KR102265182B1 - System for cooling intake air of two-stage charged engine - Google Patents

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Abstract

2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 흡입 공기를 1차 압축하여 내보내는 저압 과급기; 저압 과급기를 통과한 공기를 2차 압축하여 엔진으로 유입시키는 고압 과급기; 냉각수를 이용해 저압 과급기로부터 고압 과급기로 유입되는 제1 압축 공기를 냉각시키는 제1 냉각기; 및 냉각수를 이용해 고압 과급기로부터 엔진으로 유입되는 제2 압축 공기를 냉각시키는 제2 냉각기를 포함하며, 제1 냉각기 및 제2 냉각기 각각에 유입되는 냉각수 유량을 조절하여 제1 압축 공기의 온도와 제2 압축 공기의 온도를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성된다.
이에 따라, 고압 과급기로 유입되는 공기 온도를 엔진 운전 조건 및 주변 상황에 따라 가변적으로 제어하여 엔진의 안정적인 운전을 구현하고, 부품의 내구성을 확보할 수 있다.The intake air cooling system of the two-stage supercharged engine includes a low-pressure turbocharger that primarily compresses intake air; a high-pressure supercharger for secondary compression of air that has passed through the low-pressure supercharger to introduce it into the engine; a first cooler for cooling the first compressed air flowing into the high-pressure supercharger from the low-pressure supercharger using the cooling water; and a second cooler for cooling the second compressed air flowing into the engine from the high-pressure supercharger by using coolant, wherein the temperature of the first compressed air and the second coolant flow rate are adjusted by adjusting the flow rate of the coolant flowing into each of the first and second coolers. It is configured so that the temperature of the compressed air can be individually controlled.
Accordingly, it is possible to variably control the temperature of the air flowing into the high-pressure supercharger according to engine operating conditions and surrounding conditions to realize stable operation of the engine and ensure the durability of parts.

Description

2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템{SYSTEM FOR COOLING INTAKE AIR OF TWO-STAGE CHARGED ENGINE}SYSTEM FOR COOLING INTAKE AIR OF TWO-STAGE CHARGED ENGINE

본 발명은 엔진의 흡기 냉각 시스템에 관한 것으로, 특히 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an intake air cooling system for an engine, and more particularly to an intake air cooling system for a two-stage supercharged engine.

과급기(Turbo charger)는 엔진에서 배출되는 배기가스 압력을 이용해 엔진의 연소 반응에 소요되는 공기를 압축해 주입하기 위한 것으로, 엔진의 배기 에너지를 이용하여 터빈을 구동시키고, 터빈과 동일한 축의 컴프레서로 공기를 압축하여 엔진에 공급하는 장치이다.The turbo charger uses the exhaust gas pressure discharged from the engine to compress and inject the air required for the combustion reaction of the engine. It is a device that compresses and supplies it to the engine.

엔진의 흡기계에서, 이러한 과급기는 흡기(흡입 공기)의 온도를 냉각시키는 냉각기(Air cooler)와 함께 적용되어 엔진의 연소실로 공급되는 공기의 밀도를 높여 엔진의 출력을 증대시킨다.In the intake system of the engine, such a supercharger is applied together with a cooler (Air cooler) for cooling the temperature of intake air (intake air) to increase the density of the air supplied to the combustion chamber of the engine to increase the output of the engine.

과급기를 거친 압축 공기는 냉각기를 통해 적정 온도로 냉각되어 엔진의 연소실로 유입되는 것이 바람직하다.It is preferable that the compressed air passing through the supercharger is cooled to an appropriate temperature through a cooler and introduced into the combustion chamber of the engine.

특히, 가스 연료로 운전하는 엔진의 경우, 노킹 및 실화 등을 회피하면서 엔진을 안정적으로 운전하기 위해 엔진의 연소실로 유입되는 공기 온도를 일정 온도(예컨대, 45℃) 근방으로 제어하는 것이 매우 중요하다.In particular, in the case of an engine operating on gas fuel, it is very important to control the temperature of the air flowing into the combustion chamber of the engine to be near a certain temperature (eg, 45° C.) in order to stably operate the engine while avoiding knocking and misfire. .

도 1은 종래 엔진의 흡기 냉각 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an intake air cooling system of a conventional engine.

도 1에서, 흡입 공기는 과급기(20)를 통과하면서 고압으로 압축된다. 압축 공기는 냉각기(30)에 의해 냉각된 후 엔진(10)의 연소실로 유입되며, 이때 냉각기(30)를 지나는 공기 온도를 실시간으로 모니터링 하면서 냉각수 온도를 제어함으로써 연소실로 공급되는 공기 온도를 조절할 수 있다.In FIG. 1 , intake air is compressed to a high pressure while passing through a supercharger 20 . Compressed air flows into the combustion chamber of the engine 10 after being cooled by the cooler 30. At this time, the temperature of the air supplied to the combustion chamber can be adjusted by controlling the coolant temperature while monitoring the temperature of the air passing through the cooler 30 in real time. have.

냉각기(30)는 냉각수와 공기의 열교환을 통해 엔진(10)으로 공급되는 압축 공기를 냉각시키기 위한 것으로, 고온 냉각수 및 저온 냉각수를 분리 적용하여 냉각 기능을 수행한다.The cooler 30 is for cooling the compressed air supplied to the engine 10 through heat exchange between cooling water and air, and performs a cooling function by separately applying high-temperature coolant and low-temperature coolant.

제1 삼방 밸브(3-WAY VALVE)(41) 전단의 냉각수 온도에 따라 제1 삼방 밸브(41)의 개도량이 조절되며, 이를 통해 엔진(10) 워터자켓 후단의 고온 냉각수 온도가 일정하게 유지된다.The opening degree of the first three-way valve 41 is adjusted according to the coolant temperature at the front end of the first three-way valve 41, and through this, the high-temperature coolant temperature at the rear end of the engine 10 water jacket is constantly maintained. .

또한, 냉각기(30) 후단의 공기 온도에 따라 제2 삼방 밸브(42)의 개도량이 조절되며, 이를 통해 엔진(10) 연소실로 유입되는 공기 온도가 과냉 또는 과열되지 않도록 저온 냉각수 온도가 제어된다.In addition, the opening degree of the second three-way valve 42 is adjusted according to the air temperature at the rear end of the cooler 30, and the low-temperature coolant temperature is controlled so that the temperature of the air flowing into the combustion chamber of the engine 10 is not overcooled or overheated.

한편, 2단 과급 엔진에서는 저압 과급 단계를 거쳐 고압 과급이 이루어지는데, 이때 고압 과급기를 통과하는 공기가 지나치게 냉각되어 응축수가 발생할 경우 고압 과급기 내에서 컴프레서 휠 등의 부품이 손상될 수 있다.On the other hand, in a two-stage supercharging engine, high-pressure supercharging is performed through a low-pressure supercharging step. At this time, if the air passing through the high-pressure supercharger is excessively cooled and condensate occurs, parts such as the compressor wheel in the high-pressure supercharger may be damaged.

따라서, 저압 과급기를 지나 고압 과급기로 유입되는 공기는 이슬점을 초과하는 온도로 제어하여 고압 과급기에서 응축수에 의한 부품 손상이 발생하지 않도록 해야 한다.Therefore, the air flowing into the high-pressure supercharger through the low-pressure supercharger must be controlled to a temperature exceeding the dew point to prevent damage to parts due to condensate in the high-pressure supercharger.

그런데, 종래 기술로는 엔진 운전 조건 및 주변 상황에 따라 고압 과급기로 유입되는 공기의 온도를 가변적으로 제어하는 것이 불가능하고, 이에 따라 과급기의 내구성 확보가 어려운 문제점이 있다.However, in the prior art, it is impossible to variably control the temperature of the air flowing into the high-pressure supercharger according to engine operating conditions and surrounding conditions, and thus, it is difficult to secure durability of the supercharger.

KR 10-2016-0016106 AKR 10-2016-0016106 A

발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 고압 과급기로 유입되는 공기 온도를 엔진 운전 조건 및 주변 상황에 따라 가변적으로 제어하여 엔진의 안정적인 운전, 엔진 성능 향상 및 부품 내구성 확보를 이룰 수 있도록 하는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, and its purpose is to variably control the temperature of the air flowing into the high-pressure supercharger according to the engine operating conditions and surrounding conditions to ensure stable operation of the engine, improvement of engine performance and An object of the present invention is to provide an intake cooling system for a two-stage supercharged engine that can ensure component durability.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. There will be.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 흡입 공기를 1차 압축하여 내보내는 저압 과급기; 상기 저압 과급기를 통과한 공기를 2차 압축하여 엔진으로 유입시키는 고압 과급기; 냉각수를 이용해 상기 저압 과급기로부터 상기 고압 과급기로 유입되는 제1 압축 공기를 냉각시키는 제1 냉각기; 및 냉각수를 이용해 상기 고압 과급기로부터 상기 엔진으로 유입되는 제2 압축 공기를 냉각시키는 제2 냉각기를 포함하며, 상기 제1 냉각기 및 제2 냉각기 각각에 유입되는 냉각수 유량을 조절하여 상기 제1 압축 공기의 온도와 상기 제2 압축 공기의 온도를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성된다.An intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to the present invention for achieving the above object includes a low-pressure supercharger for first compressing intake air; a high-pressure supercharger for secondarily compressing the air that has passed through the low-pressure supercharger and introducing it into the engine; a first cooler for cooling the first compressed air flowing from the low-pressure supercharger to the high-pressure supercharger using cooling water; and a second cooler for cooling the second compressed air flowing into the engine from the high-pressure supercharger using coolant, wherein the first compressed air is cooled by adjusting the flow rate of the coolant flowing into each of the first and second coolers. It is configured to be able to individually control the temperature and the temperature of the second compressed air.

본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 제1 냉각기로의 냉각수 유량을 조절하여 제1 압축 공기의 온도를 이슬점 이상의 제1 타겟 온도로 제어하고, 상기 제2 냉각기로의 냉각수 유량을 조절하여 제2 압축 공기의 온도를 상기 제1 타겟 온도보다 낮은 제2 타겟 온도로 제어할 수 있다.The intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention controls the temperature of the first compressed air to a first target temperature equal to or higher than a dew point by adjusting the coolant flow rate to the first cooler, and the coolant flow rate to the second cooler is By adjusting the temperature of the second compressed air may be controlled to a second target temperature lower than the first target temperature.

본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상대 습도가 상승하는 경우 상기 제1 타겟 온도를 상향 조정할 수 있다.The intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention may increase the first target temperature when the relative humidity increases.

본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 엔진의 시동 또는 저부하 운전 시에 상기 제2 타겟 온도를 일시적으로 상향 조정할 수 있다.The intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to the present invention may temporarily increase the second target temperature when the engine is started or under a low load operation.

본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 제1 냉각기 후단의 공기 온도를 계측하는 제1 온도 센서; 및 상기 제1 냉각기의 냉각수 유량을 조절하기 위한 제1 삼방 밸브를 포함하고, 상기 제1 온도 센서에서의 계측 온도에 따라 상기 제1 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증감시킬 수 있다.An intake air cooling system for a two-stage supercharged engine according to the present invention comprises: a first temperature sensor for measuring the air temperature at the rear end of the first cooler; and a first three-way valve for controlling a flow rate of the coolant in the first cooler, wherein the coolant flowing into the first cooler by adjusting an opening degree of the first three-way valve according to the temperature measured by the first temperature sensor The flow rate can be increased or decreased.

이 경우, 본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 제1 온도 센서에서의 계측 온도가 제1 타겟 온도보다 낮으면 상기 제1 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기를 거치지 않고 바이패스되는 냉각수 유량을 증가시키고, 상기 제1 온도 센서에서의 계측 온도가 상기 제1 타겟 온도보다 높으면 상기 제1 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증가시킬 수 있다.In this case, in the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention, when the measured temperature in the first temperature sensor is lower than the first target temperature, the opening degree of the first three-way valve is adjusted to avoid passing through the first cooler. Increase the flow rate of the cooling water bypassed without increasing the cooling water flow rate, and if the measured temperature in the first temperature sensor is higher than the first target temperature, increase the flow rate of the cooling water flowing into the first cooler by adjusting the opening degree of the first three-way valve can

본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 제2 냉각기 후단의 공기 온도를 계측하는 제2 온도 센서; 및 상기 제2 냉각기의 냉각수 유량을 조절하기 위한 제2 삼방 밸브를 포함하고, 상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도에 따라 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제2 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증감시킬 수 있다.An intake air cooling system for a two-stage supercharged engine according to the present invention comprises: a second temperature sensor for measuring the air temperature at the rear end of the second cooler; and a second three-way valve for regulating the flow rate of the cooling water of the second cooler, wherein the cooling water flowing into the second cooler by adjusting the opening degree of the second three-way valve according to the temperature measured by the second temperature sensor The flow rate can be increased or decreased.

이 경우, 본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 낮으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제2 냉각기를 거치지 않고 바이패스되는 냉각수 유량을 증가시키고, 상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 상기 제2 타겟 온도보다 높으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제2 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증가시킬 수 있다.In this case, the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention adjusts the opening degree of the second three-way valve when the measured temperature in the second temperature sensor is lower than the second target temperature to avoid passing through the second cooler. Increase the flow rate of the cooling water bypassed without increasing the cooling water flow rate, and if the measured temperature in the second temperature sensor is higher than the second target temperature, increase the flow rate of the cooling water flowing into the second cooler by adjusting the opening degree of the second three-way valve can

본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 제2 냉각기 후단의 공기 온도를 계측하는 제2 온도 센서; 및 상기 제2 냉각기의 냉각수 유량을 조절하기 위한 제2 삼방 밸브를 포함하고, 냉각수가 상기 제2 냉각기로 유입되어 상기 제1 냉각기를 거쳐 배출된 후 상기 제2 냉각기의 전단으로 재순환되는 저온 냉각수 유로를 형성하며, 상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도에 따라 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로부터 배출된 후 재순환되어 상기 제2 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증감시킬 수 있다.An intake air cooling system for a two-stage supercharged engine according to the present invention comprises: a second temperature sensor for measuring the air temperature at the rear end of the second cooler; and a second three-way valve for controlling the flow rate of the cooling water of the second cooler, wherein the cooling water flows into the second cooler, is discharged through the first cooler, and then recirculated to the front end of the second cooler. The flow rate of cooling water discharged from the first cooler and then recirculated and introduced into the second cooler can be increased or decreased by adjusting the opening degree of the second three-way valve according to the temperature measured by the second temperature sensor. .

이 경우, 본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 높으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로부터 배출된 후 중앙 냉각기를 거쳐 상기 제2 냉각기의 전단으로 재순환되는 냉각수 유량을 증가시켜 상기 제2 냉각기로 유입되는 전체 냉각수 온도를 낮추고, 상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 상기 제2 타겟 온도보다 낮으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로부터 배출된 후 상기 중앙 냉각기를 거치지 않고 상기 제2 냉각기의 전단으로 바이패스되어 재순환되는 냉각수 유량을 증가시켜 상기 제2 냉각기로 유입되는 전체 냉각수 온도를 높일 수 있다.In this case, the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention adjusts the opening degree of the second three-way valve when the measured temperature in the second temperature sensor is higher than the second target temperature, and is discharged from the first cooler. After increasing the flow rate of the coolant recirculated to the front end of the second cooler through the central cooler, the total coolant temperature flowing into the second cooler is lowered, and when the temperature measured by the second temperature sensor is lower than the second target temperature By adjusting the opening amount of the second three-way valve, after being discharged from the first cooler, it is bypassed to the front end of the second cooler without going through the central cooler to increase the flow rate of the recirculated coolant, so that the total flow rate flowing into the second cooler is increased. The coolant temperature can be increased.

본 발명에 의한 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템에 따르면, 고압 과급기로 유입되는 공기 온도를 엔진 운전 조건 및 주변 상황에 따라 가변적으로 제어하여 엔진의 안정적인 운전을 구현하면서 엔진의 출력 및 연비를 향상시키고, 부품의 내구성을 확보할 수 있다.According to the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention, the temperature of the air flowing into the high-pressure supercharger is variably controlled according to the engine operating conditions and surrounding conditions to realize stable operation of the engine while improving the output and fuel efficiency of the engine, and , to ensure the durability of the parts.

또한, 본 발명에 의한 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템에 따르면, 고압 과급기 측과 저압 과급기 측 각각의 냉각 성능을 개별적으로 제어하여 두 위치에서의 서로 다른 최적 온도를 동시에 만족시킬 수 있다.In addition, according to the intake air cooling system for a two-stage supercharged engine according to the present invention, it is possible to simultaneously satisfy different optimum temperatures at two positions by individually controlling the cooling performance of each of the high-pressure supercharger side and the low-pressure supercharger side.

도 1은 종래 엔진의 흡기 냉각 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 적용되는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템을 나타낸 도면.1 is a view showing an intake air cooling system of a conventional engine.
2 is a view for explaining the intake air cooling principle of the two-stage supercharged engine applied to the present invention.
3 is a view showing an intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, an intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 적용되는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 원리를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the intake air cooling principle of the two-stage supercharged engine applied to the present invention.

2단 과급 구조는 엔진(110)으로 유입되는 공기량을 늘려 엔진(110)의 성능을 강화하기 위한 것으로, 흡입 공기를 저압 과급기(121) 및 고압 과급기(122)를 통해 두 번에 걸쳐 압축하여 엔진(110)의 연소실로 공급함으로써 엔진(110)의 배기량당 출력을 증대시킨다.The two-stage supercharging structure is to enhance the performance of the engine 110 by increasing the amount of air introduced into the engine 110, and by compressing the intake air twice through the low-pressure supercharger 121 and the high-pressure supercharger 122, the engine By supplying it to the combustion chamber of 110 , the output per displacement of the engine 110 is increased.

도시된 바와 같이, 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스의 유로에는 고압 과급기(122)와 저압 과급기(121)가 직렬로 배치된다.As shown, the high-pressure supercharger 122 and the low-pressure supercharger 121 are arranged in series in the flow path of the exhaust gas discharged from the engine 110 .

엔진(110)의 배기가스에 의해 고압 과급기(122)의 터빈이 구동되고, 고압 과급기(122)를 구동하고 난 후의 배기가스에 의해 저압 과급기(121)의 터빈이 구동된다.The turbine of the high-pressure supercharger 122 is driven by the exhaust gas of the engine 110 , and the turbine of the low-pressure supercharger 121 is driven by the exhaust gas after driving the high-pressure supercharger 122 .

엔진(110)으로의 흡입 공기는 저압 과급기(121)의 컴프레서에서 1단 가압이 이루어진 후 제1 냉각기(Inter cooler, 131)에 의해 냉각되고, 계속해서 고압 과급기(122)의 컴프레서에서 2단 가압된 후 제2 냉각기(After cooler, 132)를 거쳐 엔진(110)의 연소실로 공급된다.Intake air to the engine 110 is cooled by the first cooler (Inter cooler, 131) after the first stage pressurization is made in the compressor of the low pressure supercharger 121, and then is continuously pressurized in the second stage by the compressor of the high pressure supercharger 122 After being supplied to the combustion chamber of the engine 110 through the second cooler (After cooler, 132).

즉, 도 2와 같은 흡기계를 가지는 2단 과급 엔진에 있어서, 흡입 공기는 저압 과급기(121)→제1 냉각기(131)→고압 과급기(122)→제2 냉각기(132)를 거쳐 엔진(110)으로 유입된다.That is, in a two-stage supercharged engine having an intake system as shown in FIG. 2 , intake air passes through the low pressure supercharger 121 → the first cooler 131 → the high pressure supercharger 122 → the second cooler 132 to the engine 110 ) is introduced into

도 2에서, 저압 과급기(121)의 컴프레서는 흡입 공기를 1차로 압축하여 내보낸다.In FIG. 2 , the compressor of the low pressure supercharger 121 primarily compresses intake air and discharges it.

고압 과급기(122)의 컴프레서는 저압 과급기(121)를 통과한 공기를 2차로 압축하여 엔진(110)으로 유입시킨다.The compressor of the high-pressure supercharger 122 secondly compresses the air that has passed through the low-pressure supercharger 121 and introduces it into the engine 110 .

제1 냉각기(131)는 저압 과급기(121)와 고압 과급기(122) 사이에 설치되어 냉각수를 이용해 저압 과급기(121)로부터 고압 과급기(122)로 유입되는 제1 압축 공기를 냉각시킨다.The first cooler 131 is installed between the low-pressure supercharger 121 and the high-pressure supercharger 122 to cool the first compressed air flowing from the low-pressure supercharger 121 to the high-pressure supercharger 122 using cooling water.

제2 냉각기(132)는 고압 과급기(122)의 후단에 설치되며, 제1 냉각기(131)를 통과한 냉각수를 이용해 고압 과급기(122)로부터 엔진(110)으로 유입되는 제2 압축 공기를 냉각시킨다.The second cooler 132 is installed at the rear end of the high-pressure supercharger 122, and uses the coolant that has passed through the first cooler 131 to cool the second compressed air flowing from the high-pressure supercharger 122 to the engine 110. .

일 실시예에서, 각 냉각기(131, 132)는 저온 상태에 있는 냉각수와 압축 공기와의 열교환을 통해 압축 공기의 열 에너지를 냉각수로 방출시키는 구조를 가진다.In one embodiment, each of the coolers 131 and 132 has a structure for discharging thermal energy of the compressed air to the cooling water through heat exchange between the cooling water in a low temperature state and the compressed air.

이 경우, 제1 냉각기(131)는 저압 과급기(121)를 통과한 압축 공기가 유입되는 곳으로, 고온의 압축 공기와 저온 상태를 유지하고 있는 저온 냉각수 간의 열교환을 통해 압축 공기를 1차로 냉각시킨다.In this case, the first cooler 131 is a place where the compressed air that has passed through the low-pressure supercharger 121 is introduced, and primarily cools the compressed air through heat exchange between the high-temperature compressed air and the low-temperature coolant maintaining a low-temperature state. .

제2 냉각기(132)는 저온 냉각수와 고압 과급기(122)를 통과한 압축 공기 간의 열교환을 통해 압축 공기를 2차로 냉각시킨다.The second cooler 132 secondarily cools the compressed air through heat exchange between the low-temperature cooling water and the compressed air that has passed through the high-pressure supercharger 122 .

이러한 구조에 있어서, 엔진(110)의 연소실로 공급되는 흡기는 엔진(110)의 최적화된 성능을 위해 적정한 타겟 온도(예컨대, 45℃)로 냉각될 것이 요구된다.In this structure, the intake air supplied to the combustion chamber of the engine 110 is required to be cooled to an appropriate target temperature (eg, 45° C.) for the optimized performance of the engine 110 .

그러나, 제1 냉각기(131)를 지나 고압 과급기(122)로 유입되는 공기가 지나치게 냉각되어 응축수가 발생할 경우 컴프레서 휠과 같은 고압 과급기(122)의 부품을 손상시킬 수 있으므로, 고압 과급기(122) 전단에서는 응축수를 발생시키지 않도록 흡기 온도가 이슬점 이상으로 제어되어야 한다.However, if the air flowing into the high-pressure supercharger 122 through the first cooler 131 is excessively cooled and condensed water occurs, parts of the high-pressure supercharger 122 such as the compressor wheel may be damaged, so the high-pressure supercharger 122 front end The intake air temperature must be controlled above the dew point to avoid the formation of condensate.

반면, 제2 냉각기(132)를 지나 엔진(110)으로 공급되는 공기는 엔진(110)의 안정적인 운전을 위해 과열, 과냉되지 않도록 다른 기준의 적정 온도로 제어되어야 한다.On the other hand, the air supplied to the engine 110 through the second cooler 132 should be controlled to an appropriate temperature of another standard so as not to overheat or overcool for the stable operation of the engine 110 .

일 예로, 제1 냉각기(131)의 냉각 성능을 낮추어 해당 위치에서는 압축 공기를 이슬점 이상의 온도(예컨대, 65℃)까지만 냉각하고, 제2 냉각기(132)의 냉각 성능을 높여 엔진(110)으로 유입되는 압축 공기를 연소 반응에 필요한 적정 온도(예컨대, 45℃)까지 냉각하여야 한다.For example, by lowering the cooling performance of the first cooler 131 , the compressed air is cooled only to a temperature above the dew point (eg, 65° C.) at the corresponding location, and the cooling performance of the second cooler 132 is increased to flow into the engine 110 . The compressed air to be used must be cooled to an appropriate temperature (eg, 45° C.) required for the combustion reaction.

이와 같이, 제1 냉각기(131)와 제2 냉각기(132) 각각에서 필요로 하는 냉각 성능 내지 최적 온도 특성이 서로 상이하기 때문에 이러한 차이점을 고려하여 각 위치에 따라 공기 온도를 독자적으로 제어할 필요성이 있다.As such, since the cooling performance or optimum temperature characteristics required by each of the first cooler 131 and the second cooler 132 are different from each other, the need to independently control the air temperature according to each location in consideration of these differences is not necessary. have.

이러한 측면에서, 본 발명의 일 실시예는 제1 냉각기(131) 및 제2 냉각기(132) 각각에 유입되는 냉각수 유량을 조절하여 각 냉각기(131, 132) 출구단의 공기 온도를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성된다.In this aspect, an embodiment of the present invention can individually control the air temperature at the outlet end of each cooler 131 and 132 by adjusting the flow rate of the coolant flowing into each of the first cooler 131 and the second cooler 132 . configured to be able to

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템을 나타낸 도면이다.3 is a view showing an intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템은 제1, 제2 냉각기(131, 132)를 포함하는 2단 냉각 구조를 가지되, 제1 냉각기(131) 및 제2 냉각기(132) 각각에 유입되는 냉각수 유량을 조절하여 제1 냉각기(131) 출력단의 공기의 온도와 제2 냉각기(132) 출력단의 공기 온도를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성된다.The intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to an embodiment of the present invention has a two-stage cooling structure including first and second coolers 131 and 132, the first cooler 131 and the second cooler ( 132) by adjusting the flow rate of cooling water flowing into each, the temperature of the air at the output end of the first cooler 131 and the air temperature at the output end of the second cooler 132 can be individually controlled.

전술한 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 냉각기(131)는 저압 과급기(121)와 고압 과급기(122) 사이에 설치되고, 제2 냉각기(132)는 고압 과급기(122)의 후단에 설치된다.2, the first cooler 131 is installed between the low-pressure supercharger 121 and the high-pressure supercharger 122, and the second cooler 132 is installed at the rear end of the high-pressure supercharger 122. .

도 3에서, 각 냉각기(131, 132)는 도시된 바와 같이 고온, 저온 냉각수를 분리 적용하여 냉각 기능을 수행하며, 저온 냉각수를 이용해 엔진(110)의 연소실로 공급되는 압축 공기를 적정 온도로 냉각한다.In FIG. 3 , each cooler 131 and 132 performs a cooling function by separately applying high-temperature and low-temperature coolant as shown, and cools compressed air supplied to the combustion chamber of the engine 110 to an appropriate temperature using the low-temperature coolant. do.

기본적으로, 제어부(162)는 제2 냉각기(132)로의 냉각수 유량을 조절하여 엔진(110)으로 유입되는 압축 공기의 온도를 엔진(110)의 최적화된 운전을 위해 요구되는 제2 타겟 온도(예를 들어, 45℃)로 제어한다.Basically, the controller 162 adjusts the coolant flow rate to the second cooler 132 to adjust the temperature of the compressed air flowing into the engine 110 to a second target temperature (eg, a second target temperature required for the optimized operation of the engine 110 ). For example, 45°C).

이때, 2단 냉각을 위한 저온 냉각수 유로 상의 전체 냉각수 온도를 해당 온도(예를 들어, 45℃)로 제어하게 되면, 제1, 제2 냉각기(131, 132) 사이의 고압 과급기(122)에서 응축수가 발생되어 부품 손상을 일으킬 수 있다.At this time, if the entire coolant temperature on the low-temperature coolant flow path for the two-stage cooling is controlled to the corresponding temperature (eg, 45° C.), the condensed water in the high-pressure supercharger 122 between the first and second coolers 131 and 132 is may cause damage to parts.

이에 따라, 제어부(161)는 제1 냉각기(131)로의 냉각수 유량을 조절하여 제1 냉각기(131)를 지나는 압축 공기의 온도를 이슬점 이상의 제1 타겟 온도(예를 들어, 65℃)로 제어하여 응축수의 발생을 막는다.Accordingly, the control unit 161 controls the flow rate of the cooling water to the first cooler 131 to control the temperature of the compressed air passing through the first cooler 131 to a first target temperature (eg, 65° C.) above the dew point. Prevents the formation of condensate.

전술한 두 제어부(161, 162)는 실시 형태에 따라 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.The two control units 161 and 162 described above may be integrated into one according to an embodiment.

저온 냉각수 유로 전환 및 유량 조절 수단으로서, 두 개의 삼방 밸브(151, 152)가 각 위치에 구비될 수 있다.As a low-temperature cooling water flow path switching and flow rate control means, two three-way valves 151 and 152 may be provided at each position.

도 3을 참조하면, 제1 냉각기(131)의 전단에는 제1 삼방 밸브(151)가 설치되어 있고, 제2 냉각기(132)의 전단에는 제2 삼방 밸브(152)가 설치되어 있다.Referring to FIG. 3 , a first three-way valve 151 is installed at a front end of the first cooler 131 , and a second three-way valve 152 is installed at a front end of the second cooler 132 .

제1 온도 센서(141)는 제1 냉각기(131) 후단의 공기 온도를 계측하여 제어부(161)에 인가한다.The first temperature sensor 141 measures the air temperature at the rear end of the first cooler 131 and applies it to the controller 161 .

제어부(161)는 제1 온도 센서(141)에서의 계측 온도에 따라 제1 삼방 밸브(151)의 개도량을 조절하여 제1 냉각기(131)로 유입되는 냉각수 유량을 증감함으로써 제1 냉각기(131) 후단의 흡기 온도를 일정하게 제어할 수 있다.The control unit 161 adjusts the amount of opening of the first three-way valve 151 according to the temperature measured by the first temperature sensor 141 to increase or decrease the flow rate of the coolant flowing into the first cooler 131 to increase or decrease the flow rate of the coolant flowing into the first cooler 131 . ) It is possible to control the intake air temperature at the rear end constantly.

이때, 제어부(161)는 응축수가 생기지 않도록 이슬점 이상의 기 설정된 온도(예컨대, 이슬점 55℃ + 10℃ 마진 = 65℃, ISO 조건)를 제1 타겟 온도로 하여 제1 삼방 밸브(151)의 개도량을 조절할 수 있다.In this case, the control unit 161 sets the first target temperature to a preset temperature (eg, dew point 55°C + 10°C margin = 65°C, ISO condition) above the dew point so that condensate does not occur, and the opening degree of the first three-way valve 151 is can be adjusted.

이슬점은 공기 중의 수증기가 응결되기 시작하는 온도로, 상대 습도가 상승할 경우 이슬점의 변화에 따라 제1 타겟 온도가 상향 조정될 수 있다(수동 또는 자동).The dew point is a temperature at which water vapor in the air starts to condense, and when the relative humidity increases, the first target temperature may be adjusted upward according to a change in the dew point (manually or automatically).

제2 온도 센서(142)는 제2 냉각기(132) 후단의 공기 온도를 계측하여 제어부(162)에 인가한다.The second temperature sensor 142 measures the air temperature at the rear end of the second cooler 132 and applies it to the controller 162 .

제어부(162)는 제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도에 따라 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 조절하여 제2 냉각기(132)로 유입되는 냉각수 유량을 증감함으로써 제2 냉각기(132) 후단의 흡기 온도를 일정하게 제어할 수 있다.The control unit 162 adjusts the amount of opening of the second three-way valve 152 according to the temperature measured by the second temperature sensor 142 to increase or decrease the flow rate of the coolant flowing into the second cooler 132 , thereby increasing or decreasing the flow rate of the coolant flowing into the second cooler 132 . ) It is possible to control the intake air temperature at the rear end constantly.

이때, 제어부(162)는 엔진(110)의 연소 반응을 위해 필요한 최적의 온도를 제2 타겟 온도로 하여 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 조절할 수 있다.In this case, the controller 162 may adjust the opening degree of the second three-way valve 152 by setting the optimum temperature required for the combustion reaction of the engine 110 as the second target temperature.

나아가, 엔진(110)의 시동 또는 저부하 운전 시에는 제2 타겟 온도를 일시적으로 상향 조정(수동 또는 자동)하여 엔진(110)의 안정적인 연소를 유도할 수 있다.Furthermore, when the engine 110 is started or under a low load operation, the second target temperature may be temporarily increased (manually or automatically) to induce stable combustion of the engine 110 .

저온 냉각수 펌프(170)는 저온 냉각수를 공급받아 저온 냉각수 유로를 통해 엔진(110) 측으로 유동 및 순환시킨다.The low-temperature coolant pump 170 receives the low-temperature coolant and flows and circulates it toward the engine 110 through the low-temperature coolant flow path.

이와 같이 구성된 2단 과급 엔진에서의 흡기 냉각 동작을 저온 냉각수의 흐름을 기준으로 보다 상세히 예시하면 다음과 같다.The intake air cooling operation in the two-stage supercharged engine configured as described above will be exemplified in more detail based on the flow of low-temperature coolant as follows.

먼저, 저온 냉각수 펌프(170)를 통해 저온 상태에 있는 냉각수가 엔진(110) 측으로 연결되는 저온 냉각수 유로에 투입된다. 도시된 바와 같이 냉각수는 제2 냉각기(132)로 투입된 후 제2 냉각기(132)를 통과하여 제1 냉각기(131)로 유입된다.First, the coolant in a low temperature state is introduced into the low-temperature coolant flow path connected to the engine 110 through the low-temperature coolant pump 170 . As shown, the cooling water is introduced into the second cooler 132 and then passes through the second cooler 132 and flows into the first cooler 131 .

이후, 제어부(162)는 제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도에 따라 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 변경해 가면서 제2 냉각기(132) 출력단의 흡기 온도를 제2 타겟 온도(예컨대, 45℃)로 제어한다.Thereafter, the control unit 162 changes the opening degree of the second three-way valve 152 according to the temperature measured by the second temperature sensor 142 while changing the intake air temperature of the output end of the second cooler 132 to the second target temperature (eg, , 45°C).

제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 낮은 경우(예컨대, 45℃ 이하), 제어부(162)는 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 조절하여 제2 냉각기(132)를 거치지 않고 바이패스되는 냉각수 유량을 증가시킨다.When the measured temperature in the second temperature sensor 142 is lower than the second target temperature (eg, 45° C. or less), the control unit 162 adjusts the opening amount of the second three-way valve 152 to adjust the second cooler 132 . ) to increase the flow rate of the coolant that is bypassed.

제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 높은 경우(예컨대, 45℃ 이상)에는, 제어부(162)가 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 조절하여 제2 냉각기(132)로 유입되는 냉각수 유량을 증가시킨다.When the measured temperature of the second temperature sensor 142 is higher than the second target temperature (eg, 45° C. or higher), the control unit 162 adjusts the opening amount of the second three-way valve 152 to adjust the second cooler ( 132) to increase the flow rate of cooling water.

일 예로, 제어부(162)는 제2 온도 센서(142)의 계측 온도가 45℃보다 낮으면 제2 삼방 밸브(152)의 3→1 포트 개도량을 증가시켜 냉각수가 제2 냉각기(132)를 거치지 않고 바이패스 되도록 하고, 제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도가 45℃보다 높으면 제2 삼방 밸브(152)의 2→1 포트 개도량을 증가시켜 냉각수가 제2 냉각기(132)를 거쳐 나오도록 한다.For example, when the measured temperature of the second temperature sensor 142 is lower than 45° C., the control unit 162 increases the 3→1 port opening amount of the second three-way valve 152 so that the cooling water moves the second cooler 132 to the second cooler 132 . Bypass without passing through, and if the measured temperature in the second temperature sensor 142 is higher than 45° C., the 2→1 port opening amount of the second three-way valve 152 is increased to allow the cooling water to pass through the second cooler 132 . let it come out

엔진(110)의 시동 또는 저부하 운전 시에는 제2 삼방 밸브(152)의 3→1 포트 개도량을 증가시켜 엔진(110)의 흡기 온도를 높임으로써 엔진(110)의 안정적인 연소를 유도할 수 있다.When the engine 110 is started or under a low load operation, by increasing the 3→1 port opening amount of the second three-way valve 152 to increase the intake air temperature of the engine 110, stable combustion of the engine 110 can be induced. have.

제2 삼방 밸브(152)를 지난 냉각수는 후단의 제1 삼방 밸브(151)로 유입된다.The cooling water passing through the second three-way valve 152 flows into the first three-way valve 151 at the rear end.

이때, 제1 삼방 밸브(151)로 유입되는 냉각수 유량은 제2 삼방 밸브(152) 유입 시의 냉각수 유량과 동일하게 보존되며, 냉각수 온도는 제2 삼방 밸브(152)의 개도량에 의해 변경될 수 있다.At this time, the coolant flow rate flowing into the first three-way valve 151 is kept the same as the coolant flow rate when the second three-way valve 152 is introduced, and the coolant temperature is to be changed by the opening degree of the second three-way valve 152 . can

한편, 제어부(161)는 제1 온도 센서(141)에서 계측되는 제1 냉각기(131) 출력단의 공기 온도에 따라 제1 삼방 밸브(151)의 개도량을 변경하며, 이를 통해 제1 냉각기(131)를 거쳐 고압 과급기(122)로 유입되는 흡기 온도가 과냉 또는 과열되지 않도록 냉각수 온도를 제어한다.On the other hand, the control unit 161 changes the opening degree of the first three-way valve 151 according to the air temperature of the output terminal of the first cooler 131 measured by the first temperature sensor 141, and through this, the first cooler 131 ) to control the coolant temperature so that the intake air temperature flowing into the high-pressure supercharger 122 is not overcooled or overheated.

제1 온도 센서(141)에서의 계측 온도가 제1 타겟 온도보다 낮은 경우(예컨대, 65℃ 이하), 제어부(161)는 제1 삼방 밸브(151)의 개도량을 조절하여 제1 냉각기(131)를 거치지 않고 바이패스되는 냉각수 유량을 증가시킨다.When the measured temperature of the first temperature sensor 141 is lower than the first target temperature (eg, 65° C. or less), the control unit 161 adjusts the opening amount of the first three-way valve 151 to adjust the opening of the first three-way valve 151 to the first cooler 131 . ) to increase the flow rate of the coolant that is bypassed.

제1 온도 센서(141)에서의 계측 온도가 제1 타겟 온도보다 높은 경우(예컨대, 65℃ 이상), 제어부(161)는 제1 삼방 밸브(151)의 개도량을 조절하여 제1 냉각기(131)로 유입되는 냉각수 유량을 증가시킨다.When the measured temperature of the first temperature sensor 141 is higher than the first target temperature (eg, 65° C. or higher), the control unit 161 adjusts the opening amount of the first three-way valve 151 to adjust the opening degree of the first three-way valve 151 to the first cooler 131 . ) to increase the flow rate of coolant flowing into the

일 예로, 제어부(161)는 제1 온도 센서(141)의 계측 온도가 65℃보다 낮으면 제1 삼방 밸브(151)의 1→3 포트 개도량을 증가시켜 냉각수가 제1 냉각기(131)를 거치지 않고 바이패스 되도록 하고, 제1 온도 센서(141)의 계측 온도가 65℃보다 높으면 제1 삼방 밸브(151)의 1→2 포트 개도량을 증가시켜 냉각수가 제1 냉각기(131)를 거쳐 나오도록 한다.For example, when the measured temperature of the first temperature sensor 141 is lower than 65° C., the control unit 161 increases the 1→3 port opening amount of the first three-way valve 151 so that the cooling water moves to the first cooler 131 . Bypass without passing through, and if the measured temperature of the first temperature sensor 141 is higher than 65° C., the 1 → 2 port opening amount of the first three-way valve 151 is increased, so that the cooling water comes out through the first cooler 131 let it be

제1 냉각기(131)로의 냉각수 유량을 조절하여 제1 냉각기(131)를 지나 고압 과급기(122)로 유입되는 흡기 온도를 이슬점 이상으로 제어함으로써 응축수의 발생 및 그로 인한 부품 손상을 막는 것이다.By controlling the flow rate of cooling water to the first cooler 131 to control the intake air temperature flowing into the high-pressure supercharger 122 through the first cooler 131 above the dew point, the generation of condensed water and damage to parts caused by it are prevented.

이와 같이, 2단 냉각 구조의 각 냉각 위치에 대해 독자적인 냉각수 유량 제어를 적용하면, 각 냉각기(131, 132)의 냉각 성능 및 출구단 공기 온도를 개별적으로 제어할 수 있으며, 다양한 엔진 운전 조건 및 주변 상황에 유연하게 대처하여 항상 최적의 운전점을 찾을 수 있다.In this way, if independent coolant flow rate control is applied to each cooling position of the two-stage cooling structure, the cooling performance and outlet air temperature of each cooler 131 and 132 can be individually controlled, and various engine operating conditions and surroundings You can always find the optimal operating point by responding flexibly to situations.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템을 나타낸 도면으로서, 제2 냉각기(132) 측의 흡기 온도를 제어하기 위한 삼방 밸브(152)의 위치가 a에서 b로 변경된 경우를 예시한 것이다.4 is a view showing an intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to another embodiment of the present invention, wherein the position of the three-way valve 152 for controlling the intake air temperature of the second cooler 132 is changed from a to b. This is an example of a change.

도 4의 실시예에서는, 냉각수가 제2 냉각기(132)로 유입되어 제2 냉각기(132)를 거쳐 제1 냉각기(131)로 배출된 후 다시 제2 냉각기(132)의 전단으로 재순환되는 저온 냉각수 유로가 형성되어 있다.In the embodiment of FIG. 4 , the cooling water flows into the second cooler 132 , passes through the second cooler 132 , is discharged to the first cooler 131 , and then is recycled back to the front end of the second cooler 132 . A flow path is formed.

제2 온도 센서(142)는 제2 냉각기(132) 후단의 공기 온도를 계측하여 제어부(162)로 인가한다.The second temperature sensor 142 measures the air temperature at the rear end of the second cooler 132 and applies it to the controller 162 .

제2 삼방 밸브(152)는 제2 냉각기(132)의 냉각수 유량을 조절하여 제2 냉각기(132) 출력단의 공기 온도를 일정하게 제어한다.The second three-way valve 152 controls the flow rate of the cooling water of the second cooler 132 to constantly control the air temperature at the output end of the second cooler 132 .

중앙 냉각기(Central cooler, 180)는 저온 상태에 있는 냉각수를 제2, 제1 냉각기(132, 131)를 거치는 저온 냉각수 유로에 투입하고, 냉각에 사용되고 난 후 회수된 냉각수를 저온 상태로 환원한 후 다시 순환시켜 냉각원으로 활용될 수 있도록 한다.The central cooler 180 puts the cooling water in a low temperature state into the low-temperature cooling water passage passing through the second and first coolers 132 and 131, and after it is used for cooling, the recovered cooling water is returned to the low-temperature state. It is circulated again so that it can be used as a cooling source.

제어부(162)는 제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도에 따라 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 조절하여 제2 냉각기(132)를 거쳐 제1 냉각기(131)로부터 배출된 후 재순환되어 다시 제2 냉각기(132)로 유입되는 냉각수 유량을 증감시킨다.The control unit 162 adjusts the amount of opening of the second three-way valve 152 according to the temperature measured by the second temperature sensor 142 to be discharged from the first cooler 131 through the second cooler 132 and then recirculate. to increase/decrease the flow rate of the cooling water flowing back into the second cooler 132 .

일 실시예에서, 제어부(162)는 제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 높은 경우(예컨대, 45℃ 이상), 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 조절하여 제2 냉각기(132)를 거쳐 제1 냉각기(131)로부터 배출된 후 중앙 냉각기(180)를 거쳐 제2 냉각기(132)의 전단으로 재순환되는 냉각수 유량을 증가시킨다.In one embodiment, the controller 162 adjusts the opening degree of the second three-way valve 152 when the measured temperature in the second temperature sensor 142 is higher than the second target temperature (eg, 45° C. or higher). After being discharged from the first cooler 131 through the second cooler 132 , the flow rate of the coolant recirculated to the front end of the second cooler 132 through the central cooler 180 is increased.

즉, 제2 온도 센서(142)를 통해 계측된 흡기 온도가 제2 타겟 온도보다 높으면 제2 삼방 밸브(152)의 3→1 포트 개도량을 증가시켜 저온 냉각수 유로에 유입(W1)되는 전체 냉각수 온도를 낮춤으로써 제2 냉각기(132)로 유입되는 냉각수 온도를 낮추는 것이다.That is, when the intake air temperature measured through the second temperature sensor 142 is higher than the second target temperature, the 3→1 port opening amount of the second three-way valve 152 is increased to increase the total coolant flow (W1) into the low-temperature coolant flow path. By lowering the temperature, the temperature of the coolant flowing into the second cooler 132 is lowered.

제2 온도 센서(142)에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 낮은 경우에는(예컨대, 45℃ 이하), 제2 삼방 밸브(152)의 개도량을 조절하여 제2 냉각기(132)를 거쳐 제1 냉각기(131)로부터 배출된 후 중앙 냉각기(180)를 거치지 않고 제2 냉각기(132)의 전단으로 바이패스되어 재순환되는 냉각수 유량을 증가시킨다.When the measured temperature in the second temperature sensor 142 is lower than the second target temperature (eg, 45° C. or less), the second three-way valve 152 is opened by adjusting the opening degree to pass through the second cooler 132 . After being discharged from the first cooler 131 , it bypasses the front end of the second cooler 132 without going through the central cooler 180 to increase the flow rate of the recirculated coolant.

즉, 제2 온도 센서(142)를 통해 계측된 흡기 온도가 제2 타겟 온도보다 낮으면 제2 삼방 밸브(152)의 3→2 포트 개도량을 증가시켜 저온 냉각수 유로에 유입(W1)되는 전체 냉각수 온도를 높임으로써 제2 냉각기(132)로 유입되는 냉각수 온도를 높이는 것이다.That is, when the intake air temperature measured through the second temperature sensor 142 is lower than the second target temperature, the 3→2 port opening amount of the second three-way valve 152 is increased to increase the total flow rate W1 into the low-temperature cooling water flow path. By increasing the temperature of the cooling water, the temperature of the cooling water flowing into the second cooler 132 is increased.

본 발명에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The configuration of the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiment and may be implemented with various modifications within the scope permitted by the technical spirit of the present invention.

110: 엔진, 121: 제1 과급기,
122: 제2 과급기, 131: 제1 냉각기,
132: 제2 냉각기, 141, 142: 온도 센서,
151: 제1 삼방 밸브, 152: 제2 삼방 밸브,
161, 162: 제어부, 170: 펌프,
180: 중앙 냉각기110: engine, 121: first supercharger,
122: second supercharger, 131: first cooler,
132: second cooler, 141, 142: temperature sensor;
151: a first three-way valve, 152: a second three-way valve;
161, 162: control unit, 170: pump,
180: central cooler

Claims (10)

흡입 공기를 1차 압축하여 내보내는 저압 과급기;
상기 저압 과급기를 통과한 공기를 2차 압축하여 엔진으로 유입시키는 고압 과급기;
냉각수를 이용해 상기 저압 과급기로부터 상기 고압 과급기로 유입되는 제1 압축 공기를 냉각시키는 제1 냉각기; 및
냉각수를 이용해 상기 고압 과급기로부터 상기 엔진으로 유입되는 제2 압축 공기를 냉각시키는 제2 냉각기를 포함하며,
상기 제1 냉각기 및 제2 냉각기 각각에 유입되는 냉각수 유량을 조절하여 상기 제1 압축 공기의 온도와 상기 제2 압축 공기의 온도를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성되며,
상기 제1 냉각기 후단의 공기 온도를 계측하는 제1 온도 센서; 및
상기 제1 냉각기의 냉각수 유량을 조절하기 위한 제1 삼방 밸브를 포함하고,
상기 제1 온도 센서에서의 계측 온도에 따라 상기 제1 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증감시키며,
상기 제2 냉각기 후단의 공기 온도를 계측하는 제2 온도 센서; 및
상기 제2 냉각기의 냉각수 유량을 조절하기 위한 제2 삼방 밸브를 포함하고,
냉각수가 상기 제2 냉각기로 유입되어 상기 제1 냉각기를 거쳐 배출된 후 상기 제2 냉각기의 전단으로 재순환되는 저온 냉각수 유로를 형성하며,
상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도에 따라 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로부터 배출된 후 재순환되어 상기 제2 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증감시키며,
상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 높으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로부터 배출된 후 중앙 냉각기를 거쳐 상기 제2 냉각기의 전단으로 재순환되는 냉각수 유량을 증가시켜 상기 제2 냉각기로 유입되는 전체 냉각수 온도를 낮추고,
상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 상기 제2 타겟 온도보다 낮으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로부터 배출된 후 상기 중앙 냉각기를 거치지 않고 상기 제2 냉각기의 전단으로 바이패스되어 재순환되는 냉각수 유량을 증가시켜 상기 제2 냉각기로 유입되는 전체 냉각수 온도를 높이는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.a low-pressure supercharger that first compresses and discharges intake air;
a high-pressure supercharger for secondarily compressing the air passing through the low-pressure supercharger and introducing it into the engine;
a first cooler for cooling the first compressed air flowing from the low-pressure supercharger to the high-pressure supercharger using cooling water; and
A second cooler for cooling the second compressed air flowing into the engine from the high-pressure supercharger using coolant,
It is configured to individually control the temperature of the first compressed air and the temperature of the second compressed air by adjusting the flow rate of the coolant flowing into each of the first cooler and the second cooler,
a first temperature sensor for measuring the air temperature at the rear end of the first cooler; and
A first three-way valve for adjusting the coolant flow rate of the first cooler,
adjusting the opening degree of the first three-way valve according to the temperature measured by the first temperature sensor to increase/decrease the flow rate of coolant flowing into the first cooler,
a second temperature sensor for measuring the air temperature at the rear end of the second cooler; and
and a second three-way valve for regulating the flow rate of the cooling water of the second cooler,
forming a low-temperature cooling water flow path through which cooling water is introduced into the second cooler, discharged through the first cooler, and then recirculated to the front end of the second cooler;
Adjusting the amount of opening of the second three-way valve according to the temperature measured by the second temperature sensor to increase or decrease the flow rate of cooling water discharged from the first cooler and then recirculated and introduced into the second cooler,
When the measured temperature of the second temperature sensor is higher than the second target temperature, the cooling water flow rate that is discharged from the first cooler by adjusting the opening degree of the second three-way valve and then recirculated through the central cooler to the front end of the second cooler to increase the temperature of the total coolant flowing into the second cooler,
When the measured temperature in the second temperature sensor is lower than the second target temperature, the opening degree of the second three-way valve is adjusted to be discharged from the first cooler, and then to the front end of the second cooler without going through the central cooler. An intake air cooling system for a two-stage supercharged engine that increases the coolant flow rate that is bypassed and recirculated to increase the overall coolant temperature flowing into the second cooler. 제1항에 있어서,
상기 제1 냉각기로의 냉각수 유량을 조절하여 제1 압축 공기의 온도를 이슬점 이상의 제1 타겟 온도로 제어하고,
상기 제2 냉각기로의 냉각수 유량을 조절하여 제2 압축 공기의 온도를 상기 제1 타겟 온도보다 낮은 제2 타겟 온도로 제어하는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
According to claim 1,
Controlling the temperature of the first compressed air to a first target temperature above the dew point by adjusting the flow rate of the cooling water to the first cooler,
The intake air cooling system of a two-stage supercharged engine for controlling the temperature of the second compressed air to a second target temperature lower than the first target temperature by adjusting the coolant flow rate to the second cooler.
 제2항에 있어서,
상대 습도가 상승하는 경우 상기 제1 타겟 온도를 상향 조정하는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
An intake air cooling system for a two-stage supercharged engine that increases the first target temperature when the relative humidity increases.
 제2항에 있어서,
상기 엔진의 시동 또는 저부하 운전 시에 상기 제2 타겟 온도를 일시적으로 상향 조정하는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
An intake air cooling system of a two-stage supercharged engine for temporarily increasing the second target temperature when the engine is started or a low-load operation is performed.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 온도 센서에서의 계측 온도가 제1 타겟 온도보다 낮으면 상기 제1 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기를 거치지 않고 바이패스되는 냉각수 유량을 증가시키고,
상기 제1 온도 센서에서의 계측 온도가 상기 제1 타겟 온도보다 높으면 상기 제1 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제1 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증가시키는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
According to claim 1,
When the measured temperature of the first temperature sensor is lower than the first target temperature, the flow rate of the coolant bypassed without going through the first cooler is increased by adjusting the opening degree of the first three-way valve,
When the temperature measured by the first temperature sensor is higher than the first target temperature, the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine increases the flow rate of the coolant flowing into the first cooler by adjusting the opening degree of the first three-way valve.
 제1항에 있어서,
상기 제2 냉각기 후단의 공기 온도를 계측하는 제2 온도 센서; 및
상기 제2 냉각기의 냉각수 유량을 조절하기 위한 제2 삼방 밸브를 포함하고,
상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도에 따라 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제2 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증감시키는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
According to claim 1,
a second temperature sensor for measuring the air temperature at the rear end of the second cooler; and
and a second three-way valve for regulating the flow rate of the cooling water of the second cooler,
An intake air cooling system of a two-stage supercharged engine for increasing or decreasing a flow rate of coolant flowing into the second cooler by adjusting an opening amount of the second three-way valve according to the temperature measured by the second temperature sensor.
 제7항에 있어서,
상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 제2 타겟 온도보다 낮으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제2 냉각기를 거치지 않고 바이패스되는 냉각수 유량을 증가시키고,
상기 제2 온도 센서에서의 계측 온도가 상기 제2 타겟 온도보다 높으면 상기 제2 삼방 밸브의 개도량을 조절하여 상기 제2 냉각기로 유입되는 냉각수 유량을 증가시키는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
8. The method of claim 7,
When the measured temperature of the second temperature sensor is lower than the second target temperature, the flow rate of the coolant bypassed without going through the second cooler is increased by adjusting the opening degree of the second three-way valve,
When the temperature measured by the second temperature sensor is higher than the second target temperature, the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine increases the flow rate of the coolant flowing into the second cooler by adjusting the opening degree of the second three-way valve.
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