KR20110014122A - Ｅｇｒ을 위한 보충 콤프레서를 이용하는 시스템 - Google Patents

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KR20110014122A
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KR1020100075165A
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루이스 카를로스 캇타니
마틴 알. 지엘케
바샤 와이. 멜헴
폴 고테몰러
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인터내셔널 엔진 인터렉츄얼 프로퍼티 캄파니, 엘엘씨
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Abstract

엔진을 위한 EGR 시스템을 구동하기 위한 시스템은 배기가스 터빈과, 주 콤프레서와, 보충 EGR 콤프레서를 포함한다. 터빈은 흡입 공기를 압축하기 위해 주 콤프레서를 구동시키며, 흡입 공기 시스템에 유도되는 EGR 배기가스 스트림을 압축하기 위해 보충 EGR 콤프레서를 구동시킨다. 보충 EGR 콤프레서는 터빈으로부터 하류의 배기가스의 흡입을 담당한다. 3방 밸브는 엔진 배기가스 배출 도관과 보충 EGR 콤프레서의 흡입부 사이의 배기가스의 비율을 정한다. 터빈은 축 및 주 콤프레서를 구동시키며, 보충 EGR 콤프레서는 공통의 축상에 고정된 대응의 콤프레서를 가짐으로써 구동된다.

Description

ＥＧＲ을 위한 보충 콤프레서를 이용하는 시스템{SYSTEM USING SUPPLEMENTAL COMPRESSOR FOR EGR}
본 발명은 내연기관에 관한 것으로서, 특히 EGR(exhaust gas recirculation: 배기가스 재순환)을 갖는 트럭 디젤 엔진에 관한 것이다.
디젤 엔진은 현재 북아메리카에서 제작되는 많은 트럭에서 사용되는 엔진이다.
전형적으로, 디젤 엔진에는 단일 단계 또는 2단계 터보챠저(turbocharger)가 장착된다. 일실시예의 터보챠저에 있어서 2단계 터보챠저는 일실시예에서 부스트(boost)를 조성하기 위해 흡기 시스템에서 직렬 흐름 관계로 고압 및 저압 콤프레서를 작동시키는 배기 시스템에서 직렬 흐름 관계에 있는 고압 및 저압 터빈을 포함한다. 단일 단계의 터보챠저는 오직 하나의 터빈과 하나의 콤프레서를 갖는다.
디젤 엔진의 연소는 방출(emission)을 최소로 하기 위해 정밀하게 제어되어야 한다. 방출 수준을 결정하는 인자들 중에는 연소공정에서의 과잉 산소가 있다. EGR(exhaust gas recirculation: 배기가스 재순환)은 엔진 배기의 일부를 엔진의 실린더로 재순환시키는 공정이며; 피크 연소온도를 낮추고, 과잉 산소의 수준을 낮추고, 그리고 NOx 방출을 줄이는데 사용되어 왔다.
더욱 엄격해지는 방출 규제법규는 고비용의 후처리 기술의 사용을 피하기 위해 EGR 유량의 증가를 필요로 한다.
공고된 미국 특허출원 2008/0078176호 및 미국 특허 6,973,786호에는 터보챠저 디젤 엔진용 엔진제어 시스템이 개시되어 있다. 상기 문서들은 터보챠저와 EGR 밸브를 제어하기 위한 방책을 기재하고 있다.
EGR을 "구동(drive)"하는, 즉 충분한 EGR 유량이 흡입 매니폴드 내로의 신선한 공기 유량에 대하여 유지되는 것을 보장하는 또 다른 공지의 방법이 있다. EGR 가스 흐름이 EGR 쿨러와 도관을 통해 구동되어야 하기 때문에, 압력강하는 배기 매니폴드에서 이용할 수 있는 압력이 제공된 EGR 가스의 최대 유량을 낮출 수 있다. 단독으로 또는 조합하여 사용되는 방법은 다음과 같다.
a. 공기 흡입 스로틀 밸브의 사용: 스로틀을 사용한 흡입 공기의 제한은 EGR 을 구동하는데 사용된다. 그러나 높은 연료 소모의 비용이 문제이다.
b: 저온측 EGR 밸브(즉, 공압, 유압, 전기) 또는 리드 밸브(Reed valve) 등과 같은 체크 밸브의 사용. EGR 가스 출구 포트에 사용된 이러한 형태의 밸브는 EGR 가스가 EGR/공기 혼합기내로 흐르게 하고 충전된 공기 부스트 압력(EGR 압력 보다 높을 때)이 EGR 흐름을 역전시키는 것을 방지한다.
c. 맥동(pulsating) 배기 매니폴드의 사용. 배기가스 압력은 사인파 형태(피크 및 출구를 갖는 펄스)로 변한다. 배기가스 압력이 맥동의 피크(가장 높은 값)에 있을 때, 맥동 배기 매니폴드는 충전 공기 부스트 압력을 극복하는데 사용되며, 이에 따라 신선한 충전된 공기와 EGR 가스와의 혼합을 발생시킨다. 각각의 실린더의 맥동을 사용할 수 있도록, 배기 매니폴드는 위상이 같은 압력파와 배기 런너(runner)와의 연결을 허용하는 방식으로 설계된다. 이러한 형태의 설계는 통상적으로 "분기 매니폴드(split manifold)" 로 불리우며, 분기 EGR 고온측 튜브(배기 매니폴드로부터 EGR 까지)와 EGR 쿨러 코어의 분기 번들 및 분기 EGR 저온 튜브(EGR 로부터 EGR/공기 혼합기까지)와 조합하여 사용된다.
본 발명자들은 제조가 경제적이고 작동이 효과적이며 신뢰성이 있는 EGR 구동 시스템을 제공하는 것이 바람직한 것으로 인식하고 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 엔진을 위한 EGR 스트림을 제공하는 시스템과 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 엔진 배기로부터 엔진 공기 흡입부까지 EGR 가스 유량을 구동하는 방법은 주 콤프레서를 기계적으로 구동하는 배기가스 터빈을 갖는 터보챠저를 엔진상에 정렬하는 단계와, 주 콤프레서를 구동하는 배기가스 터빈을 구동하기 위해 제1배기가스 유량을 가스 터빈으로 지향시키는 단계와, 공기를 압축하고 압축된 공기를 엔진 공기 흡입부로 지향시키는 주 콤프레서를 사용하는 단계와, 가스 터빈에 의해 구동되는 보충 콤프레서를 배치하는 단계와, 제2배기가스 유량을 압축하는 보충 콤프레서에 제2배기가스 유량을 지향시키는 단계와, 압축된 제2배기가스 유량을 엔진 공기 흡입부로 지향시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 상기 제1배기가스 유량은 제2배기가스 유량 및 제3배기가스 유량의 총합일 수 있으며, 제3과잉 가스 유량은 배기가스 배출부를 통해 배출된다.
상기 방법은 제2 및 제3유량의 비율을 제어하는 단계도 포함할 수 있다.
상기 방법은 배기가스 흐름으로의 보충 콤프레서를 선택적으로 폐쇄하는 단계도 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 엔진을 위한 EGR 시스템 및/또는 터보챠저를 제공하며; 상기 엔진은 흡입 공기 매니폴드와, 배기 매니폴드를 포함하며; 상기 배기가스 매니폴드는 배기가스를 터보챠저로 지향시키고, 상기 터보챠저는 압축된 공기를 흡입 공기 매니폴드로 지향시킨다.
상기 시스템은 터빈 하우징과, 축에 고정가능하게 장착된 터빈 하우징내의 터빈 휘일을 갖는 배기가스 터빈을 포함하며; 상기 터빈 하우징은 배기가스 매니폴드와 유체소통되는 입구와, 배기가스 배출 도관과 유체소통되는 출구를 갖는다.
상기 시스템은 주 콤프레서 하우징과, 축에 고정가능하게 장착된 주 콤프레서 하우징내의 주 콤프레서 휘일을 갖는 주 흡입 공기 콤프레서를 포함하며; 상기 주 콤프레서 하우징은 흡입 공기와 유체소통되는 입구와, 흡입 공기 매니폴드와 유체소통되는 출구를 갖는다.
상기 시스템은 보충 콤프레서 하우징과, 축에 고정가능하게 장착된 보충 콤프레서 하우징내의 보충 콤프레서 휘일을 갖는 보충 콤프레서를 포함하며; 상기 보충 콤프레서 하우징은 배기가스 매니폴드와 유체소통되는 입구와, 흡입 공기 매니폴드와 유체소통되는 출구를 갖는다.
터빈 휘일은 터빈 하우징을 통한 배기가스 흐름에 의해 회전되도록 형성된다. 터빈 휘일의 회전은 축을 회전시키고, 이에 따라 주 콤프레서 휘일 및 보충 콤프레서 휘일을 회전시킨다. 주 콤프레서 휘일의 회전은 흡입 공기를 압축하고, 압축된 흡입 공기를 흡입 공기 매니폴드에 전달한다. 보충 콤프레서 휘일의 회전은 배기가스를 압축하고, 압축된 배기가스를 흡입 공기 매니폴드에 전달한다.
터빈 휘일은 주 콤프레서 휘일과 보충 콤프레서 휘일 사이에서 축을 따라 배치될 수 있다.
상기 시스템은 배기가스 터빈 하우징 출구와 보충 콤프레서 하우징 입구 사이에서 유체소통되는 밸브를 포함할 수 있다. 상기 밸브는 보충 콤프레서에 의해 압축된 배기가스의 유량과 배기가스 배출 도관에 대한 배기가스의 유량에 대한 비율로 제어될 수 있다.
상기 시스템은 배기가스 흐름에 대한 보충 콤프레서 하우징 출구를 적어도 부분적으로 폐쇄하기 위해 스로틀 밸브를 포함할 수 있다. 상기 보충 콤프레서 휘일은 원심 콤프레서 휘일일 수도 있으며, 스로틀 밸브는 원심 콤프레서 휘일의 베인들 사이에서 출구를 선택적으로 덮거나 노출시키도록 이동가능한 원형의 원통형 슬리브일 수 있다.
상기 시스템은 보충 콤프레서 하우징 출구와 흡입 공기 매니폴드 사이의 유체소통을 위해 배치된 EGR 쿨러를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 EGR 쿨러와 흡입 공기 매니폴드 사이의 유체소통을 위해 배치된 EGR/공기 혼합기를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도1은 보충 EGR 콤프레서를 포함하는 엔진 시스템의 개략도.
도2는 보충 EGR 콤프레서상의 선택적 스로틀 밸브 장치의 확대도.
본 발명은 많은 상이한 형태의 실시예가 가능하지만, 특정 실시예가 도면에 도시되고 상세히 서술될 것이며, 서술된 내용은 본 발명의 원리의 예시로서 간주되어야 하고 도시된 본 발명은 특정 실시예에 한정되지 않음을 인식해야 한다.
하기에는 과급된 디젤 엔진의 배기 시스템으로부터 EGR 쿨러내로의 배기가스 흐름을 증가시키는 장치 및 방법이 서술될 것이다. 디젤 엔진은 흡기 스로틀 장치를 가지며, 부가적으로 하나 이상의 터보챠저를 갖는다.
도1에는 전형적인 디젤 엔진(100)이 도시되어 있다. 엔진(100)은 흡기 시스템(103) 및 배기 시스템(105)에 유체연결된 다수의 실린더를 포함하는 크랭크케이스(101)를 갖는다. 터보챠저(107)는 배기 시스템(105)에 연결된 터빈 입구(113)를 가지며 흡기 시스템(103)에 연결된 주 흡입 공기 콤프레서(111)를 구동시키는 터빈(109)을 포함한다. 상기 터빈(109)은 터빈 하우징(109a)과, 상기 하우징(109a)의 내부에서 축(110)에 고정가능하게 장착된 터빈 휘일(109b)을 포함한다. 주 콤프레서(111)는 주 콤프레서 하우징(111a)과, 상기 하우징의 내부에서 축(110)에 고정가능하게 장착된 주 콤프레서 휘일(111b)을 포함한다. 공기 클리너(115)는 주 콤프레서(111)의 입구에 연결된다. 주 콤프레서(111)의 출구(117)는 고온의 공기 통로(123)를 통해 챠지 공기 쿨러(121)의 입구(119)에 연결된다. 챠지 공기 쿨러(121)의 출구(125)는 차가운 공기 통로(129)를 통해 흡기 스로틀(127)에 연결된다.
보충 EGR 콤프레서(130)는 보충 콤프레서 하우징(130a)과, 상기 하우징(130a)의 내부에서 축(110)에 고정가능하게 장착되는 보충 콤프레서 휘일(130b)을 포함한다. 보충 EGR 콤프레서는 입구(132) 및 출구(133)를 포함한다. 출구(133)는 EGR 스로틀 밸브(134)에 유체연결된다. 밸브(134)는 제1도관(138)을 통해 EGR 쿨러(136)에 유체연결된다. 본 발명에 있어서 "도관" 이라는 용어는 가스나 액체 등의 유체를 지향시키기 위한 튜브, 파이프, 통로 또는 채널 등을 포함하는 것으로 인식해야 한다. "축" 이라는 용어는 분리된 축 부재로 제조되거나 서로 결합되거나 부착된 조립체를 포함한다. EGR 쿨러(136)는 제2도관(139)을 통해 EGR/흡입 공기 혼합기(137)에 유체연결된다. 상기 혼합기는 본 발명에 참조인용된 미국 특허 제7,028,680호 및 제7,032,578호에 개시되어 있다. 혼합기(137)의 출구(142)는 흡기 시스템 또는 흡입 매니폴드(103)에 연결된다.
보충 EGR 콤프레서(130)의 입구(132)는 3방 밸브(154)의 출구(154a)에 연결된 입구 도관(150)에 연결된다. 밸브(154)는 터빈 출구 도관(158)을 통해 터빈 출구(109c)에 연결된 입구(154b)를 갖는다. 축(110)은 도관(150, 158)의 벽을 밀봉가능하게 관통한다.
정상적인 엔진 작동중, 냉각된 압축된 흡입 공기는 밸브(127)를 통해 혼합기(137)에 유입된다. 3방 밸브(154)의 위치에 따라, EGR 배기가스는 도관(150)을 통해 보충 EGR 콤프레서(130)의 입구(132)로 유입된다. 보충 콤프레서 스로틀 밸브(134)는 개방되고, EGR 가스는 제1도관(138)과, 쿨러(136)와, 제2도관(139)과, 혼합기(137)를 통과한다. 냉각된 압축된 흡입 공기는 혼합기(137)에서 EGR 배기가스와 혼합된다. 배기가스 및 공기의 혼합물은 출구(142)로부터 혼합기(137)를 빠져나가서, 흡기 시스템(103)에 유입된다.
엔진(100)이 아이들 상태나 아이들 상태 근처에서 작동될 때, 즉 엔진 속도가 낮고 엔진에 토오크 부하가 없거나 적을 때, 보충 콤프레서(130)로부터의 배기가스의 흐름이 EGR 쿨러(136)를 통과하여 혼합기(137)에 유입되는 것을 허용하도록 스로틀 밸브(134)가 개방될 동안, 흡기 스로틀(127)은 스로틀 밸브(134)가 거의 완전히 폐쇄된다. 혼합기(137)를 빠져나오는 공기와 배기가스의 혼합은 엔진(100)의 안정된 아이들 엔진 속도를 유지하기 위해 적절해야만 한다.
엔진(100)이 아이들 상태 이상으로 작동될 때, 흡기 스로틀(127)은 실질적으로 5% 로 또는 5% 이상 개방되어야 한다. 챠지 공기 쿨러(121)를 빠져나오는 냉각된 흡입 공기는 혼합기(137)에 유입되어, 보충 콤프레서(130)로부터의 배기가스와 혼합된다. 공기와 배기가스의 혼합은 혼합기(137)를 빠져나와서, 엔진(100)의 흡기 시스템(103)에 유입된다.
밸브(134)는 EGR 흐름이 필요할 경우 개방되고, EGR 유량이 낮을 때 터보 서어지/초킹에 대한 보호가 필요없을 경우 폐쇄된다.
3방 밸브(154)는 작동 상태에 필요한 EGR 가스의 양을 선택하기 위해 배치된다. 밸브(154)를 통과하는 나머지 배기가스는 배기 배출 도관(166)으로 지향된다. 이러한 가스는 전형적으로 대기로의 방출 이전에 처리된다.
도2는 선택적인 보충 콤프레서(130')에 사용되는 선택적인 실시예의 스로틀 밸브(134')를 도시하고 있다. 출구(133)에 배치된 스로틀 밸브 대신에, 선택적인 보충 콤프레서(130')의 하우징(130a)의 내부에 스로틀 슬리브(170)가 배치될 수 있다. 원형의 원통형 링 형태의 스로틀 슬리브(170)는 원심형 콤프레서 휘일(130b)의 베인들 사이의 흐름 통로를 변하는 정도로 차단하거나 노출시키기 위해 작동기(174)에 의해 배치될 수 있다. 이에 관하여, 작동기는 슬리브를 축(110)의 축방향으로 이동시킨다. 상기 작동기는 공압 작동기, 솔레노이드 등과 같은 전기 작동기, 또는 기타 다른 형태의 작동기일 수도 있다.
스로틀 밸브(170)는 EGR 흐름이 필요할 경우 개방되고, EGR 유량이 낮을 때 터보 서어지/초킹에 대한 보호가 필요없을 경우 폐쇄된다.
시스템 제어부(200)는 밸브(127, 134 또는 134', 154)를 위한 밸브 위치상의 피드백을 수용한다. 밸브의 위치조정에 대한 제어 방책은 본 발명에 참조인용된 미국 공개출원 제2008/0078176호에 개시된 바와 같은 데이터를 처리하기 위한 알고리즘으로서 엔진 제어 시스템의 하나 이상의 프로세서에서 구현될 수 있다. 터보챠저 및/또는 베이직 EGR 제어 방책은 본 발명에 참조인용된 미국 특허 제7,353,648호, 제6,973,382호, 또는 제6,401,700호에 선택적으로 개시되어 있다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.
100: 엔진 101: 크랭크케이스
103: 흡기 시스템 109: 터빈
110: 축 111: 주 콤프레서
134: 스로틀 밸브

Claims (17)

  1. 엔진 배기로부터 엔진 공기 흡입부로 EGR 가스 유량을 구동하는 방법에 있어서,
    주 콤프레서를 기계적으로 구동하는 배기가스 터빈을 갖는 터보챠저를 엔진상에 배치하는 단계와,
    주 콤프레서를 구동하는 배기가스 터빈을 구동하기 위해 제1배기가스 유량을 가스 터빈으로 지향시키는 단계와,
    공기를 압축하고 압축된 공기를 엔진 공기 흡입부로 지향시키는 주 콤프레서를 사용하는 단계와,
    가스 터빈에 의해 구동되는 보충 콤프레서를 배치하는 단계와,
    제2배기가스 유량을 압축하는 보충 콤프레서에 제2배기가스 유량을 지향시키는 단계와,
    압축된 제2배기가스 유량을 엔진 공기 흡입부로 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 유량 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1배기가스 유량은 제2배기가스 유량 및 제3배기가스 유량의 총합이고, 제3배기가스 유량은 배기가스 배출부를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 유량 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 및 제3배기가스 유량의 비율을 제어하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 유량 구동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 배기가스 흐름으로의 보충 콤프레서를 선택적으로 폐쇄하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 유량 구동 방법.
  5. 흡입 공기 매니폴드와 배기 매니폴드 및 흡입 공기 콤프레서를 구동하는 배기가스 터빈을 갖는 터보챠저를 구비한 엔진을 위한 EGR 시스템으로서, 배기가스 매니폴드는 배기가스를 배기가스 터빈으로 지향시키고, 흡입 공기 콤프레서는 압축된 공기를 흡입 공기 매니폴드로 지향시키는 EGR 시스템에 있어서,
    배기가스 터빈에 의해 구동되도록 배기가스 터빈에 기계적으로 연결되는 보충 콤프레서를 포함하며,
    상기 보충 콤프레서는 배기가스 매니폴드로부터 지향된 배기가스 유량의 일부를 수용하기 위한 보충 콤프레서 입구를 가지며, 상기 보충 콤프레서는 배기가스 유량의 일부를 압축하며, 상기 보충 콤프레서는 흡입 공기 매니폴드와 유체소통되는 보충 콤프레서 출구를 갖는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 보충 콤프레서 출구와 흡입 공기 매니폴드 사이에서 유체소통되어 배치되는 EGR 쿨러를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 EGR 쿨러와 흡입 공기 매니폴드 사이에서 유체소통되게 배치되는 EGR/공기 혼합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 배기가스 터빈과 보충 콤프레서 사이에서 유체소통되는 밸브를 부가로 포함하며, 상기 밸브는 배기가스 유량의 일부의 크기를 선택하도록 제어가능한 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  9. 제5항에 있어서, 배기가스로의 보충 콤프레서를 적어도 부분적으로 폐쇄하기 위한 스로틀 밸브를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 콤프레서는 원심 콤프레서 휘일을 포함하며, 상기 스로틀 밸브는 원심 콤프레서 휘일의 베인들 사이를 선택적으로 덮거나 노출시키기 위해 이동가능한 원형의 원통형 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  11. 흡입 공기 매니폴드와 배기 매니폴드를 갖는 엔진을 위한 터보챠저 시스템으로서 배기가스 매니폴드는 배기가스를 터보챠저로 지향시키고 상기 터보챠저는 압축된 공기를 흡입 공기 매니폴드로 지향시키는 터보챠저 시스템에 있어서,
    터빈 하우징과 축상에 고정가능하게 장착된 상기 터빈 하우징내의 터빈 휘일을 갖는 배기가스 터빈과,
    주 콤프레서 하우징과 축상에 고정가능하게 장착된 주 콤프레서 하우징내의 주 콤프레서 휘일을 갖는 주 흡입 공기 콤프레서와,
    보충 콤프레서 하우징과 축상에 고정가능하게 장착된 보충 콤프레서 하우징내의 보충 콤프레서 휘일을 갖는 보충 콤프레서를 포함하며,
    상기 터빈 하우징은 배기가스 매니폴드와 유체소통되는 입구와 배기가스 배출 도관과 유체소통되는 출구를 가지며, 상기 주 콤프레서 하우징은 흡입 공기와 유체소통되는 입구와 흡입 공기 매니폴드와 유체소통되는 출구를 가지며, 상기 보충 콤프레서 하우징은 배기가스 매니폴드와 유체소통된 입구와 흡입 공기 매니폴드와 유체소통된 출구를 가지며, 상기 터빈 휘일은 터빈 하우징을 통과하는 배기가스 흐름에 의해 회전되도록 형성되고, 터빈 휘일의 회전은 축을 회전시킴으로써 주 콤프레서 휘일 및 보충 콤프레서 휘일을 회전시키며, 주 콤프레서 휘일의 회전은 흡입 공기를 압축하고 압축된 흡입 공기를 흡입 공기 매니폴드에 전달하고, 보충 콤프레서 휘일의 회전은 배기 가스를 압축하고 압축된 배기가스를 흡입 공기 매니폴드로 전달하는 것을 특징으로 하는 터보챠저 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 터빈 휘일은 주 콤프레서 휘일과 보충 콤프레서 휘일 사이에서 축을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 터보챠저 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 배기가스 터빈 하우징 출구와 보충 콤프레서 하우징 입구 사이에 유체소통되는 밸브를 부가로 포함하며, 상기 밸브는 보충 콤프레서에 의해 압축된 배기가스의 유량과 배기가스 배출 도관으로의 배기가스의 유량에 대한 비율을 제어가능한 것을 특징으로 하는 터보챠저 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 배가가스 흐름으로의 보충 콤프레서 하우징 출구를 적어도 부분적으로 폐쇄하기 위한 스로틀 밸브를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터보챠저 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 보충 콤프레서 휘일은 원심 콤프레서 휘일을 포함하고, 상기 스로틀 밸브는 원심 콤프레서 휘일의 베인들 사이를 선택적으로 덮거나 노출시키도록 이동가능한 원형의 원통형 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보챠저 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 보충 콤프레서 하우징 출구와 흡입 공기 매니폴드 사이에서 유체소통되게 배치되는 EGR 쿨러를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터보챠저 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 EGR 쿨러와 흡입 공기 매니폴드 사이에서 유체소통되게 배치되는 EGR/공기 혼합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보챠저 시스템.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8448626B2 (en) * 2008-08-13 2013-05-28 International Engine Intellectual Property Company, Llc Exhaust system for engine braking
US8479510B2 (en) * 2011-06-09 2013-07-09 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas recirculation system
US20130294887A1 (en) * 2012-05-01 2013-11-07 General Electric Company Gas turbine air processing system
US9140179B2 (en) * 2012-10-19 2015-09-22 General Electric Company System and method for controlling exhaust emissions and specific fuel consumption of an engine
US9964056B2 (en) 2012-10-19 2018-05-08 General Electric Company System and method for controlling exhaust emissions and specific fuel consumption of an engine
JP2014098324A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Hks Co Ltd エンジンの過給装置
US10190509B2 (en) 2013-12-23 2019-01-29 Ge Global Sourcing Llc System and method for controlling a dual fuel engine
DE102015211228A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und Zusatzverdichter und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
KR102447768B1 (ko) 2017-07-07 2022-09-26 유겐가이샤 메카노 트랜스포머 변위 확대 기구, 연마 장치, 액츄에이터, 디스펜서 및 에어밸브

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4405290A (en) * 1980-11-24 1983-09-20 United Technologies Corporation Pneumatic supply system having variable geometry compressor
US5207559A (en) * 1991-07-25 1993-05-04 Allied-Signal Inc. Variable geometry diffuser assembly
US5618160A (en) * 1994-05-23 1997-04-08 Ebara Corporation Turbomachinery with variable angle fluid guiding devices
US5533487A (en) 1994-06-23 1996-07-09 Navistar International Transportation Corp. Dynamic enhancement of EGR flow in an internal combustion engine
EP0719944B1 (en) * 1994-12-28 2002-05-29 Ebara Corporation Turbomachinery having a variable angle flow guiding device
US5730580A (en) * 1995-03-24 1998-03-24 Concepts Eti, Inc. Turbomachines having rogue vanes
CA2184882A1 (en) * 1995-09-08 1997-03-09 Hideomi Harada Turbomachinery with variable-angle flow guiding vanes
DE19819699B4 (de) * 1998-05-02 2005-05-19 Daimlerchrysler Ag Abgasturbolader
US6178748B1 (en) 1998-07-24 2001-01-30 Navistar International Transportation Corp. Altitude compensating wastegate control system for a turbocharger
US6205785B1 (en) * 1999-07-21 2001-03-27 Caterpillar Inc. Exhaust gas recirculation system
US6301888B1 (en) * 1999-07-22 2001-10-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Low emission, diesel-cycle engine
US6351946B1 (en) * 1999-09-27 2002-03-05 Caterpillar Inc. Exhaust gas recirculation system in an internal combustion engine
KR100749583B1 (ko) 1999-12-09 2007-08-14 인터내셔널 엔진 인터렉츄얼 프로퍼티 캄파니, 엘엘씨 사건 모니터링 동작을 가진 폐쇄 루프 디젤엔진의 배기가스 재순환장치 제어
US6418719B2 (en) 2000-01-25 2002-07-16 International Engine Intellectual Property Company, L.L.C. Control of a variable geometry turbocharger by sensing exhaust pressure
US6427445B1 (en) 2000-02-10 2002-08-06 International Engine Intellectual Property Company, L.L.C. Variable nozzle turbine control strategy
US6430921B1 (en) 2001-04-12 2002-08-13 International Truck Intellectual Property Company, L.L.C. System moisture absorber
US6434938B1 (en) 2001-07-16 2002-08-20 International Engine Intellectual Property Company, L.L.C. Control strategy for turbocharged engine having variable valve actuation apparatus
US7047741B2 (en) * 2002-08-08 2006-05-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Methods for low emission, controlled temperature combustion in engines which utilize late direct cylinder injection of fuel
US6872050B2 (en) * 2002-12-06 2005-03-29 York International Corporation Variable geometry diffuser mechanism
JP2005076502A (ja) * 2003-08-29 2005-03-24 Toyota Motor Corp 内燃機関
US6948314B2 (en) * 2003-09-12 2005-09-27 Honeywell International, Inc. High response, compact turbocharger
DE102004011251A1 (de) * 2004-03-09 2005-10-13 Daimlerchrysler Ag Verdichter, Brennkraftmaschine mit einem Verdichter und Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
US6973382B2 (en) 2004-03-25 2005-12-06 International Engine Intellectual Property Company, Llc Controlling an engine operating parameter during transients in a control data input by selection of the time interval for calculating the derivative of the control data input
JP4108061B2 (ja) * 2004-04-16 2008-06-25 三菱重工業株式会社 ターボ過給エンジンのｅｇｒシステム
US7043915B2 (en) 2004-05-24 2006-05-16 Internetional Engine Intellectual Property Company, Llc Turbocharger mounting system
US7032578B2 (en) 2004-09-21 2006-04-25 International Engine Intellectual Property Company, Llc Venturi mixing system for exhaust gas recirculation (EGR)
US7028680B2 (en) 2004-09-21 2006-04-18 International Engine Intellectual Property Company, Llc Two stage mixing system for exhaust gas recirculation (EGR)
US6973786B1 (en) 2004-10-12 2005-12-13 International Engine Intellectual Property Company, Llc Emission reduction in a diesel engine by selective use of high-and low-pressure EGR loops
US7353648B2 (en) 2004-12-14 2008-04-08 International Engine Intellectual Property Company, Llc Robust EGR control for counteracting exhaust back-pressure fluctuation attributable to soot accumulation in a diesel particulate filter
DE102005017905A1 (de) * 2005-04-18 2006-10-19 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur gekühlten Rückführung von Abgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges
US7257950B2 (en) * 2005-09-14 2007-08-21 International Engine Intellectual Property Company, Llc Diesel engine charge air cooler bypass passage and method
DE102005048329A1 (de) * 2005-10-08 2007-04-12 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
US7311090B2 (en) * 2006-01-31 2007-12-25 International Engine Intellectual Property Company, Llc Engine exhaust gas passage flow orifice and method
WO2007098133A1 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 Borgwarner Inc. Turbocharger compressor housing with integrated throttle valve and recirculation-bypass system
US7490462B2 (en) * 2006-02-21 2009-02-17 Caterpillar Inc. Turbocharged exhaust gas recirculation system
US7308788B1 (en) 2006-09-29 2007-12-18 International Engine Intellectual Property Company, Llc Engine and method for counteracting face plugging of a diesel oxidation catalyst
US20080078176A1 (en) 2006-10-02 2008-04-03 International Engine Intellectual Property Company Strategy for control of recirculated exhaust gas to null turbocharger boost error
US7389173B1 (en) * 2007-03-27 2008-06-17 Southwest Research Institute Control system for an internal combustion engine operating with multiple combustion modes
FR2934645B1 (fr) * 2008-07-29 2010-08-13 Renault Sas Moteur a combustion interne suralimente equipe d'un circuit de recirculation de gaz d'echappement flexible et procede de mise en action du moteur

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Publication number Publication date
CN101994605A (zh) 2011-03-30
US8307646B2 (en) 2012-11-13
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CN101994605B (zh) 2013-04-10
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BRPI1003163A2 (pt) 2012-12-18
MX2010007754A (es) 2011-02-21

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