KR101962491B1 - Air intake system for improving engine performance on low temperature climate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡기의 온도가 지나치게 낮아 연소실내 연소 최고압력이 엔진 내구한도보다 커지는 것을 방지하여 극저온 조건에서도 내구한도 내에서 엔진의 정격부하까지 운전할 수 있도록 하는 저온에서의 엔진 성능향상을 위한 흡기계에 관한 것이다. 본 발명에 따른 흡기계는, 배기가스의 에너지를 이용하여 터빈(4a)을 회전시켜 압축기(4b)를 구동하는 터보차저(4)가 배기관로(2a)에 설치되고, 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구에 에어클리너로부터 공기 도입관로(6a)가 연결되고, 압축기(4b)의 출구에는 엔진의 연소실로 연결되는 흡기관로(6b)가 연장되며, 상기 흡기관로(6b)에 공기냉각기(8)가 설치되는 흡기계에 있어서, 상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 출구의 흡기관로(6b)에 압축공기 회수관(30)을 연장하여 상기 에어클리너 하류이면서 상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구 사이의 공기 도입관로(6a)에 접속하고, 상기 압축공기 회수관(30)의 도중에 블로우 오프 밸브(40)를 설치하여, 상기 블로우 오프 밸브(40)의 조절에 의해 상기 터보차저(4)를 나와 연소실로 들어가는 압축공기의 일부를 공기 도입관로(6a)로 회수하여 공기 도입관로(6a)를 흐르는 공기와 혼합시켜 터보차저(4)의 압축기(4b)로 다시 들여보내도록 한다.The present invention relates to an intake system for improving engine performance at a low temperature, in which the intake air temperature is excessively low to prevent the maximum combustion pressure in the combustion chamber from exceeding the engine endurance limit, . The intake system according to the present invention includes a turbocharger 4 that rotates a turbine 4a using the energy of exhaust gas to drive the compressor 4b and is provided in an exhaust pipe 2a, An air intake conduit 6a is connected to the inlet of the compressor 4b and an intake conduit 6b connected to the combustion chamber of the engine is connected to the outlet of the compressor 4b. The turbocharger 4 is provided with an air cooler 8. The turbocharger 4 is provided with a compressed air return pipe 30 extending to the intake path 6b at the outlet of the compressor 4b, Off valve 40 is provided in the middle of the compressed air return pipe 30 and connected to the air inlet duct 6a between the inlet of the compressor 4b of the charger 4 and the blow- A part of the compressed air coming out of the turbocharger 4 into the combustion chamber is regenerated by the air introduction duct 6a And flowing the mixture over the air introduction pipe (6a) so that the air to be let back to the compressor (4b) of the turbocharger (4).

Figure R1020140099599
Figure R1020140099599

Description

저온에서의 엔진 성능 향상을 위한 흡기계 및 그것의 운전 방법{AIR INTAKE SYSTEM FOR IMPROVING ENGINE PERFORMANCE ON LOW TEMPERATURE CLIMATE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an intake system for improving engine performance at low temperatures,

본 발명은 엔진의 흡기계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡기의 온도가 지나치게 낮아 연소실 내의 연소 최고압력이 엔진 내구한도보다 커지는 것을 방지하여 극저온 조건에서도 내구한도 내에서 엔진의 정격부하까지 운전할 수 있도록 하는 저온에서의 엔진 성능 향상을 위한 흡기계에 관한 것이다.
The present invention relates to an intake system of an engine, and more particularly, to an intake system of an engine, in which the intake air temperature is excessively low to prevent the maximum combustion pressure in the combustion chamber from exceeding the engine endurance limit, To an intake system for improving engine performance at low temperatures.

예를 들어, 북극해 지역과 같이 대기온도가 낮은 지역에 설치되거나 해양에서 오랜 기간 체류하면서 원유나 가스를 채굴하는 해양 플랜트 설비 또는 부유식 해상 구조물의 동력원, 육상 플랜트 설비의 발전시설에 설치되는 엔진(내연기관)은, 매우 낮은 외부 공기 온도에 대비하여 엔진 성능을 유지하여야 하고 동결 등에 대해서도 대비하여야 한다.For example, it may be installed in an offshore plant facility or a floating offshore structure where it is installed in an area with low atmospheric temperature such as the Arctic Ocean, Internal combustion engine) must maintain engine performance against very low outside air temperatures and be prepared for freezing etc.

도 1에는 터보차저를 구비하는 엔진의 흡기계에 관한 계통도이다.1 is a flow diagram of an intake system of an engine provided with a turbocharger.

도 1을 참조하면, 엔진으로부터 연소후 배기가스를 배출하기 위한 배기관로(2a)에는 터보차저(4)가 설치된다. 터보차저(4)는, 터빈(4a)과 압축기(4b)로 이루어지고, 터빈(4a)의 출구에는 배출관로(2b)가 연결되며, 압축기(4b)의 입구에는 야드(yard)에 설치된 에어클리너로부터 공기 도입관로(6a)가 연결되고, 압축기(4b)의 출구에는 엔진의 연소실로 연결되는 흡기관로(6b)가 연장된다. 흡기관로(6b)에는 공기냉각기(8)가 설치되며, 공기냉각기(8)의 상류에는 비상정지 밸브(10)및 그것을 구동하기 위한 액추에이터(12)가 설치된다.Referring to Fig. 1, a turbocharger 4 is installed in an exhaust pipe passage 2a for exhausting exhaust gas after combustion from an engine. The turbocharger 4 is composed of a turbine 4a and a compressor 4b. A discharge pipe 2b is connected to the outlet of the turbine 4a. An inlet of the compressor 4b is connected to the inlet of the compressor 4b. An air introduction duct 6a is connected from the cleaner and an intake duct passage 6b connected to the combustion chamber of the engine is extended to the outlet of the compressor 4b. An air cooler 8 is installed in the intake path 6b and an emergency stop valve 10 and an actuator 12 for driving the emergency stop valve 10 are installed upstream of the air cooler 8. [

이러한 흡기계를 가지는 엔진에 있어서, 엔진의 배기가스는 배기관로(2a)를 통해 터보차저(4)로 들어가 터빈(4a)을 회전시킨 후 배출관로(2b)를 통해 외기로 빠져나간다.In the engine having such an intake system, the exhaust gas of the engine enters the turbocharger 4 through the exhaust pipe 2a, rotates the turbine 4a, and then exits through the exhaust pipe 2b to the outside air.

배기가스에 의한 터빈(4a)의 회전에 의해 압축기(4b)가 구동되고, 압축기(4b)의 구동에 의해 에어클리너로부터 유입된 도입공기는 고압으로 압축된 후, 흡기관로(6b)를 통과하여 엔진의 연소실로 들어가는데, 그 과정에서 공기냉각기(8)에 의해 냉각된 후 연소실로 유입된다.The compressor 4b is driven by the rotation of the turbine 4a by the exhaust gas and the introduced air introduced from the air cleaner by the drive of the compressor 4b is compressed to a high pressure and then passes through the intake path 6b And enters the combustion chamber of the engine, in the process being cooled by the air cooler 8 and then entering the combustion chamber.

이러한 엔진의 흡기계는, 본래 터보차저에서 흡기(흡입공기)를 압축함과 함께, 압축된 흡기를 공기냉각기를 통해 냉각시켜 연소실로 공급되는 흡기의 밀도를 극대화하여 출력을 향상시키기 위한 것이다.The intake system of such an engine is intended to compress the intake air (intake air) inherently in the turbocharger and to cool the compressed intake air through the air cooler to maximize the density of the intake air supplied to the combustion chamber to improve the output.

그런데, 대기 온도가 낮은 북극해 지역과 같은 극저온 조건에서 엔진을 운전할 경우에는, 야드의 에어클리너로부터 유입되는 도입공기는 매우 낮은 온도로 인해 높은 공기밀도를 가지기 때문에 터보차저 후단의 압축공기의 밀도가 지나치게 상승하게 된다.However, when the engine is operated in a cryogenic condition such as the Arctic region where the atmospheric temperature is low, the air introduced from the air cleaner of the yard has a high air density due to a very low temperature, so that the density of the compressed air at the rear end of the turbocharger is excessively high .

이에 따라 연소실 내의 연소 최고압력(peak pressure)이 지나치게 상승하여 엔진의 물리적인 내구한도를 넘어서는 위험을 초래하게 된다.
As a result, the peak combustion pressure in the combustion chamber rises excessively, resulting in a risk of exceeding the physical endurance limit of the engine.

공개특허공보 공개번호 제10-2006-0069900호Published Patent Publication No. 10-2006-0069900 공개특허공보 공개번호 제10-1998-0044460호Published Patent Publication No. 10-1998-0044460 등록특허공보 등록번호 제10-0247411호Patent Registration No. 10-0247411

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 북극해와 같이 외기 온도가 매우 낮은 극저온 지역에서 운전할 때에 터보차저를 통과한 압축공기의 높은 공기밀도에 의해 연소 최고압력이 엔진의 내구한도보다 커지는 것을 방지하여 극저온 조건에서도 내구한도 내에서 엔진의 정격부하까지 운전할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell system that is operated in a cryogenic temperature region where the outside air temperature is very low, And it is an object of the present invention to be able to operate up to the rated load of the engine within the durability limit even in a cryogenic condition.

본 발명의 상술한 목적은, 배기가스의 에너지를 이용하여 터빈(4a)을 회전시켜 압축기(4b)를 구동하는 터보차저(4)가 배기관로(2a)에 설치되고, 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구에 에어클리너로부터 공기 도입관로(6a)가 연결되고, 압축기(4b)의 출구에는 엔진의 연소실로 연결되는 흡기관로(6b)가 연장되며, 상기 흡기관로(6b)에 공기냉각기(8)가 설치되는 흡기계에 있어서, 상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 출구의 흡기관로(6b)에 압축공기 회수관(30)을 연장하여 상기 에어클리너 하류이면서 상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구 사이의 공기 도입관로(6a)에 접속하고, 상기 압축공기 회수관(30)의 도중에 블로우 오프 밸브(40)를 설치하여, 상기 블로우 오프 밸브(40)의 조절에 의해 상기 터보차저(4)를 나와 연소실로 들어가는 압축공기의 일부를 공기 도입관로(6a)로 회수하여 공기 도입관로(6a)를 흐르는 공기와 혼합시켜 터보차저(4)의 압축기(4b)로 다시 들여보내도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡기계를 제공함으로써 달성된다.The above-described object of the present invention is achieved by a turbocharger (4) for rotating a turbine (4a) using energy of exhaust gas to drive a compressor (4b) An air intake conduit 6a is connected to the inlet of the compressor 4b and an intake conduit 6b connected to the combustion chamber of the engine is connected to the outlet of the compressor 4b. The turbocharger 4 is provided with an air cooler 8. The turbocharger 4 is provided with a compressed air return pipe 30 extending to the intake path 6b at the outlet of the compressor 4b, Off valve 40 is provided in the middle of the compressed air return pipe 30 and connected to the air inlet duct 6a between the inlet of the compressor 4b of the charger 4 and the blow- A part of the compressed air coming out of the turbocharger 4 into the combustion chamber is regenerated by the air introduction duct 6a W mixed with the air flowing through the introduction pipe (6a) to the air is achieved by providing an intake system which comprises to again let into the compressor (4b) of the turbocharger (4).

본 발명에 따른 흡기계에 있어서, 상기 압축공기 회수관(30)은 상기 공기 냉각기(8)의 상류측에서 분기되어 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나온 압축공기가 공기 냉각기(8)에 들어가기 전에 회수하도록 하는 것이 바람직하다.The compressed air return pipe 30 is branched from the upstream side of the air cooler 8 so that compressed air from the compressor 4b of the turbocharger 4 flows into the air cooler 8, It is desirable to recover it before entering.

본 발명에 따른 흡기계의 운전방법은, 압축공기 회수관(30)의 접속지점 하류측의 공기 도입관로(6a)에 공기의 온도를 검출하는 흡기온도센서(50)를 설치하고, 상기 흡기온도센서(50)로부터 검출된 공기 도입관로(6a)의 공기의 온도 범위를 복수의 단계로 나누고, 상기 블로우 오프 밸브(40)의 개도량을 상기 복수의 단계마다 상이하게 설정하여, 터보차저(4)로 들어가는 공기의 온도범위에 따라 압축공기 회수량을 상이하게 조절하는 것이다.The intake air temperature sensor 50 for detecting the temperature of the air is provided in the air inlet duct 6a on the downstream side of the connection point of the compressed air return pipe 30, The temperature range of the air in the air introduction conduit 6a detected from the sensor 50 is divided into a plurality of steps and the opening amount of the blow-off valve 40 is set differently for each of the plurality of steps, ) In accordance with the temperature range of the air entering the compressor.

이 경우, 상기 흡기온도센서(50)로부터 입력되는 공기의 온도가 0℃를 초과하는 온도범위인 경우에는 상기 블로우 오프 밸브(30)를 폐쇄하고; 상기 흡기온도센서(50)로부터 입력되는 공기의 온도가 0℃ 이하 -5℃ 이상의 온도범위인 경우에는 상기 블로우 오프 밸브(30)의 개도를 50%로 설정하며; 상기 흡기온도센서(50)로부터 입력되는 공기의 온도가 -5℃ 미만의 온도범위인 경우에는 상기 블로우 오프 밸브(30)의 개도를 100%로 설정할 수 있다.
In this case, when the temperature of the air input from the intake air temperature sensor 50 is in a temperature range exceeding 0 占 폚, the blow-off valve 30 is closed; The opening degree of the blow-off valve 30 is set to 50% when the temperature of the air input from the intake air temperature sensor 50 is in a temperature range of 0 ° C or less to -5 ° C or more; When the temperature of the air input from the intake air temperature sensor 50 is in a temperature range of less than -5 ° C, the opening degree of the blow-off valve 30 can be set to 100%.

본 발명에 따른 흡기계 및 그것의 운전 방법에 의하면, 외기 온도가 극히 낮은 극저온 조건에서, 에어클리너로부터 터보차저의 압축기로 유입되는 도입공기에 터보차저의 압축기를 나온 압축공기를 일부 회수하여 합류시킴으로써, 외기의 낮은 온도에 의해 터보차저의 압축기를 통과한 지나치게 밀도가 높은 압축공기의 밀도와 압력을 낮추어 연소실내의 연소최고압력이 엔진의 내구한도 이상으로 지나치게 상승하는 것을 억제할 수 있고, 그에 따라 엔진의 내구한도 내에서 정격부하까지 운전할 수 있게 된다.According to the intake system and the operation method thereof according to the present invention, a portion of the compressed air discharged from the compressor of the turbocharger is introduced into the introduction air flowing from the air cleaner to the compressor of the turbocharger at a very low temperature condition, , The density and the pressure of the excessively dense compressed air passing through the compressor of the turbocharger are lowered by the low temperature of the outside air, so that the maximum combustion pressure in the combustion chamber can be prevented from rising excessively more than the endurance limit of the engine, It is possible to operate up to the rated load within the endurance limit of the engine.

또한, 터보차저의 압축기에서 압축되면서 온도가 높아진 상태의 압축공기가 공기 냉각기로 들어가기 전에 일부를 회수하여 공기 도입관로에 합류시킴으로써, 터보차저에 들어가는 도입공기의 온도를 높이는 효과를 얻을 수 있으므로, 그에 따라 터보차저로 들어가는 도입공기의 온도를 미리 높여 압축기에서 압축된 이후의 압축공기의 밀도와 압력을 좀 더 효과적으로 낮출 수 있다.
Further, since the compressed air in the state of being compressed in the compressor of the turbo charger is recovered and joined to the air introduction pipe before the compressed air enters the air cooler, the effect of increasing the temperature of the introduction air entering the turbocharger can be obtained. Accordingly, the temperature of the introduction air entering the turbocharger can be raised in advance to lower the density and the pressure of the compressed air after being compressed in the compressor more effectively.

도 1은 종래의 일반적인 흡기계를 나타내는 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡기계를 나타내는 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 흡기계의 운전방법을 나타내는 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic diagram showing a conventional intake system;
2 is a schematic diagram showing an intake system according to the present invention.
3 is a flowchart showing a method of operating an intake system according to the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명에 따른 흡기계 및 그것의 운전방법에 대한 실시예를 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an intake system and an operation method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명에 따른 흡기계를 나타내는 계통도가 도시되어 있다.Fig. 2 is a schematic diagram showing the intake system according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 관련된 흡기계는 터보차저(4)를 통해 흡기를 압축하여 연소실로 보내는 흡기계로서, 터보차저(4)는 엔진의 배기측으로부터 연장되는 배기관로(2a)에 설치되어, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 에너지를 이용하여 터빈(4a)을 회전시키고, 터빈(4a)의 회전에 의해 압축기(4b)를 구동한다.2, the intake system according to the present invention is an intake system that compresses an intake air through a turbocharger 4 and sends it to a combustion chamber. The turbocharger 4 is connected to an exhaust pipe 2a extending from the exhaust side of the engine So as to rotate the turbine 4a using the energy of the exhaust gas discharged from the engine and drive the compressor 4b by the rotation of the turbine 4a.

터보차저(4)의 압축기(4b) 입구에는 에어클리너로부터 연장된 공기 도입관로(6a)가 연결되고, 압축기(4b)의 출구에는 엔진의 연소실로 연결되는 흡기관로(6b)가 연장된다.An air inlet duct 6a extending from an air cleaner is connected to the inlet of the compressor 4b of the turbocharger 4 and an intake duct passage 6b connected to the combustion chamber of the engine is extended to the outlet of the compressor 4b.

또한, 터보차저(4)의 압축기(4b) 출구의 흡기관로(6b)에는 공기냉각기(8)가 설치되어, 압축기(4b)에서 압축되는 과정에서 온도가 높아진 압축공기를 냉각시켜 온도를 낮추게 된다.An air cooler 8 is provided in the intake path 6b at the outlet of the compressor 4b of the turbocharger 4 to cool the compressed air whose temperature has been raised in the process of being compressed by the compressor 4b, do.

본 발명에 있어서, 터보차저(4)의 압축기(4b) 출구의 흡기관로(6b)로부터 압축공기 회수관(30)을 연장하고, 그 압축공기 회수관(30)은 에어클리너 하류이면서 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구 사이의 공기 도입관로(6a)에 접속하여, 필요에 따라 터보차저(4)의 압축기(4b)를 통과한 후 연소실로 들어가는 압축공기의 일부를 회수하여 다시 터보차저(4)로 들여보낼 수 있는 구성으로 이루어진다.In the present invention, the compressed air return pipe 30 is extended from the intake path 6b at the outlet of the compressor 4b of the turbocharger 4, and the compressed air return pipe 30 is provided downstream of the air cleaner, A part of the compressed air entering the combustion chamber after passing through the compressor 4b of the turbocharger 4 is recovered as necessary and is then returned to the turbocharger 4 through the air inlet duct 6a between the inlet of the compressor 4b of the turbocharger 4, And can be sent to the charger 4.

즉, 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나와 연소실로 들어가는 압축공기의 일부를 공기 도입관로(6a)로 회수하여 공기 도입관로(6a)를 흐르는 도입공기와 혼합시킨 후 터보차저(4)의 압축기(4b)로 다시 들여보내도록 한 것이다.That is, a part of the compressed air which comes out of the compressor 4b of the turbocharger 4 and returns to the combustion chamber is collected by the air introduction duct 6a, mixed with the introduction air flowing through the air introduction duct 6a, And then returned to the compressor 4b of the compressor 4b.

터보차저(4)의 압축기(4b)를 나와 연소실로 들어가는 압축공기의 일부를 회수하는 것에 의해 연소실에 유입되는 압축공기의 밀도와 압력을 낮춤으로써 연소실 내에서의 연소최고압력을 낮출 수 있다. 이처럼 압축공기의 회수에 의해 극저온 조건에서도 연소실로 들어가는 압축공기의 밀도와 압력이 지나치게 높아지는 것을 억제할 수 있고, 그에 따라 연소최고압력이 엔진의 내구한도를 넘어서지 않도록 하여, 엔진의 내구한도 내에서 정격부하까지 운전할 수 있게 된다.It is possible to lower the density and the pressure of the compressed air flowing into the combustion chamber by withdrawing a part of the compressed air entering the combustion chamber from the compressor 4b of the turbocharger 4, thereby lowering the maximum combustion pressure in the combustion chamber. By the recovery of the compressed air, it is possible to prevent the density and the pressure of the compressed air entering the combustion chamber from becoming excessively high even under the cryogenic temperature condition, thereby preventing the maximum combustion pressure from exceeding the endurance limit of the engine, The load can be operated.

도 2에 도시된 실시예와 같이, 압축공기 회수관(30)은 공기 냉각기(8)의 상류측에서 분기하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나온 압축공기가 공기 냉각기(8)에 들어가기 전에 회수함으로써 공가 냉각기(8)를 가동하는 동안에도 압축공기의 높은 온도를 이용할 수 있도록 한다.2, it is preferable that the compressed air return pipe 30 is branched on the upstream side of the air cooler 8. [ This configuration allows the compressed air from the compressor 4b of the turbocharger 4 to be recovered before entering the air cooler 8 so that the high temperature of the compressed air can be used even while the air cooler 8 is running .

즉, 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나온 압축공기는 압축과정에서 온도가 높아진 상태를 유지하므로, 압축공기가 공기 냉각기(8)로 들어가기 전에 회수하면 압축공기의 높은 온도를 그대로 활용할 수 있다. 따라서, 극저온 조건에서, 높은 온도의 압축공기를 공기 도입관로(6a)로 회수하면 도입공기의 온도가 높아지게 되고, 그에 따라 터보차저(4)로 들어가는 도입공기의 온도가 미리 상승되어 압축기(4b)에서 압축된 이후의 압축공기의 밀도와 압력을 효과적으로 낮출 수 있다.That is, since the compressed air from the compressor 4b of the turbocharger 4 maintains a high temperature during the compression process, if the compressed air is recovered before entering the air cooler 8, the high temperature of the compressed air can be utilized have. Therefore, if the compressed air at a high temperature is recovered to the air introduction duct 6a at a cryogenic temperature, the temperature of the introduced air becomes high, and the temperature of the introduced air entering the turbocharger 4 is raised in advance, The density and the pressure of the compressed air after it is compressed in the first embodiment can be effectively lowered.

다음으로, 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나온 압축공기의 회수 시기와 회수량을 조정하기 위해 압축공기 회수관(30)의 도중에는 블로우 오프 밸브(blowoff valve)(40)가 설치된다.Next, a blowoff valve 40 is provided in the middle of the compressed air return pipe 30 to adjust the collection time and the amount of recovered compressed air from the compressor 4b of the turbocharger 4.

블로우 오프 밸브(40)는 제어부의 제어에 의해 동작하는 액추에이터(42)에 의해 개폐시기와 개도량이 결정된다.The opening / closing timing and opening amount of the blow-off valve 40 are determined by the actuator 42 operated under the control of the control section.

또한, 압축공기 회수관(30)의 접속지점 하류측의 공기 도입관로(6a)에는 도입공기의 온도를 검출하여 제어부로 전송하기 위한 흡기흡기온도센서(50)가 설치된다. 흡기흡기온도센서(50)는 압축공기 회수관(30)이 접속된 지점의 하류측(즉, 압축공기 회수관(30)의 접속지점과 압축기(4b) 입구 사이의 한 지점)에 설치하여 도입공기에 회수공기가 혼합된 이후에 온도를 측정하도록 한다.An intake air intake temperature sensor 50 for detecting the temperature of the introduced air and transmitting the temperature to the control unit is provided in the air intake duct 6a on the downstream side of the connection point of the compressed air return pipe 30. The intake air temperature sensor 50 is installed at the downstream side of the point where the compressed air return pipe 30 is connected (that is, at a point between the connection point of the compressed air return pipe 30 and the inlet of the compressor 4b) The temperature should be measured after the return air is mixed into the air.

본 발명에 따르면, 흡기흡기온도센서(50)로부터 검출된 공기 도입관로(6a)의 공기의 온도범위를 복수의 단계로 나누고, 블로우 오프 밸브(40)의 개도량을 이처럼 정해진 복수의 단계마다 상이하게 설정하여, 터보차저(4)로 들어가는 공기의 온도범위에 따라 압축공기 회수량을 상이하게 조절하도록 구성된다.According to the present invention, the temperature range of the air in the air introduction duct 6a detected from the intake air intake temperature sensor 50 is divided into a plurality of steps, and the opening amount of the blow-off valve 40 is varied So that the amount of compressed air recovered can be adjusted differently according to the temperature range of the air entering the turbocharger 4.

도 3에는 본 발명에 따른 흡기계의 운전방법을 나타내는 순서도가 도시되어 있다.3 is a flowchart showing an operation method of the intake system according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에서 흡기흡기온도센서(50)로부터 입력되는 도입공기의 온도범위는 3가지의 단계로 나뉜다. 즉, 도입공기가 0℃를 초과하는 온도범위인 경우(제1 단계), 0℃ 이상 -5℃ 이하의 온도범위인 경우(제2 단계), 그리고 -5℃ 미만의 온도범위인 경우로 나눈다.Referring to FIG. 3, the temperature range of the introduction air input from the intake air intake temperature sensor 50 is divided into three stages in the present invention. That is, the case where the introduction air is in a temperature range exceeding 0 캜 (the first step), the case where the temperature range is 0 캜 to 5 캜 (the second step), and the case where the temperature range is less than -5 캜 .

블로우 오프 밸브(30)의 개도는 위의 각 단계별 온도범위마다 상이하게 설정하는데, 바람직하게는 도입공기의 온도가 0℃를 초과하는 온도범위인 경우에는 블로우 오프 밸브(30)를 폐쇄하고, 0℃ 이하 -5℃ 이상의 온도범위인 경우에는 블로우 오프 밸브(30)를 50%로 개방하며, -5℃ 미만의 온도범위인 경우에는 블로우 오프 밸브(30)를 100% 개방하는 것으로 설정할 수 있다.The opening degree of the blow-off valve 30 is set differently for each of the above-mentioned temperature ranges. Preferably, when the temperature of the introduction air is in the temperature range exceeding 0 占 폚, the blow-off valve 30 is closed, The blow-off valve 30 is opened to 50% in the case of a temperature range of -5 ° C or lower, and the blow-off valve 30 is opened 100% in a temperature range lower than -5 ° C.

도입공기의 온도범위와 블로우 오프 밸브(30)의 개도범위를 위와 같이 설정한 경우의 제어 흐름은, 도 3에 도시된 바와 같이, 흡기온도센서(50)로부터 입력되는 도입공기의 온도가 0℃를 초과하는지를 판단하여(단계 S11), 0℃를 초과하면(0℃보다 높으면) 압축공기를 회수할 필요가 없으므로 블로우 오프 밸브(30)를 폐쇄한다(단계 S12).The control flow in the case where the temperature range of the introduction air and the opening range of the blow-off valve 30 are set as described above is such that the temperature of the introduction air input from the intake air temperature sensor 50 is 0 DEG C (Step S11). If it exceeds 0 占 폚 (higher than 0 占 폚), there is no need to recover the compressed air, so the blow-off valve 30 is closed (step S12).

만일, 도입공기의 온도가 0℃를 초과하지 않으면(즉, 0℃ 이하이면), -5℃ 이상인지(-5℃이거나 그보다 높은지)를 판단한다(단계 S21). 즉, 도입공기의 온도가 0℃ 이하 -5℃ 이상인지 판단한다. 이렇게 하여 도입공기의 온도가 0℃ 이하 -5℃ 이상의 온도범위에 들어오면, 블로우 오프 밸브(30)를 50%로 개방하여(단계 S22) 터보차저(4)의 압축기(4b)를 통과한 압축공기의 일부 중 소량을 공기 도입관로(6a)로 회수하여 도입공기와 합류하도록 한다.If the temperature of the introduction air does not exceed 0 캜 (that is, if it is 0 캜 or lower), it is determined whether it is -5 캜 or higher (-5 캜 or higher) (step S21). That is, it is determined whether or not the temperature of the introduced air is 0 캜 or less and -5 캜 or more. When the temperature of the introduced air falls within a temperature range of 0 DEG C or lower and -5 DEG C or higher, the blowoff valve 30 is opened to 50% (step S22), and the compressor (4b) of the turbocharger A small amount of the air is collected by the air introduction duct 6a and merged with the introduction air.

다음으로, 도입공기의 온도가 0℃ 이하 -5℃ 이상이 아니라면, 즉 -5℃ 미만인지를 판단하고(단계 S31). 즉, 도입공기의 온도가 -5℃ 미만이면 블로우 오프 밸브(30)를 100%로 개방하여(단계 S22) 터보차저(4)의 압축기(4b)를 통과한 압축공기의 일부 중 좀 더 많은 량을 공기 도입관로(6a)로 회수하여 도입공기와 합류하도록 한다.Next, it is judged whether or not the temperature of the introduction air is not lower than 0 캜 and not higher than -5 캜, that is, lower than -5 캜 (step S31). That is, when the temperature of the introduction air is less than -5 DEG C, the blow-off valve 30 is opened to 100% (step S22), and a larger part of the compressed air passing through the compressor 4b of the turbocharger 4 Is collected by the air introduction duct (6a) and merged with the introduction air.

이와 같이 본 발명에 의하면, 외기 온도가 극히 낮은 극저온 조건에서, 에어클리너로부터 터보차저(4)로 도입되는 도입공기에 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나온 압축공기를 일부 회수하여 합류시킴으로써, 외기의 낮은 온도에 의해 터보차저(4)의 압축기(4b)를 통과한 지나치게 밀도가 높은 압축공기의 밀도와 압력을 낮추어 연소실내의 연소최고압력이 엔진의 내구한도 이상으로 지나치게 상승하는 것을 억제할 수 있다.As described above, according to the present invention, a part of the compressed air discharged from the compressor 4b of the turbocharger 4 is collected and joined to the introduction air introduced from the air cleaner into the turbocharger 4 at a cryogenic temperature condition where the outside air temperature is extremely low , The density and the pressure of the excessively dense compressed air passing through the compressor (4b) of the turbocharger (4) are lowered by the low temperature of the outside air, so that the combustion maximum pressure in the combustion chamber is prevented from rising excessively more than the endurance limit of the engine can do.

또한, 터보차저(4)의 압축기(4b)에서 압축되면서 온도가 높아진 상태의 압축공기가 공기 냉각기(8)로 들어가기 전에 일부를 회수하여 공기 도입관로(6a)에 합류시킴으로써, 터보차저(4)에 들어가는 도입공기의 온도를 높이는 효과를 얻을 수 있으므로, 그에 따라 터보차저(4)로 들어가는 도입공기의 온도를 미리 높여 압축기(4b)에서 압축된 이후의 압축공기의 밀도와 압력을 좀 더 효과적으로 낮출 수 있다.The turbocharger 4 is also provided with a turbocharger 4 which recovers a portion of the compressed air in a state of increased temperature while being compressed by the compressor 4b of the turbocharger 4 before entering the air cooler 8, The temperature of the introduction air entering the turbocharger 4 is increased in advance and the density and the pressure of the compressed air after being compressed by the compressor 4b are more effectively lowered .

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
The foregoing is a description of certain preferred embodiments of the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; rather, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, .

2a : 배기관로
2b : 배출관로
4 : 터보차저
4a : 터빈
4b : 압축기
6a : 공기 도입관로
6b : 흡기관로
8 : 공기냉각기
10 : 비상정지 밸브
12 : 액추에이터
30 : 압축공기 회수관
40 : 블로우 오프 밸브
50 : 흡기흡기온도센서2a: by exhaust pipe
2b: to the discharge pipe
4: Turbocharger
4a: Turbine
4b: compressor
6a: air introduction duct
6b:
8: Air cooler
10: Emergency stop valve
12: Actuator
30: Compressed air recovery pipe
40: Blow-off valve
50: Intake air intake temperature sensor

Claims (4)

배기가스의 에너지를 이용하여 터빈(4a)을 회전시켜 압축기(4b)를 구동하는 터보차저(4)가 배기관로(2a)에 설치되고, 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구에 에어클리너로부터 공기 도입관로(6a)가 연결되고, 압축기(4b)의 출구에는 엔진의 연소실로 연결되는 흡기관로(6b)가 연장되며, 상기 흡기관로(6b)에 공기냉각기(8)가 설치되는 흡기계에 있어서,
상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 출구의 흡기관로(6b)에 압축공기 회수관(30)을 분기하고 연장하여 상기 에어클리너 하류이면서 상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구 사이의 상기 공기 도입관로(6a)에 접속하고, 상기 압축공기 회수관(30)의 도중에 블로우 오프 밸브(40)를 설치하여, 상기 블로우 오프 밸브(40)의 조절에 의해 상기 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나와 연소실로 들어가는 압축공기의 일부를 회수하여 상기 에어 클리너의 하류 측의 상기 공기 도입관로(6a)로 보내, 상기 에어 클리너를 통과한 외부 공기와 혼합시켜 상기 터보차저(4)의 압축기(4b)로 다시 들여보내도록 구성되며,
상기 압축공기 회수관(30)의 접속지점 하류 측의 상기 공기 도입관로(6a)에, 상기 압축공기 회수관(30)으로부터 회수된 압축공기가 상기 에어 클리너를 통과한 외부 공기와 혼합된 상태의 흡기온도를 검출하여, 상기 혼합된 상태의 흡기온도에 따라 제어부로 하여금 상기 블로우 오프 밸브(40)의 개도량을 조정하게 하는, 흡기온도센서(50)가 설치되는 것을 특징으로 하는 흡기계.
A turbocharger 4 for rotating the turbine 4a using the energy of the exhaust gas to drive the compressor 4b is installed in the exhaust pipe 2a and an air cleaner 4b is provided at the inlet of the compressor 4b of the turbocharger 4. [ An intake pipe passage 6b connected to the combustion chamber of the engine is connected to an outlet of the compressor 4b and an air cooler 8 is installed in the intake pipe passage 6b In the intake system,
The compressed air return pipe 30 is branched and extended to the intake path 6b at the outlet of the compressor 4b of the turbocharger 4 so as to extend between the inlet of the compressor 4b of the turbocharger 4 Off valve 40 is provided on the way of the compressed air return pipe 30 and the blow-off valve 40 is connected to the air inlet pipe 6a of the turbocharger 4, A portion of the compressed air entering the combustion chamber is recovered and sent to the air introduction conduit 6a on the downstream side of the air cleaner and mixed with the outside air passing through the air cleaner, To the compressor (4b) of the compressor
The compressed air recovered from the compressed air recovery pipe (30) is mixed with the external air passing through the air cleaner, to the air introduction duct (6a) on the downstream side of the connection point of the compressed air return pipe (30) Wherein an intake temperature sensor (50) is provided for detecting an intake temperature and for causing the control part to adjust the opening amount of the blow-off valve (40) in accordance with the intake air temperature in the mixed state.
제1항에 있어서,
압축공기 회수관(30)은 상기 공기 냉각기(8)의 상류측에서 분기되어 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나온 압축공기가 공기 냉각기(8)에 들어가기 전에 회수하는 것을 특징으로 하는 흡기계.
The method according to claim 1,
Characterized in that the compressed air return pipe (30) branches off at the upstream side of the air cooler (8) and recovers compressed air from the compressor (4b) of the turbocharger (4) before entering the air cooler machine.
배기가스의 에너지를 이용하여 터빈(4a)을 회전시켜 압축기(4b)를 구동하는 터보차저(4)가 배기관로(2a)에 설치되고, 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구에 에어클리너로부터 공기 도입관로(6a)가 연결되고, 압축기(4b)의 출구에는 엔진의 연소실로 연결되는 흡기관로(6b)가 연장되고, 상기 흡기관로(6b)에 공기냉각기(8)가 설치된 흡기계의 운전방법으로서,
상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 출구의 흡기관로(6b)에 압축공기 회수관(30)을 분기하고 연장하여 상기 에어클리너 하류이면서 상기 터보차저(4)의 압축기(4b) 입구 사이의 상기 공기 도입관로(6a)에 접속하고, 상기 압축공기 회수관(30)의 도중에 블로우 오프 밸브(40)를 설치하여, 상기 블로우 오프 밸브(40)의 조절에 의해 상기 터보차저(4)의 압축기(4b)를 나와 연소실로 들어가는 압축공기의 일부를 회수하여 상기 에어 클리너의 하류 측의 상기 공기 도입관로(6a)로 보내, 상기 에어 클리너를 통과한 외부 공기와 혼합시켜 상기 터보차저(4)의 압축기(4b)로 다시 들여보내도록 구성하고,
상기 압축공기 회수관(30)의 접속지점 하류 측의 상기 공기 도입관로(6a)에, 상기 압축공기 회수관(30)으로부터 회수된 압축공기가 상기 에어 클리너를 통과한 외부 공기와 혼합된 상태의 흡기온도를 검출하여, 상기 혼합된 상태의 흡기온도에 따라 제어부로 하여금 상기 블로우 오프 밸브(40)의 개도량을 조정하게 하는, 흡기온도센서(50)를 설치하며,
상기 흡기온도센서(50)로부터 검출된 공기 도입관로(6a)의 공기의 온도 범위를 복수의 단계로 나누고, 상기 블로우 오프 밸브(40)의 개도량을 상기 복수의 단계마다 상이하게 설정하여, 터보차저(4)로 들어가는 공기의 온도범위에 따라 압축공기 회수량을 상이하게 조절하는 것을 특징으로 하는 운전방법.
A turbocharger 4 for rotating the turbine 4a using the energy of the exhaust gas to drive the compressor 4b is installed in the exhaust pipe 2a and an air cleaner 4b is provided at the inlet of the compressor 4b of the turbocharger 4. [ An intake pipe passage 6b connected to the combustion chamber of the engine is connected to an outlet of the compressor 4b and an intake pipe passage 6b is connected to the intake pipe passage 6b, As a method of operating a machine,
The compressed air return pipe 30 is branched and extended to the intake path 6b at the outlet of the compressor 4b of the turbocharger 4 so as to extend between the inlet of the compressor 4b of the turbocharger 4 Off valve 40 is provided on the way of the compressed air return pipe 30 and the blow-off valve 40 is connected to the air inlet pipe 6a of the turbocharger 4, A portion of the compressed air entering the combustion chamber is recovered and sent to the air introduction conduit 6a on the downstream side of the air cleaner and mixed with the outside air passing through the air cleaner, (4b) of the compressor
The compressed air recovered from the compressed air recovery pipe (30) is mixed with the external air passing through the air cleaner, to the air introduction duct (6a) on the downstream side of the connection point of the compressed air return pipe (30) An intake air temperature sensor 50 for detecting the intake air temperature and for allowing the control unit to adjust the opening amount of the blow-off valve 40 in accordance with the intake air temperature in the mixed state,
The temperature range of the air in the air introduction conduit 6a detected from the intake air temperature sensor 50 is divided into a plurality of steps and the opening amount of the blow-off valve 40 is set different for each of the plurality of steps, And the amount of recovered compressed air is adjusted differently according to the temperature range of the air entering the charger (4).
제3항에 있어서,
상기 흡기온도센서(50)로부터 입력되는 공기의 온도가 0℃를 초과하는 온도범위인 경우에는 상기 블로우 오프 밸브(30)를 폐쇄하고,
상기 흡기온도센서(50)로부터 입력되는 공기의 온도가 0℃ 이하 -5℃ 이상의 온도범위인 경우에는 상기 블로우 오프 밸브(30)의 개도를 50%로 설정하며,
상기 흡기온도센서(50)로부터 입력되는 공기의 온도가 -5℃ 미만의 온도범위인 경우에는 상기 블로우 오프 밸브(30)의 개도를 100%로 설정하는 것을 특징으로 하는 운전방법.The method of claim 3,
When the temperature of the air input from the intake air temperature sensor 50 is in a temperature range exceeding 0 캜, the blow-off valve 30 is closed,
The opening degree of the blow-off valve 30 is set to 50% when the temperature of the air input from the intake air temperature sensor 50 is in a temperature range of 0 ° C or less to -5 ° C or more,
And the opening degree of the blow-off valve (30) is set to 100% when the temperature of the air inputted from the intake air temperature sensor (50) is in the range of less than -5 占 폚.
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JP2014070493A (en) * 2012-09-27 2014-04-21 Fuji Heavy Ind Ltd Intake device for internal combustion engine

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