KR20110010765A - 배기 피동 보조 에어 펌프 및 이를 사용하는 제품들과 방법들 - Google Patents

배기 피동 보조 에어 펌프 및 이를 사용하는 제품들과 방법들 Download PDF

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Abstract

하나의 예시적인 실시예는 브리딩 시스템의 배기 측으로 직접 공기를 흐르게 하기 위한 배기 피동 보조 에어 펌프를 포함하는 엔진 브리딩 시스템을 포함할 수 있다.

Description

배기 피동 보조 에어 펌프 및 이를 사용하는 제품들과 방법들{EXHAUST DRIVEN AUXILIARY AIR PUMP AND PRODUCTS AND METHODS OF USING THE SAME}
본 출원은 2008년 5월 23일 출원된 미국 가출원 번호 제61/055,739호의 이익을 청구한다.
본 공개서가 일반적으로 관련되는 분야는 연소 엔진 브리딩 시스템들(combustion engine breathing systems), 그들의 구성요소들, 터보차저 시스템들과 구성요소들 및 이들을 제조하고 사용하는 방법들을 포함한다.
도1은 1단 터보차저에 사용되는 최신 브리딩 시스템을 포함하는 제품 또는 시스템(10)의 개략도이다. 이와 같은 시스템은 산소의 존재 하에 가솔린 또는 디젤 연료와 같은, 그러나 이에 한정되지는 않는, 연료를 연소시키기 위해 구성되어 배치되는 연소 엔진(12)을 포함할 수 있다. 이 시스템은 흡기 측(14)과 연소 가스 배기 측(16)을 포함하는 브리딩 시스템을 더 포함할 수 있다. 흡기 측(14)은 연소 엔진(12)의 실린더들로 공기를 공급하기 위해 연소 엔진에 연결되는 매니폴드를 포함할 수 있다. 주 흡기관(20)이 일단에서 흡기 매니폴드(18)에 구비되어(또는 그의 부품으로 만들어져) 연결될 수 있으며, 주 흡기관(20)을 통해 공기를 흡입하기 위한 개방 단부(24)를 포함할 수 있다. 공기 필터(26)가 흡기관(20)의 개방 단부(24)에 또는 그의 근처에 위치할 수 있다.
연소 가스 배기 측(16)은 연소 엔진(12)으로부터 연소 가스를 배출하기 위해 연소 엔진(12)에 연결되는 배기 매니폴드(28)를 포함할 수 있다. 배기 측(16)은 배기 매니폴드(28)에 연결되는(또는 그의 부품으로 만들어지는) 제1 단부(32)를 가지는 제1 배기관(30)을 더 포함할 수 있으며, 배기 가스를 대기로 방출하기 위한 개방 단부(34)를 가질 수 있다.
이와 같은 시스템(10)은 연소 가스 배기 측(16)으로부터 흡기 측(14)으로 연장되는 제1 배기 가스 재순환(EGR: exhaust gas recirculation) 어셈블리(40)를 더 포함할 수 있다. 제1 EGR 밸브(46)는 제1 배기관(30)과 유체로 연통되게 구비될 수 있으며 배기 측(16)에서부터 흡기 측(14)으로 그리고 연소 엔진(12)으로 배기 가스를 흐르게 하기 위해 구성되어 배치될 수 있다. 제1 EGR 어셈블리(40)는 제1 배기관(30)에 연결되는 제1 단부(41)와 흡기관(20)에 연결되는 제2 단부(43)를 가지는 제1 EGR 라인(42)을 더 포함할 수 있다. 냉각기(44)가 제1 EGR 라인(42)을 통해 흐르는 배기 가스를 냉각시키기 위해 제1 EGR 라인(42)과 유체로 연통되게 구비될 수 있다.
시스템(10)은 제1 배기관(30)과 유체로 연통되는 터빈(50)을 가지며 제1 흡기관(20)을 통해 흐르는 공기와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 가스를 압축하기 위해 제1 흡기관(20)과 유체로 연통되는 압축기(52)를 가지는 터보차저(48)를 더 포함할 수 있다. 에어 차지 냉각기(air charge cooler)(56)가 압축기(52)의 하류에서 제1 흡기관(20)에 구비될 수 있다. 스로틀 밸브(58)가 압축기(52)의 하류 및 제1 흡기관(20)에 대한 제1 EGR 라인(42)의 제2 단부(43)의 연결점의 상류에서 제1 흡기관(20)에 구비될 수 있다.
다수의 배기가스 제어 구성요소들이 일반적으로 터빈(50)의 하류에서 제1 배기관(30)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 입자 필터(54)가 터빈(50)의 하류에 구비될 수 있다. 촉매 컨버터(36) 및 머플러(38)와 같은, 그러나 이들에 한정되지 않는, 다른 배기가스 제어 구성요소들이 또한 터빈(50)의 하류에 구비될 수 있다. 희박 NOX 트랩들(lean NOX traps)과 같은 추가적인 배기 후처리 장치들이 또한 구비될 수 있다.
선택적으로 터빈(50)의 하류에 있는 위치에서 연소 배기 측(16)으로부터 흡기 측(14)으로 연장되는 제2 배기 가스 재순환(EGR) 어셈블리(70)가 구비될 수 있다. 제2 EGR 어셈블리(70)는 제1 배기관(30)에 연결되는 제1 단부(72)와 흡기관(20)에 연결되는 제2 단부(74)를 가지는 제2 EGR 라인(71)을 포함할 수 있다. 냉각기(78)가 제2 EGR 라인(71)을 통해 흐르는 배기 가스를 냉각시키기 위해 제2 EGR 라인(71)과 유체로 연통되게 구비될 수 있다. 제2 EGR 밸브(76)가 구비될 수 있으며 제2 EGR 라인(71)을 통해 흐르는 배기 가스의 양을 제어하기 위해 구성되어 배치될 수 있다. 배기 스로틀 밸브(120)가 제1 배기관(30)에 대한 제2 EGR 라인의 제1 단부의 연결점의 하류에서 제1 배기관(30)에 구비될 수 있다. 배기 가스 스로틀 밸브(120)는 제2 EGR 라인(71)으로 들어가는 배기 가스의 양을 제어하는데 이용될 수 있다.
시스템(10)이 입자 필터(54)를 포함할 때, 매연과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 입자 물질이 입자 필터(54)에 수집된다. 만약에 너무 많은 입자 물질이 입자 필터(54)에 축적되는 것이 허용된다면, 이와 같은 입자 물질은 시스템(10) 또는 이의 다양한 구성요소들의 작동에 악영향을 끼칠 수 있거나 배기에 악영향을 끼칠 수 있다. 입자 필터(54)는 시스템(10)의 작동에 악영향을 끼치지 않고 입자 필터(54)가 더 많은 입자 물질을 더 효과적으로 수집하는데 사용될 수 있도록 입자 물질을 태워버리는 것으로 재생될 수 있다.
이제 도2를 참조하면, 도1에 도시된 것과 유사한 시스템(10)에서, 제2 흡기관(122)이 구비될 수 있으며 제1 배기관(30)에 연결되는 제1 단부(124)와 대기로부터 공기를 흡인하는 제2 개방 단부(126)를 가질 수 있다. 블로워(127)가 입자 필터(54)의 상류에 있는 위치에서 제1 배기관(30)으로 공기를 주입하기 위해 제2 흡기관(122)에 구비될 수 있다. 버너(128)가 또한 입자 필터(54)의 재생을 용이하게 하도록 제2 흡기관(122)을 통해 흐르는 공기를 가열하기 위해 구비될 수 있다. 이와 같은 블로워들(127)은 일반적으로 1.1보다 작거나 같은 입구 압력에 대한 절대 출구 압력의 압력 비를 제공하기 위해 구성되어 배치된다.
하나의 예시적인 실시예는 입자 필터의 재생을 위해 산소를 제공하도록 입자 필터의 상류에 있는 위치에서 압축 공기를 제1 배기관으로 보내기 위해 구성되어 배치되는 배기 피동 에어 펌프를 포함하는 공기 브리딩 시스템을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 배기 피동 에어 펌프는 제1 터보차저보다 더 작을 수 있다. 배기 피동 에어 펌프는 연소 엔진의 실린더들에 공기를 보내기 위해 연소 엔진에 연결되는 제1 흡기관으로부터 나오거나 개방 단부를 가지는 제2 흡기관으로부터 나온 공기를 제1 배기관으로 보낼 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예들은 다음에 제공되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명과 특정한 예들은, 본 발명의 예시적인 실시예들을 개시하지만, 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니라고 이해되어야 한다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 상세한 설명과 첨부한 도면들로부터 더 완전하게 이해될 것이며:
도1은 1단 터보차저와 사용하기 위한 최신 브리딩 시스템을 포함하는 종래 기술의 시스템의 개략도이다.
도2는 1단 터보차저에 사용되는 최신 브리딩 시스템을 포함하는 종래 기술의 시스템의 개략도이다.
도3은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 배기 피동 에어 펌프를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도4는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 배기 피동 에어 펌프를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도5는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 배기 피동 에어 펌프를 포함하는 브리딩 시스템의 개략도이다.
다음의 실시예(들)의 설명은 사실상 단지 예시하는(설명하는) 것에 불과하며 본 발명, 그의 적용, 또는 용도들을 한정하기 위해 의도된 것이 결코 아니다.
도3은 도1에 도시된 것과 몇가지 관점에서 유사할 수 있는 실시예를 도시한다. 도3은 또한 엔진 브리딩 시스템을 포함하는 제품 또는 시스템(10)의 개략도이다. 이와 같은 시스템은 산소의 존재 하에 가솔린 또는 디젤 연료와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 연료를 연소시키기 위해 구성되어 배치되는 연소 엔진(12)을 포함할 수 있다. 시스템은 흡기 측(14)과 연소 가스 배기 측(16)을 포함하는 브리딩 시스템을 더 포함할 수 있다. 흡기 측(14)은 연소 엔진(12)의 실린더들로 공기를 공급하기 위해 연소 엔진에 연결되는 매니폴드를 포함할 수 있다. 제1 흡기관(20)이 일 단부에서 흡기 매니폴드(18)에 구비되어(또는 이의 부품으로 만들어져) 연결될 수 있으며 이를 통해 공기를 흡인하기 위한 개방 단부(24)를 포함할 수 있다. 공기 필터(26)가 흡기관(20)의 개방 단부(24)에 또는 그의 근처에 위치할 수 있다.
연소 가스 배기 측(16)은 연소 엔진으로부터 연소 가스를 배출하기 위해 연소 엔진(12)에 연결되는 배기 매니폴드(28)를 포함할 수 있다. 배기 측(16)은 배기 매니폴드(28)에 연결되는(또는 이의 부품으로 만들어지는) 제1 단부(32)를 가지는 제1 배기관(30)을 더 포함할 수 있으며 대기로 배기 가스를 방출하기 위한 개방 단부(34)를 가질 수 있다.
이와 같은 시스템(10)은 연소 가스 배기 측(16)으로부터 흡기 측(14)까지 연장되는 제1 배기 가스 재순환(EGR) 어셈블리(40)를 더 포함할 수 있다. 제1 EGR 밸브(46)는 제1 배기관(30)과 유체로 연통되게 구비될 수 있으며 배기 측(16)으로부터 흡기 측(14)으로 그리고 연소 엔진(12)으로 배기 가스를 흐르게 하기 위해 구성되어 배치될 수 있다. 제1 EGR 어셈블리(40)는 제1 배기관(30)에 연결되는 제1 단부(41)와 흡기관(20)에 연결되는 제2 단부(43)를 가지는 제1 EGR 라인(42)을 더 포함할 수 있다. 냉각기(44)가 그를 통해 흐르는 배기 가스를 냉각시키기 위해 제1 EGR 라인(42)과 유체로 연통되게 구비될 수 있다.
시스템(10)은 제1 배기관(30)과 유체로 연통되는 터빈(50)을 가지며 제1 흡기관(20)을 통해 흐르는 공기와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 가스를 압축하기 위해 제1 흡기관(20)과 유체로 연통되는 압축기(52)를 가지는 제1 또는 주 터보차저(48)를 더 포함할 수 있다. 제1 또는 주 터보차저는 제1 압축기(52)가 시스템(10)의 연소 엔진(12)에 의해 요구되는 적어도 100 퍼센트의 흡입 공기를 보내기 위한 용량을 가질 수 있는 크기로 만들어질 수 있다. 에어 차지 냉각기(air charge cooler)(56)가 압축기(52)의 하류에서 제1 흡기관(20)에 구비될 수 있다. 스로틀 밸브(58)가 압축기(52)의 하류 및 제1 흡기관(20)에 대한 제1 EGR 라인(42)의 제2 단부(43)의 연결점의 상류에서 제1 흡기관(20)에 구비될 수 있다.
다수의 배기가스 제어 구성요소들이 일반적으로 터빈(50)의 하류에서 제1 배기관(30)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 입자 필터(54)가 터빈(50)의 하류에 구비될 수 있다. 촉매 컨버터(36) 및 머플러(38)와 같은, 그러나 이들에 한정되지 않는, 다른 배기가스 제어 구성요소들이 또한 터빈(50)의 하류에 구비될 수 있다. 촉매 컨버터(36)의 위치는 도3에 도시된 것에 한정되지 않으며 배기 측(16)에 있는 다양한 위치들에 위치할 수 있다. 희박 NOX 트랩들과 같은 추가적인 배기 후처리 장치들이 또한 구비될 수 있다.
선택적으로 터빈(50)의 하류에 있는 위치에서 연소 배기 측(16)에서부터 흡기 측(14)으로 연장되는 제2 배기 가스 재순환(EGR) 어셈블리(70)가 구비될 수 있다. 제2 EGR 어셈블리(70)는 제1 배기관(30)에 연결되는 제1 단부(72)와 흡기관(20)에 연결되는 제2 단부(74)를 가지는 제2 EGR 라인(71)을 포함할 수 있다. 냉각기(78)가 제2 EGR 라인(71)을 통해 흐르는 배기 가스를 냉각시키기 위해 제2 EGR 라인(71)과 유체로 연통되게 구비될 수 있다. 제2 EGR 밸브(76)가 구비될 수 있으며 제2 EGR 라인(71)을 통해 흐르는 배기 가스의 양을 제어하기 위해 구성되어 배치될 수 있다. 배기 스로틀 밸브(120)가 제1 배기관(30)에 대한 제2 EGR 라인의 제1 단부의 연결점의 하류에서 제1 배기관(30)에 구비될 수 있다. 배기 가스 스로틀 밸브(120)는 제2 EGR 라인(71)으로 들어가는 배기 가스의 양을 제어하는데 이용될 수 있다. 도3은 시스템(10)이 또한 배기 측(16)으로 직접 압축 공기를 보내는데 이용되는 제2 터보차저(200)를 포함한다는 점에서 도1과 다르다.
도3을 다시 참조하면, 하나의 예시적인 실시예는 연소 엔진(12)으로 공기를 보내기 위해 구성되어 배치되는 흡기 측(14) 및 연소 엔진(12)에 의해 생성된 연소 가스를 배출하기 위해 구성되어 배치되는 배기 측(16)을 포함할 수 있는 제품 또는 시스템(10)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 제1 터보차저(48)가 구비될 수 있으며 배기 측(16)과 유체로 연통되는 터빈(50) 및 연소 엔진(12)에 보내지는 공기를 압축하기 위해 흡기 측(14)과 유체로 연통되는 압축기(52)를 포함할 수 있다.
배기 측(16)의 제1 위치에 연결되는 제1 단부(208) 및 배기 측(16)의 제2 위치에 연결되는 제2 단부(210)를 가지는 제2 배기관(206)이 구비될 수 있다. 흡기 단부 또는 공기 수취 단부(214) 및 입자 필터(54)의 상류에서 배기 측(16)에 연결되는 제2 단부(216)를 가지는 제2 공기관(212)이 구비될 수 있다. 제2 배기관(206)과 유체로 연통되는 제2 터빈(202) 및 필터의 재생을 향상시키기 위해 일 실시예에서 사용될 수 있는 입자 필터(54)의 상류에서 배기 측(16)으로 압축 공기를 보내기 위해 구성되어 배치되는 제2 공기관(212)과 유체로 연통되는 제2 압축기(204)를 포함하는 배기 피동 에어 펌프(200)가 구비될 수 있다. 버너(128)가 제2 공기관(212)을 통해 흐르는 압축 공기를 가열하기 위해 구비될 수 있다. 버너(128)는 가솔린 또는 디젤 연료와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 연료를 태우기 위해 구성되어 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 버너(128)는 연료를 연소시키는 데에 압축 공기를 이용하기 위해 구성되어 배치된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 제2 배기관(206)의 제1 단부(208)가 배기 매니폴드(28)의 하류에 있고 배기 측(16)에 대한 제1 EGR 라인(42)의 연결부의 상류에 있는 위치에서 배기 측(16)에 연결될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 제2 배기관(206)의 제2 단부(210)는 제1 EGR 라인(42)의 연결부의 하류에 있고 제1 터빈(50)의 상류에 있는 위치에서 배기 측(16)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 흡기 단부(214)가 개방 단부(24)의 하류에 있는 위치에서 흡기 측(14)에 연결될 수 있다. 그 대신에, 또는 그와 결합하여, 제2 공기관(212)의 흡기 단부(214')가 대기로 개방될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 제1 에어 밸브(220) 및/또는 제2 에어 밸브(220')가 제2 압축기(204)를 통과하여 배기 측(16)으로 흐르는 공기의 흐름을 제어하기 위해 제2 압축기(204)의 한 측에서 제2 공기관(212)에 구비될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 제1 배기 밸브(218) 및/또는 제2 배기 밸브(218')가 제2 배기관(206) 및 제2 터빈(202)을 통과하는 배기 가스의 흐름을 제어하기 위해 배기 측(16)에 대한 제2 배기관(206)의 제1 단부(208)의 연결점에 또는 이 연결점의 하류에 구비될 수 있다. 제2 배기관(206)의 제2 단부(210)는 하나의 예시적인 실시예에서 제1 EGR 어셈블리(40)의 하류에 있고 제1 터빈(50)의 상류에 있는 위치에서 배기 측(16)에 연결될 수 있다.
일 실시예에서 밸브(220, 및/또는 220')가 보조 에어 펌프의 하우징에 구비될 수 있다. 보조 에어 펌프 하우징은 주물 재료의 단일 부품 또는 서로 연결되는 두 개 이상의 부품들일 수 있다. 다른 실시예에서, 보조 에어 펌프는 밸브들(220, 220') 중의 적어도 하나 또는 버너(128)가 내장될 수 있다.
이제 도4를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에서 제2 배기관(206)의 제1 단부(208)는 엔진(12)에 연결되는 배기 매니폴드(28)에서 배기 측(16)에 연결될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서 제2 배기관(206)의 제2 단부(210)는 제1 터빈(50)의 하류에 있고 배기 측(16)에 대한 제2 공기관(212)의 제2 단부(216)의 연결부의 상류에 있는 위치에서 배기 측(16)에 연결될 수 있다.
이제 도5를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에서, 제2 배기관(206)의 제1 단부(208)는 제1 터빈(50)의 하류에 있는 위치에서 배기 측(16)에 연결될 수 있다. 제2 배기관(206)의 제2 단부(210)는 제1 단부(208)의 연결부의 하류에 있고 입자 필터(54)와 배기 측(16)에 대한 제2 공기관(212)의 제1 단부(216)의 연결부의 상류에 있는 위치에서 배기 측에 연결될 수 있다. 제1 배기 밸브(218)는 제2 배기관(206)을 통과하는 배기 가스의 흐름을 제어하기 위해 배기 측(16)에 대한 제2 배기관의 제1 단부(208)와 제2 단부(210)의 연결부들 사이에 개재되는 위치에서 배기 측(16)에 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 밸브들(218 및 221)은 배기 측(16)을 통과하고 제2 배기관(206)을 통과하는 배기의 흐름을 제어하기 위해 배기 측(16)에 대한 제2 배기관(206)의 제1 단부(208)의 연결점에 위치하는 삼방향으로 결합될 수 있다.
존재하는 경우의 제1 터보차저(48)와 배기 피동 에어 보조 펌프(200)의 상대적인 크기 관계는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시한 실시예들에서 배기 피동 에어 펌프(200)는 제1 터보차저(48)와 크기가 동일하거나 더 작을 수 있다. 제1 터보차저(48)는 1.2를 초과하여 약 2.5까지의 범위에 있는 터보차저의 입구 압력에 대한 절대 출구 압력의 압력 비를 제공하도록 구성되어 배치될 수 있다. 제1 터보차저(48)는 연소 엔진(12)의 흡기 요건들의 적어도 100 퍼센트를 제공하기에 충분한 압축기(52)의 용량을 제공하도록 구성되어 배치될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 배기 피동 에어 보조 펌프(200)는 약 1.3에서부터 2.5까지의 펌프의 입구 압력에 대한 절대 출구 압력의 압력 비를 제공하도록 구성되어 배치될 수 있다. 일 실시예에서 배기 피동 에어 보조 펌프(200)는 엔진(12)에 의해 요구되는 공기의 유량보다 더 적은 양을 제공하도록 구성되어 배치될 수 있다. 일 실시예에서 배기 피동 에어 보조 펌프(200)는 엔진(12)에 의해 요구되는 공기의 유량의 1/2까지를 제공하도록 구성되어 배치될 수 있다. 일 실시예에서 배기 피동 에어 보조 펌프(200)는 엔진(12)에 의해 요구되는 공기의 유량의 1/3까지를 제공하도록 구성되어 배치될 수 있다. 일 실시예에서 배기 피동 보조 펌프(200)는 배기가스 제어 구성요소로 기능을 하며 터보차저와 같이 엔진의 성능을 향상시키는데 사용되는 구성요소로 기능하지 않도록 구성되어 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에서 배기 피동 보조 펌프(200)는 직접적으로, 또는 간접적으로, 엔진의 흡기측으로 공기를 보내지 않도록 구성될 수 있다.
제1 터보차저(48)와 배기 피동 에어 펌프(200) 중의 적어도 하나는, 예를 들어, 터빈 및/또는 압축기의 용량을 변경하기 위해, 조정 가능한 베인들을 가지나 이에 한정되지 않는, 가변 구조의 터빈 및/또는 압축기를 가지도록 구성되어 배치될 수 있다.
버너(128)에 및/또는 입자 필터(54)의 상류에서 배기 측(16)에 압축 공기를 제공하기 위해 배기 피동 에어 펌프(200)를 이용하는 것은 상대적으로 더 짧은 시간에 입자 필터의 더 효과적인 재생을 하는 이점을 제공한다. 배기 피동 에어 펌프(200)로부터 나와 버너(128)에 또는 입자 필터(54)에 보내진 공기의 양은 대부분의 산소가 소비된 엔진(12)에서 연료의 연소 후에 배기 가스에 잔류하는 공기보다 대체로 더 많다. 더구나, 다른 예시적인 실시예에서, 상온 시동들(cold starts) 중에 산소가 풍부한 공기가 촉매 컨버터(36)에 대한 탄화수소들과 일산화탄소를 태우는데 필요한 양으로 배기 측(16)에 보내질 수 있다. 결과적으로, 배기 온도는 극적으로 증가될 것이며 이는 촉매 컨버터의 점화 온도(light-off temperature)에 용이하게 도달되게 할 것이며 그에 의해 상온 시동 후에 바로 시스템에 의해 변환되는 NOx, 탄화수소들 및 일산화탄소의 양을 증가시킨다. 더구나, 또 다른 예시적인 실시예에서 상대적으로 차고 산소가 풍부한 공기가 일반적으로 높은 배기 가스 온도들에 매우 민감한 코팅들을 포함하는 촉매 컨버터의 온도를 제어하기 위해 촉매 컨버터(36)의 상류에서 배기 측(16)에 보내질 수 있다.
하나의 예시적인 실시예는 배기 피동 에어 펌프(200)를 사용하여 배기 측(16)으로 직접 압축 공기를 보내는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예는 입자 필터(54)의 재생을 지원하기 위해 배기 피동 에어 펌프(200)를 사용하여 버너(128)로 압축 공기를 보내는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예는 배기 측(16)에서 탄화수소들/일산화탄소의 연소를 지원하기 위해 배기 피동 에어 펌프(200)를 사용하여 배기 측(16)으로 압축 공기를 보내는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있다. 다른 실시예는 배기 가스를 냉각시키고 특히 촉매 컨버터(36)를 냉각시키기 위해 배기 피동 에어 펌프(200)로 압축 공기를 보내는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서 배기 피동 에어 펌프(200)는 계획된 재생 방법에 따라 제1 터보차저(48)의 상류, 및 제1 터보차저(48)에 평행하게, 또는 그의 하류에 배치된다. 하나의 예시적인 실시예에서 공기는 흡기 측(14)으로부터 또는 주변의 대기로부터 제2 압축기(204)로 흡인될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 제1 배기 밸브(218)는 제2 터빈(202)으로 흘러 들어가는 배기 가스 흐름을 조절하기 위해 제2 터빈(202)의 앞이나 뒤에 위치할 수 있다. 이 밸브는 재생 방법에 따라 온/오프 또는 선형 제어 타입의 밸브일 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 배기 밸브(218, 221')는 제2 터빈(202)으로 배기 가스가 흐르도록 하는데 이용될 수 있다. 이 밸브는 제1 터빈(50)의 상류에서 배기 측(16)에 위치하거나 제1 터빈(50)과 일체로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 배기 밸브들(218, 221)은 하나의 구성요소로 결합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 에어 밸브(220 또는 220')는 제2 압축기(204)를 통과하는 공기의 흐름을 조절하기 위해 제2 압축기(204)의 상류 또는 하류에 위치할 수 있다. 이 밸브들(220, 220')은 재생 방법에 따라 온/오프 또는 선형 제어 타입의 밸브일 수 있다. 이 밸브들(220, 220')은 또한 제2 압축기(204)를 통과하는 역류를 회피하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 위의 설명은 사실상 단지 예시하는 것에 불과하며, 따라서, 이들의 변형들은 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않는다.

Claims (34)

  1. 연소 엔진으로 공기를 보내도록 구성되어 배치되는 흡기 측, 및 상기 엔진에 의해 생성된 연소 가스를 방출하도록 구성되어 배치되는 배기 측을 포함하는 제품으로서:
    상기 흡기 측은 제1 공기관을 포함하며, 상기 배기 측은 제1 배기관을 포함하며,
    상기 제품은:
    제1 단부에서 상기 배기 측에 연결되고 제2 단부에서 상기 배기 측에 연결되는 제2 배기관,
    공기 수취 단부 및 제1 배기 측에 연결되는 제2 단부를 가지는 제2 공기관,
    상기 제2 배기관과 유체로 연통되는 제2 터빈 및 상기 배기 측으로 압축 공기를 보내기 위해 상기 제2 공기관과 유체로 연통되는 제2 압축기를 포함하는 배기 피동 에어 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기 측과 유체로 연통되는 제1 터빈 및 상기 흡기 측과 유체로 연통되는 제1 압축기를 포함하는 제1 터보차저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  3. 제1항에 있어서,
    연소 엔진을 더 포함하며, 상기 보조 에어 펌프는 상기 엔진에 요구되는 공기의 1/2 미만을 보내기 위해 구성되어 배치되는 것을 특징으로 하는 제품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배기 측과 유체로 연통되는 제1 터빈 및 상기 흡기 측과 유체로 연통되는 제1 압축기를 포함하는 제1 터보차저를 더 포함하며, 상기 제1 터보차저는 상기 엔진을 작동시키기 위해 요구되는 공기의 적어도 100퍼센트를 보내도록 구성되어 배치되는 것을 특징으로 하는 제품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공기관의 상기 공기 수취 단부는 상기 흡기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공기관의 상기 공기 수취 단부는 대기로 개방되는 것을 특징으로 하는 제품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압축기의 상류에서 상기 제2 공기관에 있는 에어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압축기의 하류에 있는 에어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공기관을 통해 흐르는 공기를 가열하도록 구성되어 배치되는 버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공기관의 상기 제2 단부는 상기 제1 배기관에 있는 촉매 컨버터의 상류에서 상기 배기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배기 측은 연소 엔진에 연결되도록 구성되어 배치되는 배기 매니폴드를 더 포함하며, 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부는 상기 배기 매니폴드의 하류에서 상기 배기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배기 측은 배기 매니폴드를 더 포함하며 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부는 상기 배기 매니폴드에서 상기 배기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배기관의 상기 제2 단부는 상기 제1 터빈의 상류에서 상기 배기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배기관의 상기 제2 단부는 상기 제1 터빈의 하류에서 상기 배기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배기관의 상기 제1 단부는 상기 제1 터빈의 하류에서 상기 배기 측에 연결되며, 상기 제2 배기관의 상기 제2 단부는 상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부의 연결점의 하류에서 상기 배기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부의 연결부와 상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제2 단부의 연결부 사이의 위치에서 상기 배기 측에 배치되는 배기 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부의 연결부와 상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제2 단부의 연결부 사이의 위치에서 상기 배기 측에 연결되는 배기 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2 터빈의 상류에서 상기 제2 배기관에 있는 제1 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제2 터빈의 하류에서 상기 제2 배기관에 있는 배기 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부의 연결점에 있는 배기 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 배기 측에서부터 상기 흡기 측으로 연장되는 제1 배기 가스 재순환 라인을 더 포함하며, 상기 배기 측에 대한 상기 제1 배기 가스 재순환 라인의 연결점의 상류 또는 상기 배기 측에 대한 상기 제1 배기 가스 재순환 라인의 연결점의 하류 중의 적어도 하나에 위치하는 상기 배기 측에 있는 배기 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배기관의 상기 제1 단부는 상기 제1 터빈의 하류에서 상기 배기 측에 연결되며, 상기 제2 배기관의 상기 제2 단부는 상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부의 연결점의 하류 및 상기 배기 측에 대한 상기 제2 배기관의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 연결점들 사이에 위치하는 상기 배기 측에 있는 배기 밸브의 하류에서 상기 배기 측에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 배기 측과 흡기 측에 연결되는 가솔린 또는 디젤 엔진 중의 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  24. 흡기 측과 배기 측, 및 상기 배기 측으로 압축 공기를 보내도록 구성되어 배치되는 배기 피동 에어 펌프를 포함하는 연소 엔진 브리딩 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 배기 측과 유체로 연통되는 제1 터빈 및 상기 흡기 측과 유체로 연통되는 제1 압축기를 포함하는 제1 터보차저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  26. 보조 에어 펌프 및 버너를 포함하며, 상기 보조 에어 펌프는 상기 버너로 압축 공기를 보내도록 구성되어 배치되며 상기 보조 에어 펌프는 적어도 1.3의 압력 비를 가지는 것을 특징으로 하는 제품.
  27. 보조 에어 펌프 및 밸브 또는 버너 중의 적어도 하나를 수용하는 하우징을 포함하는 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  28. 흡기 측과 배기 측, 및 배기 피동 보조 에어 펌프를 포함하는 연소 엔진 브리딩 시스템을 제공하는 단계, 및
    상기 배기 피동 보조 에어 펌프를 사용하여 상기 배기 측으로 직접 압축 공기를 보내는 단계를 포함하며,
    상기 배기 피동 보조 에어 펌프는 상기 엔진에 의해 요구되는 것보다 더 적은 공기를 보내도록 구성되어 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 배기 측과 유체로 연통되는 제1 터빈 및 상기 흡기 측과 유체로 연통되는 제1 압축기를 포함하는 제1 터보차저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 시스템은 촉매 컨버터를 더 포함하며, 상기 제2 터보차저를 사용하여 상기 배기 측으로 직접 압축 공기를 보내는 단계는 상기 촉매 컨버터를 냉각시키기 위해 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 흡기 측과 배기 측, 상기 배기 측에 의해 구동되는 보조 에어 펌프, 상기 배기 측에 있는 입자 필터 및 상기 입자 필터의 내부에 부착된 입자들을 태워버리는 것을 포함하여 상기 입자 필터를 재생하기 위해서 상기 입자 필터에 열을 보내도록 구성되어 배치되는 버너를 포함하는 연소 엔진 브리딩 시스템을 제공하는 단계, 및
    상기 입자 필터의 재생을 지원하기 위해 상기 보조 에어 펌프를 사용하여 상기 버너로 압축 공기를 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 배기 측과 유체로 연통되는 제1 터빈 및 상기 흡기 측과 유체로 연통되는 제1 압축기를 포함하는 제1 터보차저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 흡기 측 및 배기 측, 및 상기 배기 측에 의해 구동되는 보조 에어 펌프를 포함하는 연소 엔진 브리딩 시스템을 제공하는 단계, 및
    연소 엔진의 시동 중에 상기 배기 측에서 탄화수소들/일산화탄소의 연소를 지원하기 위해 상기 보조 에어 펌프를 사용하여 상기 배기 측으로 압축 공기를 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 배기 측과 유체로 연통되는 제1 터빈 및 상기 흡기 측과 유체로 연통되는 제1 압축기를 포함하는 제1 터보차저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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