)의 입구부(11)에 설치됨으로써, 바이패스밸브(20)가 출구부(13)에 설치된 구조 대비하여 터빈휠 전단의 유입통로(Pin) 체적이 감소되고, 이로 인해 터빈휠에 유입되는 에너지 손실을 최소화시키게 된다. 즉, 터빈휠 전단의 유입통로(Pin)의 체적이 과다한 경우 터빈휠에 유입되는 에너지가 감소되어 터빈휠의 효율이 저하되기 때문이다.In addition, since the bypass valve 20 is installed in the inlet 11 of the bypass passage Pby, the bypass valve 20 is installed in the outlet 13 in comparison to the inlet passage Pin of the front end of the turbine wheel. ) volume is reduced, thereby minimizing the energy loss flowing into the turbine wheel. That is, when the volume of the inlet passage (Pin) at the front end of the turbine wheel is excessive, energy flowing into the turbine wheel is reduced, and thus the efficiency of the turbine wheel is reduced.

아울러, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 터빈하우징(10)의 외부에서 연결관부(15)의 일단 및 타단이 입구부(11)와 출구부(13) 사이에 연결되어 바이패스통로(Pby)를 형성하도록 구성이 된다.In addition, referring to FIGS. 1 and 2 , in the present invention, one end and the other end of the connecting pipe part 15 from the outside of the turbine housing 10 are connected between the inlet part 11 and the outlet part 13 to bypass passage. It is configured to form (Pby).

즉, 연결관부(15)가 터빈하우징(10)의 외부에 구비됨으로써, 터빈하우징(10) 내의 배기가스의 유동 흐름을 저해하지 않게 된다.That is, since the connecting pipe part 15 is provided outside the turbine housing 10 , the flow flow of the exhaust gas in the turbine housing 10 is not inhibited.

한편, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 바이패스밸브(20)의 설치 위치와 함께, 유입통로(Pin) 내에서의 배기가스 유동경로를 설명하기 위한 도면이다.On the other hand, Figures 3 and 4 are views for explaining the exhaust gas flow path in the inlet passage (Pin) together with the installation position of the bypass valve 20 according to the present invention.

도면을 참조하면, 바이패스통로(Pby)의 입구부(11)가 터빈휠 전단의 터빈하우징(10)을 관통하는 형상으로 형성된다.Referring to the drawings, the inlet 11 of the bypass passage Pby is formed in a shape passing through the turbine housing 10 at the front end of the turbine wheel.

그리고, 바이패스밸브(20)는 상기 바이패스통로(Pby)의 입구부(11)의 바깥부분에서 스윙플레이트(29)가 그 일단의 회전축을 중심으로 타단이 스윙 회전되어 입구부(11)를 개폐시키도록 구성이 된다.In addition, the bypass valve 20 swings and rotates the other end about the rotation axis of one end of the swing plate 29 at the outer part of the inlet 11 of the bypass passage Pby to close the inlet 11 . It is configured to open and close.

즉, 입구부(11)의 홀을 기준으로 터빈하우징(10)의 바깥에 스윙플레이트(29)가 설치됨으로써, 터빈하우징(10) 내에서 스윙플레이트(29)가 간섭되지 않게 되고, 이에 배기가스의 유동 흐름을 저해하지 않아, 배기가스를 터빈휠에 안정적으로 공급할 수 있게 된다.That is, since the swing plate 29 is installed on the outside of the turbine housing 10 based on the hole of the inlet 11 , the swing plate 29 does not interfere in the turbine housing 10 , and thus the exhaust gas It does not impede the flow of the exhaust gas, so that the exhaust gas can be stably supplied to the turbine wheel.

더불어, 스윙플레이트(29)의 일단이 출구부(13)와 상대적으로 먼 입구부(11)의 일단에 위치하고, 스윙플레이트(29)의 타단이 출구부(13)와 상대적으로 가까운 입구부(11)의 타단에 위치하도록 구성이 된다.In addition, one end of the swing plate 29 is located at one end of the inlet portion 11 relatively far from the outlet portion 13 , and the other end of the swing plate 29 is located at the inlet portion 11 relatively close to the outlet portion 13 . ) is configured to be located at the other end of the

즉, 스윙플레이트(29)의 회전축이 입구부(11)를 기준으로 출구부(13)와 멀리 있는 쪽에 결합되고, 입구부(11)의 개방을 위해 스윙 작동되는 스윙플레이트(29)의 타단이 출구부(13)를 향해 위치하게 됨으로써, 입구부(11)에 유입되는 배기가스가 스윙플레이트(29)에 간섭되지 않고 바이패스통로(Pby)를 통해 토출될 수 있게 되고, 이에 우회 배기가스의 유동 흐름을 개선하게 된다.That is, the rotation shaft of the swing plate 29 is coupled to the far side from the outlet 13 with respect to the inlet 11 , and the other end of the swing plate 29 swing-operated to open the inlet 11 is By being positioned toward the outlet part 13, the exhaust gas flowing into the inlet part 11 can be discharged through the bypass passage Pby without interfering with the swing plate 29, and thereby flow will be improved.

특히, 스윙플레이트(29)의 작동에 따른 바이패스밸브(20)가 입구부(11)에 설치됨으로써, 스윙플레이트(29)의 열림각에 의한 배기가스의 촉매(30) 분포 영향을 최소화시키게 된다. In particular, since the bypass valve 20 according to the operation of the swing plate 29 is installed in the inlet part 11 , the influence on the distribution of the catalyst 30 of the exhaust gas by the opening angle of the swing plate 29 is minimized. .

즉, 만일 스윙플레이트(29)가 출구부(13)에 설치되면, 스윙플레이트(29)의 개방에 따라 배기가스를 우회시킬 수 있기는 하지만, 스윙플레이트(29)의 개방면적이 바이패스통로(Pby)의 단면적보다 상대적으로 좁기 때문에 바이패스통로(Pby)에서 토출되는 배기가스의 유속이 빨라지게 되면서 촉매(30)의 특정 부분에 우회 배기가스가 집중된다. 따라서, 촉매(30) 담체 표면의 배기가스의 유동균일도가 감소되어, 촉매(30) 정화효율이 떨어질 수 있는 문제가 있다.That is, if the swing plate 29 is installed in the outlet part 13, the exhaust gas can be bypassed according to the opening of the swing plate 29, but the open area of the swing plate 29 is the bypass passage ( Since the cross-sectional area of Pby is relatively narrow, the flow rate of the exhaust gas discharged from the bypass passage Pby is increased, and the bypass exhaust gas is concentrated in a specific portion of the catalyst 30 . Accordingly, there is a problem that the flow uniformity of the exhaust gas on the surface of the catalyst 30 carrier is reduced, so that the purification efficiency of the catalyst 30 may be lowered.

참고로, 상기 바이패스밸브(20)는 웨이스트게이트 밸브와 유사하게 구성이 가능한 것으로, 도 5를 참조하여 간략하게 설명하면 진공 또는 전동식의 액추에이터(21)에 액추에이터로드(23)의 일단이 결합되어, 액추에이터로드(23)에 작동력을 제공한다.For reference, the bypass valve 20 can be configured similarly to the wastegate valve. Briefly described with reference to FIG. 5 , one end of the actuator rod 23 is coupled to the vacuum or electric actuator 21 . , to provide an actuating force to the actuator rod 23 .

그리고, 상기 액추에이터로드(23)의 타단이 레버(25)의 일단에 결합되고, 레버(25)의 타단이 스윙플레이트(29)의 회전축이 되는 스핀들(27)의 일단에 결합되어, 액추에이터로드(23)에서 전달되는 직선 방향의 작동력이 레버(25)를 통해 회전방향의 작동력으로 변경되어 스핀들(27)을 회전시키게 된다.And, the other end of the actuator rod 23 is coupled to one end of the lever 25, and the other end of the lever 25 is coupled to one end of the spindle 27 which is the rotation shaft of the swing plate 29, the actuator rod ( 23) is changed to an operating force in the rotational direction through the lever 25 to rotate the spindle 27.

이때에, 상기 스핀들(27)의 타단은 스윙플레이트(29)의 일단에 결합됨으로써, 상기 스핀들(27)의 회전 작동에 따라 스윙플레이트(29)가 함께 회전 작동될 수 있게 된다.At this time, the other end of the spindle 27 is coupled to one end of the swing plate 29 , so that the swing plate 29 can be rotated together according to the rotation operation of the spindle 27 .

그리고, 상기 스윙플레이트(29)가 입구부(11) 외부에 설치될 수 있도록 입구부(11)와 마주하는 터빈하우징(10) 부분이 개방된 형태로 제조될 수 있고, 이에 스윙플레이트(29)의 장착 후에 그 개방된 부분을 덮는 형상으로 커버가 용접 접합될 수 있다.In addition, a portion of the turbine housing 10 facing the inlet 11 may be manufactured in an open form so that the swing plate 29 can be installed outside the inlet 11 , and thus the swing plate 29 . After the mounting of the cover, the cover can be welded in a shape covering the open portion.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 출구부(13)의 제1실시예 구성을 설명하기 위한 도면이다.On the other hand, Figure 6 is a view for explaining the configuration of the first embodiment of the outlet portion 13 according to the present invention.

도면을 참조하면, 출구부(13)는, 터빈휠에서 배기가스가 토출되는 토출통로(Pout)의 후단을 향해 경사지게 형성될 수 있다.Referring to the drawings, the outlet portion 13 may be inclined toward the rear end of the discharge passage Pout through which exhaust gas is discharged from the turbine wheel.

즉, 출구부(13)의 각도가 터빈하우징(10)의 후단을 향하도록 형성됨으로써, 출구부(13)를 통해 토출되는 우회 배기가스가 터빈휠에서 토출되는 배기가스의 유동 흐름을 간섭하지 않게 되는바, 배압을 저감시켜 터빈의 성능을 개선하는 것은 물론, 배기가스가 촉매(30)에 최적화된 형태로 분포되어 촉매(30)의 정화 효율을 향상시키게 된다.That is, the angle of the outlet portion 13 is formed to face the rear end of the turbine housing 10 so that the bypass exhaust gas discharged through the outlet portion 13 does not interfere with the flow flow of the exhaust gas discharged from the turbine wheel. As a result, the performance of the turbine is improved by reducing the back pressure, and the exhaust gas is distributed in an optimized form to the catalyst 30 to improve the purification efficiency of the catalyst 30 .

도 7은 본 발명에 따른 출구부(13)의 제2실시예 구성을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the configuration of the second embodiment of the outlet portion 13 according to the present invention.

도면을 참조하면, 출구부(13)는, 터빈휠에서 배기가스가 토출되는 토출통로(Pout)의 중심에 대해 편심되게 형성될 수 있다.Referring to the drawings, the outlet portion 13 may be formed eccentrically with respect to the center of the discharge passage Pout through which exhaust gas is discharged from the turbine wheel.

즉, 출구부(13)에서 토출되는 우회 배기가스가 터빈하우징(10)의 내벽면을 타고 회전하여 스월(swirl)을 유도하게 됨으로써, 우회 배기가스가 터빈휠에서 토출되는 메인 배기가스와 잘 혼합되면서 배기가스의 유속을 저감시키고, 이에 촉매(30) 담체 표면에 유입되는 배기가스의 균일도를 향상시켜 촉매(30) 정화 효율을 향상시키게 된다.That is, the bypass exhaust gas discharged from the outlet part 13 rotates along the inner wall surface of the turbine housing 10 to induce a swirl, so that the bypass exhaust gas is well mixed with the main exhaust gas discharged from the turbine wheel. As a result, the flow rate of the exhaust gas is reduced, thereby improving the uniformity of the exhaust gas flowing into the catalyst 30 carrier surface, thereby improving the catalyst 30 purification efficiency.

더불어, 상기 출구부(13)의 단면적이 그 전단의 바이패스통로(Pby) 단면적보다 확장되어 형성된 구조가 된다.In addition, the cross-sectional area of the outlet portion 13 is formed by expanding the cross-sectional area of the bypass passage Pby at the front end thereof.

즉, 출구부(13) 끝단의 개구 단면적이 확장된 형상으로 형성됨으로써, 출구부(13)를 통해 토출되는 우회 배기가스의 유속이 저감되어 토출통로(Pout) 내에서 확산되어 분포되고, 이에 촉매(30)에 유입되는 배기가스의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.That is, since the cross-sectional area of the opening at the end of the outlet portion 13 is expanded, the flow rate of the bypass exhaust gas discharged through the outlet portion 13 is reduced and spread and distributed in the discharge passage Pout, and thus the catalyst It becomes possible to further improve the uniformity of the exhaust gas flowing into (30).

상술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 초기 냉간 주행시, 고온의 배기가스 중 일부 배기가스를 터빈휠 후단으로 우회시켜 고온의 배기가스를 촉매(30)에 유입시키게 됨으로써, 촉매(30) 활성화 온도에 빠르게 도달하여 초기 냉간 주행과정에서 유해 배기가스가 배출되는 것을 방지하게 된다.As described above, in the present invention, during the initial cold driving of the vehicle, some of the high-temperature exhaust gas is diverted to the rear end of the turbine wheel to introduce the high-temperature exhaust gas into the catalyst 30, so that the catalyst 30 is activated at the activation temperature. It arrives quickly and prevents harmful exhaust gases from being emitted during the initial cold driving process.

아울러, 터빈하우징(10)에 연결되는 출구부(13)의 토출방향을 변화시켜 바이패스통로(Pby)를 통해 배출되는 우회 배기가스와 터빈휠에서 토출되는 메인 배기가스 간의 유동간섭을 최소화시키게 됨으로써, 배압을 저감시켜 터빈의 성능을 개선하는 것은 물론, 배기가스가 촉매(30)에 최적화된 형태로 분포되어 촉매(30)의 정화 효율을 향상시키게 된다.In addition, flow interference between the bypass exhaust gas discharged through the bypass passage Pby and the main exhaust gas discharged from the turbine wheel by changing the discharge direction of the outlet portion 13 connected to the turbine housing 10 is minimized. , the back pressure is reduced to improve the performance of the turbine, and the exhaust gas is distributed in an optimized form to the catalyst 30 , thereby improving the purification efficiency of the catalyst 30 .

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.On the other hand, although the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims. .

10 : 터빈하우징
11 : 입구부
13 : 출구부
15 : 연결관부
20 : 바이패스밸브
21 : 액추에이터
23 : 액추에이터로드
25 : 레버
27 : 스핀들
29 : 스윙플레이트
30 : 촉매
Pby : 바이패스통로
Pin : 유입통로
Pout : 토출통로10: turbine housing
11: inlet part
13: exit
15: connector part
20: bypass valve
21 : actuator
23 : actuator rod
25 : lever
27 : Spindle
29: swing plate
30: catalyst
Pby: bypass passage
Pin: inlet
Pout: discharge passage

Claims (7)

입구부가 터빈휠 전단에 형성되고, 출구부가 터빈휠 후단에 형성되어 터빈휠 전단의 배기가스를 터빈휠 후단으로 바이패스시키는 바이패스통로;
바이패스통로의 입구부에 개폐 가능하게 설치된 바이패스밸브;를 포함하고,
바이패스통로의 출구부가 터빈하우징의 내면에 비스듬하게 관통하는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저.a bypass passage in which the inlet is formed at the front end of the turbine wheel and the outlet is formed at the rear end of the turbine wheel to bypass the exhaust gas from the front end of the turbine wheel to the rear end of the turbine wheel;
Including; a bypass valve installed so as to be able to open and close at the inlet of the bypass passage;
A variable shape turbocharger, characterized in that the outlet portion of the bypass passage is formed in a shape obliquely penetrating the inner surface of the turbine housing. 청구항 1에 있어서,
터빈하우징의 외부에서 연결관부의 일단 및 타단이 입구부와 출구부 사이에 연결되어 바이패스통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저.The method according to claim 1,
A variable shape turbocharger, characterized in that one end and the other end of the connection pipe part are connected between the inlet part and the outlet part from the outside of the turbine housing to form a bypass passage. 청구항 1에 있어서,
입구부가 터빈하우징을 관통하는 형상으로 형성되고;
바이패스밸브는 입구부의 바깥부분에서 스윙플레이트 일단의 회전축을 중심으로 타단이 스윙 회전되어 입구부를 개폐시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저.The method according to claim 1,
The inlet portion is formed in a shape penetrating the turbine housing;
The bypass valve is a variable shape turbocharger, characterized in that the other end is swing-rotated around the rotation axis of one end of the swing plate at the outer part of the inlet to open and close the inlet. 청구항 3에 있어서,
스윙플레이트의 일단이 출구부와 상대적으로 먼 입구부의 일단에 위치하고;
스윙플레이트의 타단이 출구부와 상대적으로 가까운 입구부의 타단에 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저.4. The method according to claim 3,
One end of the swing plate is located at one end of the inlet portion relatively far from the outlet portion;
A variable shape turbocharger, characterized in that the other end of the swing plate is located at the other end of the inlet portion relatively close to the outlet portion. 청구항 1에 있어서,
출구부는, 터빈휠에서 배기가스가 토출되는 토출통로의 후단을 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저.The method according to claim 1,
The outlet portion is a variable shape turbocharger, characterized in that it is inclined toward the rear end of the discharge passage through which exhaust gas is discharged from the turbine wheel. 청구항 1에 있어서,
출구부는, 터빈휠에서 배기가스가 토출되는 토출통로의 중심에 대해 편심되게 형성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저.The method according to claim 1,
The outlet part is a variable shape turbocharger, characterized in that it is formed eccentrically with respect to the center of the discharge passage through which the exhaust gas is discharged from the turbine wheel. 청구항 1에 있어서,
출구부의 단면적이 그 전단의 바이패스통로 단면적보다 확장되어 형성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 터보차저.The method according to claim 1,
A variable shape turbocharger, characterized in that the cross-sectional area of the outlet portion is formed to be larger than the cross-sectional area of the bypass passage at the front end thereof.
KR1020200043880A 2020-04-10 2020-04-10 Variable geometry turbocharger KR20210126811A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200043880A KR20210126811A (en) 2020-04-10 2020-04-10 Variable geometry turbocharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200043880A KR20210126811A (en) 2020-04-10 2020-04-10 Variable geometry turbocharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210126811A true KR20210126811A (en) 2021-10-21

Family

ID=78268854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200043880A KR20210126811A (en) 2020-04-10 2020-04-10 Variable geometry turbocharger

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210126811A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180124961A (en) 2016-03-24 2018-11-21 보르그워너 인코퍼레이티드 Variable geometry turbocharger

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180124961A (en) 2016-03-24 2018-11-21 보르그워너 인코퍼레이티드 Variable geometry turbocharger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8281588B2 (en) Turbomachine system and turbine therefor
US8585355B2 (en) Simplified variable geometry turbocharger with sliding gate and multiple volutes
US10294856B2 (en) VTG turbocharger with wastegate controlled by a common actuator
US4512714A (en) Variable flow turbine
JP4797788B2 (en) Turbocharger
US7073334B2 (en) Variable exhaust gas turbocharger
US9726074B2 (en) Turbocharger integrated valve unit
JP2005530959A (en) Variable geometry turbocharger with internal bypass exhaust gas flow
US20090151350A1 (en) Variable Flow Turbocharger
JPH0765515B2 (en) Vortex casing type turbine device
KR20170088893A (en) Turbocharger turbine stage valves controlled by a single actuator
WO2015066102A1 (en) Turbine with variable inlet cross-sectional area
WO2012016366A1 (en) Pulse flow-channel-variable turbine device
JP2005519219A (en) Improved vanes for use with variable form turbochargers
KR20210126811A (en) Variable geometry turbocharger
JP2007192130A (en) Turbocharger
JP4415447B2 (en) Variable capacity turbocharger
KR102585747B1 (en) Vgt for vehicle
JP3377172B2 (en) Variable vane type turbocharger
US11536192B2 (en) Rotary turbine bypass valve
JP4407262B2 (en) Supercharger compressor with surge suppression means
JP2007192124A (en) Turbocharger
CN217327494U (en) Rotary turbine bypass valve and turbocharger
JP4556369B2 (en) Variable capacity turbocharger
JPH11280483A (en) Variable capacity turbocharger