KR20180040297A - System for cooling intake air of two-stage charged engine - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system to cool intake air of a two-stage supercharged engine, which comprises: a low pressure supercharger to primarily compress and discharge intake air; a high pressure supercharger to secondarily compress the air passing the low pressure supercharger to supply the compressed air to an engine; a first cooler using coolant to cool first compressed air supplied from the low-pressure supercharger to the high-pressure supercharger; and a second cooler using coolant to cool second compressed air supplied from the high-pressure supercharger to the engine. According to the present invention, flow rates of coolant supplied to the first and second coolers are adjusted, respectively, to separately control the temperature of the first and second compressed air. Accordingly, the temperature of the air supplied to the high-pressure supercharger is variably controlled according to the engine operation condition and surrounding situation, thereby providing effects capable of implementing stable operation of the engine and ensuring durability of parts.

Description

2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템{SYSTEM FOR COOLING INTAKE AIR OF TWO-STAGE CHARGED ENGINE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an intake-

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 of an engine, and more particularly to an intake air cooling system of 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.Turbo charger is used for compressing and injecting the air required for the combustion reaction of the engine using the exhaust gas pressure discharged from the engine. The turbo charger drives the turbine using the exhaust energy of the engine, 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 an intake system of an engine, this supercharger is applied together with an air cooler that cools the temperature of the intake air (intake air) to increase the output of the engine by increasing the density of the air supplied to the combustion chamber of the engine.

과급기를 거친 압축 공기는 냉각기를 통해 적정 온도로 냉각되어 엔진의 연소실로 유입되는 것이 바람직하다.The compressed air passing through the supercharger is preferably cooled to an appropriate temperature through the 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.Particularly, in the case of an engine operating with gas fuel, it is very important to control the temperature of the air flowing into the combustion chamber of the engine to be close to a certain temperature (for example, 45 DEG C) in order to stably operate the engine while avoiding knocking and misfiring .

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.1, the intake air passes through the turbocharger 20 and is compressed to a high pressure. The compressed air is cooled by the cooler 30 and then flows into the combustion chamber of the engine 10. At this time, the temperature of air supplied to the combustion chamber can be controlled by controlling the temperature of the cooling water 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 the coolant and the air. The cooler 30 performs the cooling function by separately applying the hot coolant and the cool 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 amount of the first three-way valve 41 is adjusted in accordance with the cooling water temperature at the front end of the first three-way valve (41), and the hot cooling water temperature at the rear end of the water jacket of the engine 10 is kept constant .

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.The opening amount of the second three-way valve 42 is controlled according to the temperature of the air downstream of the cooler 30 so that the temperature of the coolant water 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 supercharged engine, high-pressure supercharging is performed through a low-pressure supercharging stage. In this case, when air passing through the supercharger is excessively cooled and condensed water is generated, components such as a compressor wheel may be damaged in the supercharger.

따라서, 저압 과급기를 지나 고압 과급기로 유입되는 공기는 이슬점을 초과하는 온도로 제어하여 고압 과급기에서 응축수에 의한 부품 손상이 발생하지 않도록 해야 한다.Therefore, air flowing into the high-pressure supercharger after passing through the low-pressure supercharger should be controlled to a temperature exceeding the dew point so that the high-pressure supercharger is not damaged by the condensed water.

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, according to the prior art, it is impossible to variably control the temperature of the air flowing into the high-pressure supercharger according to the engine operating conditions and the 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.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a high-pressure supercharger which can variably control the temperature of an air flowing into a high- And to provide an intake air cooling system of a two-stage supercharged engine that can achieve 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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. 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.In order to achieve the above object, an intake air cooling system of a two-stage supercharged engine according to the present invention includes: a low-pressure supercharger for primarily compressing and discharging intake air; Pressure supercharger for secondary compression of air passing through the low-pressure supercharger and introducing the air into the engine; A first cooler for cooling the first compressed air flowing into the high-pressure supercharger from the low-pressure supercharger using cooling water; And a second cooler for cooling the second compressed air flowing into the engine from the high-pressure supercharger by using cooling water, wherein a flow rate of the cooling water flowing into each of the first and second coolers is controlled to control the flow rate of the first compressed air And the temperature of the second compressed air can be separately controlled.

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 supercharging engine according to the present invention controls the flow rate of the cooling water to the first cooler to control the temperature of the first compressed air to the first target temperature above the dew point, So that the temperature of the second compressed air can 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 can raise the first target temperature when the relative humidity rises.

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 the two-stage supercharged engine according to the present invention can temporarily raise the second target temperature at the start or low load operation of the engine.

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.The intake air cooling system of the two-stage supercharging engine according to the present invention includes: a first temperature sensor for measuring an air temperature at a rear end of the first cooler; And a first three-way valve for controlling a flow rate of cooling water of the first cooler, wherein the opening degree of the first three-way valve is adjusted according to a measurement temperature of 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, when the measured temperature of the first temperature sensor is lower than the first target temperature, the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention adjusts the amount of opening of the first three- When the measured temperature of the first temperature sensor is higher than the first target temperature, the opening amount of the first three-way valve is adjusted to increase the flow rate of the cooling water flowing into the first cooler .

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.The intake air cooling system of the two-stage supercharging engine according to the present invention includes: a second temperature sensor for measuring an air temperature at a rear end of the second cooler; And a second three-way valve for controlling a flow rate of the cooling water of the second cooler, wherein the controller controls the amount of opening of the second three-way valve according to the measurement temperature of 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, if the measured temperature of the second temperature sensor is lower than the second target temperature, the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention adjusts the amount of opening of the second three- When the measured temperature of the second temperature sensor is higher than the second target temperature, the opening amount of the second three-way valve is adjusted to increase the flow rate of the cooling water flowing into the second cooler .

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.The intake air cooling system of the two-stage supercharging engine according to the present invention includes: a second temperature sensor for measuring an air temperature at a rear end of the second cooler; And a second three-way valve for controlling a flow rate of cooling water of the second cooler, wherein the coolant is introduced into the second cooler, discharged through the first cooler, and then recycled to the front end of the second cooler, And the opening amount of the second three-way valve is adjusted according to the measurement temperature of the second temperature sensor to increase or decrease the flow rate of the cooling water flowing into the second cooler after being discharged from the first cooler .

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 supercharging engine according to the present invention adjusts the amount of opening of the second three-way valve when the measurement temperature of the second temperature sensor is higher than the second target temperature, Wherein the second cooling unit is configured to increase the flow rate of the cooling water recirculated to the front end of the second cooling unit through the rear central cooler to lower the temperature of the entire cooling water flowing into the second cooling unit, And the second three-way valve is controlled so as to bypass the first cooler, bypass the first cooler, bypass the central cooler, increase the flow rate of the recirculated coolant, The cooling water 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 supercharging 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 the surrounding conditions, thereby improving the engine output and fuel economy while realizing stable operation of the engine , It is possible to secure the durability of 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.Further, according to the intake air cooling system of the two-stage supercharged engine according to the present invention, the cooling performance of each of the high-pressure supercharger side and the low-pressure supercharger side can be individually controlled to simultaneously satisfy different optimum temperatures at two positions.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows an intake air cooling system of a conventional engine. Fig.
2 is a view for explaining an intake air cooling principle of a two-stage supercharged engine applied to the present invention.
3 shows an intake cooling system of a two-stage supercharging engine according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an intake air cooling system of a two-stage supercharging 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, the intake air cooling system of the two-stage supercharging engine according to the 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 principle of intake cooling of a 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 for enhancing the performance of the engine 110 by increasing the amount of air flowing into the engine 110. The intake air is compressed twice through the low-pressure supercharger 121 and the high- To the combustion chamber of the engine (110), thereby increasing the output per engine displacement of the engine (110).

도시된 바와 같이, 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스의 유로에는 고압 과급기(122)와 저압 과급기(121)가 직렬로 배치된다.As shown in the figure, a high-pressure supercharger 122 and a low-pressure supercharger 121 are arranged in series in a 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 turbocharger 122 is driven by the exhaust gas of the engine 110 and the turbine of the low pressure turbocharger 121 is driven by the exhaust gas after driving the high pressure turbocharger 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.The intake air to the engine 110 is cooled by a first cooler (Inter cooler 131) after the first stage is pressurized by the compressor of the low pressure turbocharger 121, And then supplied to the combustion chamber of the engine 110 via a 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.2, the intake air passes through the low-pressure supercharger 121, the first cooler 131, the high-pressure supercharger 122, and the second cooler 132 to the engine 110 ).

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 and discharges the intake air.

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 secondarily compresses air that has passed through the low-pressure supercharger 121 and flows 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 turbocharger 121 and the high pressure turbocharger 122 to cool the first compressed air flowing into the high pressure turbocharger 122 from the low pressure turbocharger 121 using the 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 cooling water that has passed through the first cooler 131 to cool the second compressed air flowing into the engine 110 from the high pressure supercharger 122 .

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 heat energy of the compressed air to the cooling water through heat exchange between the cooling water and the compressed air in a low temperature state.

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 having passed through the low-pressure supercharger 121 flows, and firstly cools the compressed air through heat exchange between the high-temperature compressed air and the low-temperature coolant maintaining the low- .

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 coolant and the compressed air passing through the high pressure turbocharger 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 (for example, 45 DEG 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, since the air introduced into the high-pressure supercharger 122 through the first cooler 131 is excessively cooled and condensed water is generated, the components of the high-pressure supercharger 122 such as the compressor wheel can be damaged. The intake air temperature should be controlled to be equal to or higher than the dew point so as not to generate condensed water.

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 must be controlled to an appropriate temperature of another standard so as not to overheat or subcool the engine 110 for stable operation.

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, the cooling performance of the first cooler 131 is lowered and the compressed air is cooled only to a temperature higher than the dew point (for example, 65 ° C) at the corresponding position, the cooling performance of the second cooler 132 is increased, (For example, 45 DEG C) necessary 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.Since the cooling performance and the optimum temperature characteristic required by the first cooler 131 and the second cooler 132 are different from each other, it is necessary to independently control the air temperature according to each position 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 respect, in an embodiment of the present invention, the flow rate of the cooling water flowing into each of the first and second coolers 131 and 132 is adjusted to individually control the temperature of the air at the outlet of each of the coolers 131 and 132 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템을 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating an intake air cooling system of a two-stage supercharging 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 the two-stage supercharged engine according to the embodiment of the present invention has a two-stage cooling structure including first and second coolers 131 and 132, and includes a first cooler 131 and a second cooler 132, respectively, so that the temperature of the air in the output stage of the first cooler 131 and the temperature of the air in the output stage of the second cooler 132 can be separately 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.3, each of the coolers 131 and 132 performs a cooling function by separately applying high-temperature and low-temperature cooling water as shown in the figure. The compressed air supplied to the combustion chamber of the engine 110 is cooled 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 control unit 162 controls the flow rate of cooling water to the second cooler 132 so that the temperature of the compressed air flowing into the engine 110 is controlled to a second target temperature (for example, For example, 45 [deg.] 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.In this case, if the temperature of the entire cooling water on the low-temperature cooling water flow path for the two-stage cooling is controlled to the corresponding temperature (for example, 45 ° C), the high- May occur and damage the components may occur.

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.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 (for example, 65 ° C) higher than the dew point Thereby preventing the generation of condensed water.

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

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

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.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 provided at a front end of the second cooler 132. As shown in FIG.

제1 온도 센서(141)는 제1 냉각기(131) 후단의 공기 온도를 계측하여 제어부(161)에 인가한다.The first temperature sensor 141 measures the temperature of the air downstream 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 measurement temperature of the first temperature sensor 141 to increase or decrease the amount of the cooling water flowing into the first cooling unit 131, The intake air temperature at the rear end can be controlled to be constant.

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.At this time, the control unit 161 sets the opening amount of the first three-way valve 151 to the first target temperature by setting the predetermined target temperature (for example, the dew point of 55 ° C + 10 ° C margin = 65 ° C, ISO condition) 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. When the relative humidity is raised, the first target temperature can be adjusted upwards (manually or automatically) in accordance with the change in dew point.

제2 온도 센서(142)는 제2 냉각기(132) 후단의 공기 온도를 계측하여 제어부(162)에 인가한다.The second temperature sensor 142 measures the temperature of the air downstream of the second cooler 132 and applies it to the control unit 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 opening amount of the second three-way valve 152 according to the measurement temperature of the second temperature sensor 142 to increase or decrease the flow rate of the cooling water flowing into the second cooling unit 132, The intake air temperature at the rear end can be controlled to be constant.

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.At this time, the control unit 162 may adjust the amount of opening 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, during start-up or low-load operation of the engine 110, the second target temperature can be temporarily raised (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 cooling water pump 170 receives the low temperature cooling water and flows and circulates it to the engine 110 side through the low temperature cooling water 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 having such a structure will be described in more detail with reference to the flow of the low temperature cooling water.

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(132)로 유입된다.First, cooling water in a low-temperature state is introduced into a low-temperature cooling water channel connected to the engine 110 side through a low-temperature cooling water pump 170. As shown in the figure, the coolant is introduced into the second cooler 132 and then flows into the first cooler 132 through the second cooler 132.

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 amount of the second three-way valve 152 according to the measurement temperature at the second temperature sensor 142, while changing the intake air temperature at the output end of the second cooling unit 132 to the second target temperature , 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.The control unit 162 adjusts the amount of opening of the second three-way valve 152 so as to control the amount of opening of the second cooler 132 (for example, 45 degrees Celsius) when the measurement temperature of the second temperature sensor 142 is lower than the second target temperature To increase the flow rate of the cooling water 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 measurement temperature of the second temperature sensor 142 is higher than the second target temperature (for example, 45 ° C or more), the control unit 162 adjusts the amount of opening of the second three- 132). ≪ / RTI >

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 measurement temperature of the second temperature sensor 142 is lower than 45 ° C., the control unit 162 increases the amount of 3 → 1 port of the second three-way valve 152 so that the coolant flows to the second cooler 132 If the measurement temperature of the second temperature sensor 142 is higher than 45 ° C, the amount of 2 → 1 port of the second three-way valve 152 is increased so that the cooling water is bypassed through the second cooler 132 Let's get 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 low load operation, the amount of 3 to 1 ports of the second three-way valve 152 is increased to increase the intake temperature of the engine 110, thereby inducing stable combustion of the engine 110 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 subsequent stage.

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 flow rate of the cooling water flowing into the first three-way valve 151 is kept equal to the flow rate of the cooling water flowing into the second three-way valve 152, and the temperature of the cooling water is changed by the opening amount of the second three- .

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 amount of opening of the first three-way valve 151 according to the temperature of the air at the output end of the first cooler 131 measured by the first temperature sensor 141, And controls the temperature of the cooling water so that the intake air 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.The control unit 161 adjusts the amount of opening of the first three-way valve 151 so that the first cooler 131 (for example, the first cooler 131) To increase the flow rate of the cooling water 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.The control unit 161 adjusts the amount of opening of the first three-way valve 151 to adjust the amount of opening of the first three-way valve 151 to the first cooler 131 (for example, To increase the flow rate of the cooling water flowing in.

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 measurement temperature of the first temperature sensor 141 is lower than 65 ° C, the control unit 161 increases the amount of 1 to 3 ports of the first three-way valve 151 so that the cooling water is supplied to the first cooler 131 If the measured temperature of the first temperature sensor 141 is higher than 65 ° C, the amount of 1 to 2 ports of the first three-way valve 151 is increased so that the cooling water flows through the first cooler 131 .

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.The flow rate of the cooling water to the first cooler 131 is controlled to control the intake air temperature flowing into the high-pressure supercharger 122 through the first cooler 131 to be equal to or higher than the dew point, thereby preventing generation of condensed water and thereby damage to components.

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.Thus, by applying the unique cooling water flow rate control to each cooling position of the two-stage cooling structure, the cooling performance of each of the coolers 131 and 132 and the outlet air temperature can be individually controlled, You can flexibly cope with situations and always find the optimal driving point.

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.FIG. 4 is a view showing an intake air cooling system of a two-stage supercharging engine according to another embodiment of the present invention, in which the position of a three-way valve 152 for controlling the intake air temperature on the second cooler 132 side is changed from a to b As shown in FIG.

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.4, the cooling water is introduced into the second cooler 132, is discharged to the first cooler 131 via the second cooler 132, and then recycled to the front end of the second cooler 132. In this embodiment, 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 temperature of the air downstream of the second cooler 132 and applies it to the control unit 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 regulates the flow rate of the cooling water of the second cooler 132 to constantly control the temperature of the air at the output 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 injects cooling water in a low-temperature state into a low-temperature cooling water passage through the second and first coolers 132 and 131, reduces the cooled cooling water recovered after being used for cooling And circulated again to be utilized 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 regulates the amount of opening of the second three-way valve 152 according to the measurement temperature of the second temperature sensor 142 and is discharged from the first cooler 131 via the second cooler 132, And increases or decreases the flow rate of the cooling water flowing into the second cooler 132 again.

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 control unit 162 adjusts the amount of opening of the second three-way valve 152 when the measurement temperature in the second temperature sensor 142 is higher than the second target temperature (for example, 45 degrees Celsius or more) Increases the flow rate of the cooling water that is discharged from the first cooler 131 via the second cooler 132 and then recycled to the front end of the second cooler 132 via the central cooler 180.

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 amount of 3 to 1 ports of the second three-way valve 152 is increased and the total cooling water And lowering the temperature of the cooling water flowing into the second cooler 132 by lowering the temperature.

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 measurement temperature of the second temperature sensor 142 is lower than the second target temperature (for example, 45 ° C or lower), the amount of opening of the second three-way valve 152 is adjusted, 1 cooler 131, bypassing the central cooler 180 and bypassing to the front end of the second cooler 132 to increase the flow rate of the recirculated cooling water.

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 amount of 3 - > 2 ports of the second three-way valve 152 is increased, The temperature of the cooling water flowing into the second cooler 132 is increased by increasing the cooling water temperature.

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 embodiments, and can be variously modified and embodied within the scope of the technical idea 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: first three-way valve, 152: 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 구성된 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
A low-pressure supercharger that primarily compresses and discharges the intake air;
Pressure supercharger for secondary compression of air passing through the low-pressure supercharger and introducing the air into the engine;
A first cooler for cooling the first compressed air flowing into the high-pressure supercharger from the low-pressure supercharger using cooling water; And
And a second cooler for cooling the second compressed air flowing into the engine from the high-pressure supercharger using cooling water,
Wherein the temperature of the first compressed air and the temperature of the second compressed air are individually controlled by adjusting a flow rate of cooling water flowing into each of the first cooler and 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.
The method according to claim 1,
Controlling a flow rate of cooling water to the first cooler to control a temperature of the first compressed air to a first target temperature that is equal to or higher than a dew point,
And controls the flow rate of the cooling water to the second cooler to control the temperature of the second compressed air to a second target temperature lower than the first target temperature.
제2항에 있어서,
상대 습도가 상승하는 경우 상기 제1 타겟 온도를 상향 조정하는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the first target temperature is adjusted upward when the relative humidity rises.
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,
And temporarily adjusts the second target temperature at the time of startup or low load operation of the engine.
제1항에 있어서,
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 증감시키는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
A first temperature sensor for measuring an air temperature at a rear end of the first cooler; And
And a first three-way valve for controlling a flow rate of cooling water in the first cooler,
And the flow rate of the cooling water flowing into the first cooler is increased or decreased by adjusting the amount of opening of the first three-way valve in accordance with the measurement temperature of the first temperature sensor.
제5항에 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.
6. The method of claim 5,
Wherein when the measured temperature of the first temperature sensor is lower than the first target temperature, the opening amount of the first three-way valve is adjusted to increase the flow rate of the cooling water bypassed without passing through the first cooler,
Wherein the control unit controls the opening amount of the first three-way valve to increase the flow rate of cooling water flowing into the first cooling unit when the measurement temperature of the first temperature sensor is higher than the first target temperature.
제5항에 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.
6. The method of claim 5,
A second temperature sensor for measuring an air temperature at a downstream end of the second cooler; And
And a second three-way valve for controlling a flow rate of cooling water in the second cooler,
And the flow rate of the cooling water flowing into the second cooler is increased or decreased by adjusting the amount of opening of the second three-way valve according to the measurement temperature of 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,
If the measured temperature in the second temperature sensor is lower than the second target temperature, the opening amount of the second three-way valve is adjusted to increase the flow rate of the bypassed cooling water without passing through the second cooler,
Wherein the control unit controls the opening amount of the second three-way valve to increase the flow rate of cooling water flowing into the second cooling unit when the measurement temperature of the second temperature sensor is higher than the second target temperature.
제5항에 있어서,
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 증감시키는 2단 과급 엔진의 흡기 냉각 시스템.
6. The method of claim 5,
A second temperature sensor for measuring an air temperature at a downstream end of the second cooler; And
And a second three-way valve for controlling a flow rate of cooling water in the second cooler,
A coolant passage for cooling water flowing into the second cooler, discharged through the first cooler, and then recirculated to the front end of the second cooler,
Wherein the second three-way valve is regulated in accordance with the measurement temperature of the second temperature sensor to increase or decrease the flow rate of the cooling water flowing into the second cooler after being discharged from the first cooler, Cooling system.
제9항에 있어서,
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.10. The method of claim 9,
Wherein the control unit controls the amount of opening of the second three-way valve to discharge the coolant flow rate, which is recirculated to the front end of the second cooler through the center cooler after being discharged from the first cooler, when the measurement temperature in the second temperature sensor is higher than the second target temperature To lower the temperature of the entire cooling water flowing into the second cooler,
If the measured temperature of the second temperature sensor is lower than the second target temperature, the amount of opening of the second three-way valve is adjusted so as to be discharged from the first cooler and then to the front end of the second cooler Wherein the bypass flow rate of the cooling water recirculated is increased to increase the total cooling water temperature flowing into the second cooling system.
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