KR20220012481A - 엔진 시스템 제어방법 - Google Patents

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양일석
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Abstract

본 발명은 컨트롤러가 차량의 가속페달 조작량, 엔진 냉각수 온도, 히터 작동 여부, EGR 작동 영역 여부에 따라, 상기 바이패스밸브로 상기 EGR쿨러를 바이패스하는 배기가스의 합류를 금지하고, 상기 EGR밸브를 닫는 배기열 회수 모드와; 상기 바이패스밸브로 상기 EGR쿨러를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스의 합류를 금지하고, 상기 EGR밸브의 개도를 조절하는 EGR 모드와; 상기 바이패스밸브로 상기 EGR쿨러를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스와 상기 EGR쿨러를 바이패스하여 배출되는 배기가스의 합류 비율을 조절함과 아울러 상기 EGR밸브의 개도를 조절하는 복합모드와; 상기 바이패스밸브로 상기 EGR쿨러를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스의 합류를 금지하고, 상기 EGR밸브를 닫는 고출력모드를 선택적으로 구현하도록 한다.

Description

엔진 시스템 제어방법{ENGINE SYSTEM CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 엔진 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 배기열 회수 및 EGR(Exhaust Gas Recirculation)에 관련한 기술이다.
엔진의 배기열 회수는 다양한 방법으로 이루어질 수 있으며, 그 중 엔진의 냉 시동 초기에 배기가스의 열로 엔진 냉각수의 온도를 상승시켜 엔진을 보다 빠르게 웜업(Warm Up)시키도록 하는 것이 있다.
한편, 하이브리드 차량(Hybrid Vehicle)에서는 차량 실내온 상승을 위해 히터를 구동할 때, 가급적 엔진의 구동을 최소화하면서 히터의 온도를 상승시켜야 하므로, 엔진 배기열 회수의 주목적을 히터(Heater)의 온도 상승에 두는 경우도 있다.
EGR 장치는 배기가스 중의 일부를 엔진 흡기측을 통해 연소실로 재순환시키는 장치로서, 가솔린 엔진의 경우 노킹 억제를 통한 연비 개선을 위해 적용한다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020170035445 A
본 발명은 엔진의 배기열 회수 기능과 EGR 장치의 EGR쿨러 기능을 보다 간단하고 컴팩트한 구성으로 효과적으로 구현할 수 있도록 하여, 소요 부품수 및 조립공수를 저감하여 원가를 저감할 수 있으며, 차량의 연비를 개선하고, 배기 유해물질을 저감할 수 있도록 한 엔진 시스템 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진 시스템 제어방법은,
엔진의 배기가스가 EGR쿨러와 바이패스파이프로 분기되어 유동될 수 있도록 구성되고, 상기 바이패스파이프로 분기된 배기가스를 단속할 수 있도록 구비된 제1포트와 상기 EGR쿨러로 분기된 배기가스를 단속할 수 있도록 구비된 제2포트의 개도를 상대적으로 조절할 수 있는 밸브플랩을 구비한 바이패스밸브를 포함하며, 상기 EGR쿨러로 분기된 배기가스의 일부를 엔진 측으로 공급할 수 있도록 하는 EGR밸브가 구비되고, 상기 EGR쿨러의 냉각수는 히터를 가열하도록 된 엔진 시스템 제어방법에 있어서,
가속페달 조작량을 기초로 고출력 요구 여부를 판단하는 단계; 및
고출력이 요구되면, 컨트롤러가 상기 바이패스밸브의 밸브플랩으로 상기 제1포트는 완전히 개방하고 상기 제2포트는 차단하며, 상기 EGR밸브를 닫아서, 배기가스가 상기 바이패스파이프를 통해서만 배출되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고출력 요구 여부를 판단하는 단계는,
상기 가속페달 조작량이 WOT 상태이거나 상기 가속페달 조작량이 미리 정해진 기준값 이상이면, 고출력이 요구되는 것으로 판단할 수 있다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 미만이면, 상기 EGR밸브를 닫을 수 있다.
상기 EGR밸브를 닫은 상태에서, 차량의 히터가 온되면, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩으로 상기 제1포트를 완전히 닫고 제2포트를 완전히 개방하여, 상기 배기가스가 상기 EGR쿨러를 통해서만 배출되도록 할 수 있다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 차량의 히터가 오프된 상황이면, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩으로 상기 제2포트를 완전히 닫을 수 있다.
상기 밸브플랩으로 제2포트를 완전히 닫은 상태에서, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되면, 그 때의 EGR 요구에 따라 상기 EGR밸브의 개도를 조절할 수 있다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 차량의 히터가 온된 상황이면, 상기 히터의 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩을 상기 제1포트와 제2포트가 모두 개방된 상태를 유지하면서, 회전 각도를 조절할 수 있다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되는 경우, 상기 엔진의 목표 EGR에 도달될 때까지, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩을 상기 제1포트와 제2포트가 모두 개방된 상태를 유지하면서, 회전 각도를 조절할 수 있다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 차량의 히터가 온된 상황이고, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 히터의 목표 온도를 달성하기 위한 상기 밸브플랩의 회전 각도와, 상기 엔진의 목표 EGR을 달성하기 위한 상기 밸브플랩의 회전 각도 중, 더 많은 배기가스를 상기 EGR쿨러로 통과시키는 밸브플랩의 회전 각도에 따라 상기 밸브플랩을 조절할 수 있다.
본 발명은 엔진의 배기열 회수 기능과 EGR 장치의 EGR쿨러의 기능을 함께 수행할 수 있는 EGR쿨러 어셈블리를 구비하고, 상기 EGR쿨러를 통과하거나 바이패스하는 배기가스의 양을 조절할 수 있는 바이패스밸브를 구비한 하이브리드 차량용 엔진 시스템을 효과적으로 제어함으로써, 차량의 연비를 개선하고, 배기 유해물질을 저감할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 히터의 작동 시, 상기 EGR쿨러로 엔진의 배기열을 회수하여 상기 히터를 가열할 수 있도록 함으로써, 히터의 난방성능을 개선하여, 하이브리드 차량의 EV모드에서 난방을 위한 엔진 구동 횟수나 시간을 단축시킬 수 있어서, 궁극적으로 차량의 연비를 개선하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 EGR 가스의 유동에 필요한 차압이 부족한 경우, 바이패스밸브를 조작하여 EGR쿨러 상류의 압력을 증가시킬 수 있어서, 원활한 EGR 가스 공급으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있음은 물론, 상기와 같은 차압 형성을 위한 차압밸브를 구비하지 않아도 되므로, 부품수와 비용을 저감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 하이브리드 차량용 엔진 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 하이브리드 차량용 엔진 시스템의 주요부를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 주요부를 입체적으로 도시한 도면,
도 4는 도 2의 제1촉매컨버터와 제2촉매컨버터의 연결 구조를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 EGR쿨러 어셈블리의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6은 배기열 회수 모드에서 EGR쿨러 어셈블리의 배기가스 유동을 설명한 도면,
도 7은 EGR 모드에서 EGR쿨러 어셈블리의 배기가스 유동을 설명한 도면,
도 8은 복합모드에서 EGR쿨러 어셈블리의 배기가스 유동을 설명한 도면,
도 9는 고출력모드에서 EGR쿨러 어셈블리의 배기가스 유동을 설명한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 엔진 시스템을 제어하는 방법을 예시한 순서도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명을 적용할 수 있는 하이브리드 차량용 엔진 시스템은, 엔진(E)의 배기측에 차례로 서로 인접하여 설치되는 제1촉매컨버터(1) 및 제2촉매컨버터(3); 상기 제2촉매컨버터(3)와 상기 제2촉매컨버터(3) 하류의 합류부(5) 사이에 서로 독립적인 배기가스의 흐름이 가능하도록 병렬적으로 설치되는 EGR쿨러(7) 및 바이패스파이프(9); 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 배기가스 중 엔진 흡기측으로 분기되어 전달되는 양을 조절하도록 설치된 EGR밸브(11); 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 배기가스 중 엔진으로 전달되지 않는 잉여 배기가스와, 상기 바이패스파이프(9)를 통과하는 배기가스가 상기 합류부(5)에서 합류되도록 하는 상태, 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 배기가스가 합류부(5)로 유입되는 것을 차단하는 상태, 상기 바이패스파이프(9)를 통과하는 배기가스가 상기 합류부(5)로 유입되는 것을 차단하는 상태를 선택할 수 있도록 설치된 바이패스밸브(13)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 엔진 시스템은 촉매컨버터 하류의 배기가스를 EGR쿨러(7)로 냉각한 후 EGR밸브(11)로 그 양을 조절하여 엔진(E) 흡기측으로 공급할 수 있고, 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 후, 엔진(E)으로 공급되지 않고 배출되는 잉여 배기가스와 상기 EGR쿨러(7)를 바이패스하여 배출되는 배기가스의 합류 여부 및 합류 비율을 조절할 수 있는 바이패스밸브(13)를 구비한 것이다.
상기 제1촉매컨버터(1)는 터보차저의 터빈(15)을 통해 상기 엔진(E)의 배기측에 연결되고, 상기 EGR밸브(11)는 배기가스를 상기 터보차저의 컴프레서(17)를 통해 엔진(E) 흡기측으로 공급하도록 설치된다.
즉, 엔진에서 배출된 배기가스는 상기 터보차저의 터빈(15)을 구동한 후 상기 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)를 차례로 통과하면서 유해물질이 정화된 후, 일부는 상기 EGR쿨러(7)를 통해 냉각된 후 상기 EGR밸브(11)를 거쳐 상기 컴프레서(17)에 의해 엔진 흡기측으로 유입됨으로써, 연소실로 재순환하게 되는 것이다.
물론, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하였으나, 상기 EGR밸브(11)를 통과하지 못한 잉여의 배기가스는 상기 바이패스밸브(13)의 상태에 따라, 상기 합류부(5)로 합류되어 배기관련 부품을 통해 대기측으로 배출되게 된다.
참고로, 도 2에서 EGR쿨러(7)를 통과한 배기가스(EGR 가스)는 EGR호스(10)를 통하여, 상기 EGR밸브(11)로 공급되도록 되어 있다.
또한, 상기 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)를 통과한 배기가스는 상기 EGR쿨러(7)를 통과하지 않고, 상기 바이패스파이프(9)를 통해서도 상기 바이패스밸브(13)의 상태에 따라, 상기 합류부(5)로 합류되어 배기관련 부품을 통해 대기측으로 배출되게 된다.
참고로, 상기 배기관련 부품이란, 차량에서 통상적으로 엔진 배기가스를 대기중으로 배출시키는 데에 필요한 부품들 중, 본 발명에서 적극적으로 언급하지 않고 있는 부품들을 통칭하는 의미로서, 머플러나 배기파이프 등이 여기에 포함되며, 도 1에서는 프론트머플러(19), 배기파이프(21) 및 메인머플러(23)가 상기 배기관련 부품으로 표시되어 있다.
즉, 도 1에서, 대기중으로 배출되는 배기가스는 엔진의 배기매니폴드에서 터보차저의 터빈(15), 제1촉매컨버터(1), 제2촉매컨버터(3), 바이패스파이프(9) 및 EGR쿨러(7), 합류부(5), 그리고 상기 배기관련 부품을 차례로 통과하여 배출되는 것이다.
한편, 상기 제1촉매컨버터(1)는 터보차저를 구비하지 않은 자연 흡기 방식의 엔진에서는 배기매니폴드에 직접 연결되는 구성을 가질 수도 있을 것이다.
상기 EGR쿨러(7)는 엔진(E)으로부터 공급된 냉각수가 열교환 후, 히터(25)를 통해 엔진(E)으로 순환하도록 설치됨으로써, 상기 EGR쿨러(7)를 통해 회수된 배기가스의 열이 상기 히터(25)로 공급될 수 있도록 하고 있다.
즉, 이러한 냉각수 유동 회로의 구성은 하이브리드 차량에서, 엔진의 배기가스로 배출되는 열에너지를 회수하여 히터(25)의 온도를 조기에 보다 용이하게 승온시킬 수 있도록 함으로써, 사용자의 난방 요구에 보다 용이하고 적극적으로 대응할 수 있도록 하면서도, 엔진(E)의 구동 요구를 최소화할 수 있어서, 궁극적으로 차량의 난방기능 향상과 연비 향상을 함께 도모할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 종래에는 상기와 같은 목적으로 엔진의 배기열 회수장치를 별도로 구비하였으나, 도 1 및 도 2에 도시된 하이브리드 차량용 엔진 시스템에서는 상술한 바와 같이, 어차피 엔진의 연비향상을 위해 탑재되는 EGR쿨러(7)가 엔진 배기열 회수장치의 기능을 겸하여 수행할 수 있도록 함으로써, 차량의 제조에 소요되는 부품수 및 조립 공수를 저감시킬 수 있는 것이다.
또한, EGR쿨러(7)는 상기와 같은 엔진의 배기열 회수 기능을 겸하여 수행하면서, 종래의 엔진 배기열 회수 장치보다 엔진에 가깝게 배치되어, 배기 열손실을 더욱 저감할 수 있다.
또한, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하면서 배기가스에 의해 가열된 엔진 냉각수가 히터(25)로 공급되는 경로를 종래보다 짧게 구성할 수 있어서, 냉각수의 열손실도 크게 저감하여 차량의 난방성능 향상에 기여할 수 있다.
상기와 같은 엔진 배기 열손실 저감 및 냉각수 열손실 저감으로 히터(25)의 난방성능이 개선되면, 하이브리드 차량의 EV모드에서 난방을 위한 엔진 구동 횟수나 시간이 단축되어, 궁극적으로 차량의 연비를 개선하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기 제1촉매컨버터(1)는 상기 터빈(15)에 수평으로부터 예각의 범위 내에서 하측으로 경사진 상태로 설치되고, 상기 제2촉매컨버터(3)는 수평으로부터 예각의 범위 내에서 상측으로 경사진 상태로 상기 제1촉매컨버터(1)와 커넥션덕트(27)로 연결되어, 엔진(E)의 배기측에 상기 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)가 상하방향으로 차례로 배치된다.
따라서, 상기 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)는 두 개가 모두 엔진(E)에 인접하게 위치하여, 종래의 WCC(Warm-up Catalyst Converter)와 UCC(Under-floor Catalyst Converter) 중 WCC에 속하여, 엔진의 냉시동 시, 엔진의 열에 의한 신속한 LOT(Light Off Temperature) 도달이 가능하고, 촉매에 사용되는 귀금속의 저감이 가능해진다.
상기 커넥션덕트(27)는 상기 제1촉매컨버터(1)를 유동하는 배기가스의 유동방향과, 상기 제2촉매컨버터(3)를 유동하는 배기가스의 유동방향이 서로 예각을 이루도록 연결시키는 형상을 가지도록 하여, 상기 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)가 엔진 배기측에 근접한 상태로 컴팩트하게 배치될 수 있도록 한다.
상기 커넥션덕트(27)는 상기 제1촉매컨버터(1)와 연결되는 제1단부(29)와 상기 제2촉매컨버터(3)와 연결되는 제2단부(31)가 각각 원형 단면으로 형성되어, 통상 원통형상으로 형성되는 촉매컨버터와의 결합이 용이하게 이루어지도록 하였다.
또한, 상기 커넥션덕트(27)는 상기한 바와 같이 엔진(E) 배기측에 인접한 상태로 상기 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)를 상하방향으로 컴팩트하게 배치하기 위해, 상기 커넥션덕트(27)의 제1단부(29)와 제2단부(31) 사이의 길이는 상기 제1촉매컨버터(1)의 길이의 1.5배 이내의 길이를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 커넥션덕트(27)의 제1단부(29)와 제2단부(31) 사이는 타원형 단면 또는 납작한 사각 단면으로 형성되는 것이 바람직하다.
이는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(E)의 배기측에 상기 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)가 상하로 컴팩트하게 배치되도록 하면서도, 상기 제1촉매컨버터(1)로부터 제2촉매컨버터(3)로 흐르는 배기가스의 유동을 최적화하기 위한 것이다.
상기 바이패스밸브(13)는 상기 합류부(5)보다 상류측에 회전축(33)이 구비되고; 상기 회전축(33)에 의해 회전 가능하도록 설치되어, 상기 회전축(33)의 회전 각도에 따라, 일측면이 상기 바이패스파이프(9)를 통과한 배기가스가 상기 합류부(5)를 향해 유입되는 부분인 제1포트(35)를 막는 상태와, 타측면이 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 배기가스가 상기 합류부(5)를 향해 유입되는 부분인 제2포트(37)를 막는 상태를 형성할 수 있는 밸브플랩(39)을 구비한다.
상기 바이패스밸브(13)는 상기 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)와 제2포트(37) 사이에서 회전됨에 따라, 상기 제1포트(35)로부터 상기 합류부(5)로 흐르는 배기가스의 유동 저항과, 상기 제2포트(37)로부터 상기 합류부(5)로 흐르는 배기가스의 유동 저항이 상대적으로 가변되도록 구성된 것이다.
즉, 상기 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)와 제2포트(37) 중 어느 것도 완전히 막지 않는 상태에서는 상기 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)에 가깝게 회전될수록 상기 제1포트(35)로부터 상기 합류부(5)로 흐르는 배기가스의 유동저항이 증가하여, 상기 합류부(5)로는 상기 바이패스파이프(9)를 통한 배기가스보다는 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 배기가스의 유량이 더 커지게 되며, 상기 밸브플랩(39)이 상기 제2포트(37)에 가깝게 회전될수록 상기 제2포트(37)로부터 상기 합류부(5)로 흐르는 배기가스의 유동저항이 증가하여, 상기 합류부(5)에는 상기 바이패스파이프(9)를 통한 배기가스의 유량이 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 배기가스의 유량보다 더 커지게 되는 것이다.
물론, 상기 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)에 가까워지다가 종국에 상기 제1포트(35)를 막으면, 상기 배기가스는 상기 바이패스파이프(9)는 통과하지 않고 상기 EGR쿨러(7)와 제2포트(37)를 통해서 상기 합류부(5)로 흐르게 되고, 상기 밸브플랩(39)이 상기 제2포트(37)에 가까워지다가 결국 상기 제2포트(37)를 막으면, 상기 배기가스는 상기 EGR쿨러(7)는 통과하지 않고 상기 바이패스파이프(9)만을 통해서 상기 합류부(5)로 흐르게 된다.
한편, 상기 바이패스파이프(9)와 EGR쿨러(7) 등은 하나의 어셈블리를 이루어 단일부품과 같이 거래되고 취급될 수 있는 바, 이러한 단위의 부품을 EGR쿨러 어셈블리(41)라고 하면, 상기 EGR쿨러 어셈블리(41)는, 배기가스의 유입구(43)와 유출구(45)를 구비한 바이패스파이프(9); 상기 바이패스파이프(9)의 상류측에서 분기된 배기가스가 통과하면서 열교환된 후, 엔진측으로 공급되고 남은 잉여의 배기가스가 상기 바이패스파이프(9)의 하류측에 위치한 합류부(5)로 다시 합류하도록, 상기 바이패스파이프(9)와 병렬적인 배기가스 통로를 형성하도록 구성된 EGR쿨러(7); 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 후, 상기 합류부(5)로 다시 합류하는 배기가스가 상기 합류부(5)로 흐르는 것을 차단하는 상태와, 상기 바이패스파이프(9)를 통과하는 배기가스가 상기 합류부(5)로 흐르는 것을 차단하는 상태를 선택할 수 있고, 상기 EGR쿨러(7)를 통과한 후 다시 합류하는 배기가스와 상기 바이패스파이프(9)를 통과하는 배기가스가 상기 합류부(5)를 통해 유출구(45)로 흐르는 양을 상대적으로 조절할 수 있도록 구성된 바이패스밸브(13)를 포함하여 구성된다.
상기 바이패스밸브(13)는 상기 바이패스파이프(9)를 통하여 상기 합류부(5)로 유동하는 배기가스의 유동방향과 상기 EGR쿨러(7)를 통하여 상기 합류부(5)로 유동하는 배기가스의 유동방향에 수직한 회전축(33)을 가진 밸브플랩(39); 상기 밸브플랩(39)의 일측면에 의해 상기 바이패스파이프(9)를 통해 상기 합류부(5)로 유동하는 배기가스를 차단할 수 있도록 형성된 제1포트(35); 상기 밸브플랩(39)의 타측면에 의해 상기 EGR쿨러(7)를 통하여 상기 합류부(5)로 유동하는 배기가스를 차단할 수 있도록 형성된 제2포트(37)를 포함하여 구성된다.
상기 제1포트(35)와 제2포트(37)는 상기 밸브플랩(39)이 예각의 범위 내에서 회동됨에 의해 각각 개폐될 수 있도록 서로 예각을 이루도록 형성된다.
따라서, 상기 제1포트(35)를 통해 합류부(5)로 유동하는 배기가스와 상기 제2포트(37)를 통해 합류부(5)로 유동하는 배기가스는 서로 예각으로 만나면서 부드럽게 상기 합류부(5)로 합류될 수 있게 된다.
상기 바이패스파이프(9)의 유입구(43)에는 촉매컨버터의 단부에 결합되는 제1플랜지(47)가 일체로 구비되고, 상기 바이패스파이프(9)의 유출구(45)에는 배기관련 부품과 결합되는 제2플랜지(49)가 일체로 구비된 구조이다.
따라서, 도 2에 도시된 실시예의 경우 상기 제1플랜지(47)를 상기 제2촉매컨버터(3)에 결합하였으며, 상기 제2플랜지(49)는 배기관련 부품에 결합하여, 엔진 배기가스의 대기 배출 경로를 구성할 수 있도록 된 것이다.
물론, 상기 바이패스파이프(9)의 유입구(43)에 상기 제1플랜지(47)를 구비하지 않고, 촉매컨버터에 용접 등의 방법으로 결합하고, 상기 바이패스파이프(9)의 유출구(45)에도 배기관련 부품을 직접 용접 등의 방법으로 결합하는 것이 가능할 것이다.
참고로, 여기서 단순히 '촉매컨버터'라고 칭한 것은, 본 실시예의 제1촉매컨버터(1)와 제2촉매컨버터(3)에 국한되지 않고, 상기 EGR쿨러 어셈블리(41)를 결합할 수 있는 모든 촉매컨버터를 통칭하는 의미로 사용된 것이다.
한편, 상기 바이패스밸브(13)는 밸브액츄에이터(51)에 의해 구동되도록 설치된다.
상기 밸브액츄에이터(51)는 전기적 제어신호를 인가받아서 상기 밸브플랩(39)의 회전각도를 정밀하게 제어할 수 있는 모터를 기반으로 한 장치가 사용되는 것이 바람직할 것이다.
상기 밸브액츄에이터(51)를 제어하는 컨트롤러(53)는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)를 차단하도록 하고, 상기 EGR밸브(11)를 닫아서, 모든 배기가스가 상기 EGR쿨러(7)를 통하여 상기 합류부(5)로 유동되는 배기열 회수 모드와;
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 밸브플랩(39)이 상기 제2포트(37)를 차단하도록 하고, 상기 EGR밸브(11)의 개도를 조절하여, 엔진 배압을 저감하면서 EGR을 구현하는 EGR 모드와;
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)와 제2포트(37) 사이에 위치하여, 상기 제1포트(35)와 제2포트(37)를 모두 개방한 상태로 유지하면서, EGR을 위한 차압 부족 시, 상기 밸브플랩(39) 각도를 조절하여 EGR 유량을 증대시키도록 할 수 있는 복합모드와;
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 밸브플랩(39)이 상기 제2포트(37)를 차단하고, 상기 EGR밸브(11)를 닫아서, 엔진 배압을 최소화하고, 엔진의 출력을 극대화하는 고출력모드를 구현할 수 있도록 구성된다.
도 10은 상기한 바와 같은 하이브리드 차량용 엔진 시스템을 제어하기 위한 본 발명에 따른 제어방법의 실시예를 도시한 것으로서,
상기 컨트롤러(53)가 차량의 가속페달 조작량, 엔진 냉각수 온도, 히터(25) 작동 여부, EGR 작동 영역 여부에 따라,
상기 바이패스밸브(13)로 상기 EGR쿨러(7)를 바이패스하는 배기가스의 합류를 금지하고, 상기 EGR밸브(11)를 닫는 배기열 회수 모드와;
상기 바이패스밸브(13)로 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스의 합류를 금지하고, 상기 EGR밸브(11)의 개도를 조절하는 EGR 모드와;
상기 바이패스밸브(13)로 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스와 상기 EGR쿨러(7)를 바이패스하여 배출되는 배기가스의 합류 비율을 조절함과 아울러 상기 EGR밸브(11)의 개도를 조절하는 복합모드와;
상기 바이패스밸브(13)로 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스의 합류를 금지하고, 상기 EGR밸브(11)를 닫는 고출력모드를 선택적으로 구현할 수 있도록 된 것이다.
상기 컨트롤러(53)는 상기 가속페달 조작량이 WOT(Wide Open Throttle) 상태이거나 차량의 급가속 상태를 나타내는지 판단하는 단계(S10); 가속페달 조작량이 WOT 또는 급가속 상태이면, 상기 고출력모드를 구현하여, 상기 촉매컨버터를 통과한 배기가스가 모두 EGR쿨러(7)를 바이패스하여 엔진 배압을 최소화시키도록 하는 단계(S20)를 수행할 수 있다.
상기 가속페달 조작량이 WOT(Wide Open Throttle) 상태이거나 차량의 급가속 상태를 나타내는 경우는, 운전자에 의한 고출력이 요구되는 상황으로서, 상기 가속페달 조작량이 WOT 상태이거나 상기 가속페달 조작량이 미리 정해진 기준값 이상이면, 고출력이 요구되는 것으로 판단하도록 한다.
예컨대, 상기 가속페달 조작량이 기준값인 70% 이상인 경우를 급가속 상태라고 설정하였을 때, 상기 컨트롤러(53)는 가속페달 조작량이 70% ~ WOT(100%)인 경우, 차량의 급가속 상태로 판단하고, 상기 바이패스밸브(13)로 상기 제2포트(37)를 닫아, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 상기 제2포트(37)로 배출되는 잉여 배기가스의 유동을 금지하고, 상기 바이패스파이프(9)와 제1포트(35)를 통하는 배기가스의 유동을 허용함과 아울러, 상기 EGR밸브(11)를 닫아 상기 고출력모드를 구현하는 것이다.
상기 고출력모드에서는 상기와 같이 촉매컨버터를 통과한 배기가스가 상기 바이패스파이프(9)를 통해 원활하게 배출됨에 의해 엔진의 배압이 최소화되고, 상기 EGR밸브(11)를 닫아 엔진 연소실에는 EGR 가스 대신에 신선한 공기가 공급되어 더 많은 연료의 연소가 가능하여 엔진의 출력을 극대화할 수 있는 것이다.
상기 컨트롤러(53)는 상기 가속페달 조작량이 WOT 또는 급가속 상태가 아니면, 상기 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 미만인지 판단하는 단계(S30); 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 미만이고, 히터(25)가 온된 경우, 상기 배기열 회수 모드를 구현하여, 상기 촉매컨버터를 통과한 배기가스가 모두 EGR쿨러(7)를 통과하면서 엔진 냉각수를 가열하여 히터(25)로 공급하도록 하는 단계(S40)를 수행할 수 있다.
즉, 상기 배기열 회수 모드는 하이브리드 차량의 냉시동 시, 사용자가 히터(25)를 온시킨 경우, 상기와 같이 컨트롤러(53)가 상기 바이패스밸브(13)로 제1포트(35)를 닫고 제2포트(37)를 열어서, 모든 배기가스가 EGR쿨러(7)를 통과하면서 엔진 냉각수를 가열한 후 배출되도록 함으로써, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하는 냉각수가 회수한 엔진의 배기열이 상기 히터(25)의 온도 상승에 크게 기여할 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 상기 기준온도는 상술한 바와 같은 취지에 따라 다수의 실험이나 해석에 따라 설계적으로 결정될 수 있을 것이며, 예컨대 60℃와 같이 설정될 수 있을 것이다.
상기 컨트롤러(53)는 상기 가속페달 조작량이 WOT 또는 급가속 상태가 아니면, 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상인지 판단하는 단계(S50); 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상이고, 히터(25)가 오프된 경우, 상기 바이패스밸브(13)를 조작하여, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스의 합류를 금지하고, 상기 EGR밸브(11)의 개도를 조절하는 EGR모드를 구현하는 단계(S60)를 수행할 수 있다.
즉, 상기 EGR모드에서 컨트롤러(53)는 상기 밸브플랩(39)이 상기 제2포트(37)를 막고 제1포트(35)를 개방한 상태로 하여, 엔진 배압을 최소화하면서, 상기 EGR밸브(11)의 개도를 엔진의 필요에 따라 조절하여, 원활한 EGR로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 것으로 엔진의 중고부하 영역에서 유효하게 사용될 수 있다.
상기 컨트롤러(53)는 상기 가속페달 조작량이 WOT 또는 급가속 상태가 아니면, 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상인지 판단하는 단계(S50); 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상이고, 히터(25)가 온된 경우, 상기 복합모드를 구현하여, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스와 상기 EGR쿨러(7)를 바이패스하여 배출되는 배기가스의 합류 비율을 상기 바이패스밸브(13)로 가변시킴으로써, 상기 히터(25)의 목표 온도가 만족되도록 하는 단계(S70)를 수행할 수 있다.
즉, 상기 복합모드에서는 도 10에 예시된 바와 같이 히터(25)의 목표 온도가 만족되지 않음이 판단되면, 바이패스밸브(13)를 1도씩 닫아서 보다 많은 배기가스가 EGR쿨러(7)를 통과하도록 하여, 더 많은 배기가스의 열이 히터(25)의 가열에 사용되도록 하다가, 상기 히터(25)의 목표 온도가 만족되면, 상기 바이패스밸브(13)의 조작을 정지하는 방식으로 상기 바이패스밸브(13)를 구동하는 것이다.
여기서, 상기 바이패스밸브(13)를 닫는다는 것은, 상기 밸브플랩(39)으로 상기 제1포트(35)를 닫는 것을 의미하는 것으로서, 반대로 상기 바이패스밸브(13)을 완전히 오픈한다는 것은 상기 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)는 완전히 개방하지만, 상기 제2포트(37)는 완전히 닫는 상태를 의미한다.
상기 컨트롤러(53)는 상기 가속페달 조작량이 WOT 또는 급가속 상태가 아니면, 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상인지 판단하는 단계(S50); 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상이고, 현재의 엔진 운전 영역이 EGR이 필요한 EGR 작동 영역인 경우, 상기 복합모드를 구현하여, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 배출되는 잉여 배기가스와 상기 EGR쿨러(7)를 바이패스하여 배출되는 배기가스의 합류 비율을 상기 바이패스밸브(13)로 가변시킴으로써, 목표 EGR이 만족되도록 하는 단계(S80)를 수행할 수 있다.
상기 복합모드에서는 상기와 같이 엔진의 EGR 작동 영역인 경우, 상기와 같이 목표 EGR이 만족되도록, 즉 목표로 하는 EGR 가스의 양이 엔진 연소실로 유입되도록, 상기 목표 EGR이 만족될 때까지 상기 바이패스밸브(13)의 밸브플랩(39)을 닫는 방향(제1포트를 닫는 방향)으로 회전시키는 것이다.
여기서, 상기 목표 EGR이란, 엔진에서 필요로 하는 재순환 배기가스의 비율, 즉 연소실로 흡입되는 공기와 재순환되는 배기가스의 목표 비율을 의미한다.
상기와 같이 밸브플랩(39)이 상기 제1포트(35)를 닫는 방향으로 회전될수록, 상기 EGR쿨러(7)를 통과하는 배기가스의 압력이 엔진측 압력보다 커져서, 배기가스가 보다 원활하게 EGR밸브(11)를 통과하여 엔진으로 공급될 수 있는 것이다.
따라서, 종래 엔진의 EGR 작동영역 확대를 위한 차압밸브의 역할을 상기 바이패스밸브(13)가 대신하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명 하이브리드 차량용 엔진 시스템 제어방법은 다음과 같이 표현될 수도 있다.
즉, 본 발명은 엔진(E)의 배기가스가 EGR쿨러(7)와 바이패스파이프(9)로 분기되어 유동될 수 있도록 구성되고, 상기 바이패스파이프(9)로 분기된 배기가스를 단속할 수 있도록 구비된 제1포트(35)와 상기 EGR쿨러(7)로 분기된 배기가스를 단속할 수 있도록 구비된 제2포트(37)의 개도를 상대적으로 조절할 수 있는 밸브플랩(39)을 구비한 바이패스밸브(13)를 포함하며, 상기 EGR쿨러(7)로 분기된 배기가스의 일부를 엔진(E) 측으로 공급할 수 있도록 하는 EGR밸브(11)가 구비되고, 상기 EGR쿨러(7)의 냉각수는 히터(25)를 가열하도록 된 하이브리드 차량용 엔진 시스템 제어방법에 있어서,
차량의 고출력이 요구되면, 컨트롤러(53)가 상기 바이패스밸브(13)의 밸브플랩(39)으로 상기 제1포트(35)는 완전히 개방하고 상기 제2포트(37)는 차단하며, 상기 EGR밸브(11)를 닫아서, 배기가스가 상기 바이패스파이프(9)를 통해서만 배출되도록 하는 고출력 모드를 구현하는 것이다.
또한, 차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 미만이면, 상기 EGR밸브(11)를 닫는다.
여기서, 상기 기준온도는 상술한 실시예와 같이, 다수의 실험이나 해석에 따라 설계적으로 결정될 수 있을 것이며, 예컨대 60℃와 같이 설정될 수 있을 것이다.
또한, 상기 차량의 요구 출력과 냉각수 온도에 따라 EGR밸브(11)를 닫은 상태에서, 차량의 히터(25)가 온되면, 상기 바이패스밸브(13)의 밸브플랩(39)으로 상기 제1포트(35)를 완전히 닫고 제2포트(37)를 완전히 개방하여, 상기 배기가스가 상기 EGR쿨러(7)를 통해서만 배출되도록 하는 배기열 회수 모드를 구현한다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상이며, 차량의 히터(25)가 오프된 상황이면, 상기 바이패스밸브(13)의 밸브플랩(39)으로 상기 제2포트(37)를 완전히 닫는다.
상기 차량의 요구 출력과 냉각수 온도 및 히터(25)의 작동 상태에 따라, 상기 밸브플랩(39)으로 제2포트(37)를 완전히 닫은 상태에서, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되면, 그 때의 EGR 요구에 따라 상기 EGR밸브(11)의 개도를 조절하는 EGR모드를 구현한다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상이며, 차량의 히터(25)가 온된 상황이면, 상기 히터(25)의 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 바이패스밸브(13)의 밸브플랩(39)을 상기 제1포트(35)와 제2포트(37)가 모두 개방된 상태를 유지하면서, 회전 각도를 조절하는 복합모드를 구현한다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상이며, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되는 경우, 상기 엔진의 목표 EGR에 도달될 때까지, 상기 바이패스밸브(13)의 밸브플랩(39)을 상기 제1포트(35)와 제2포트(37)가 모두 개방된 상태를 유지하면서, 회전 각도를 조절하는 복합모드를 구현한다.
차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 상기 기준온도 이상이며, 차량의 히터(25)가 온된 상황이고, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되는 경우, 상기 컨트롤러(53)는 상기 히터(25)의 목표 온도를 달성하기 위한 상기 밸브플랩(39)의 회전 각도와, 상기 엔진의 목표 EGR을 달성하기 위한 상기 밸브플랩(39)의 회전 각도 중, 더 많은 배기가스를 상기 EGR쿨러(7)로 통과시키는 밸브플랩(39)의 회전 각도에 따라 상기 밸브플랩(39)을 조절하도록 할 수 있다.
즉, 상기 복합모드에서 상기 차량의 히터(25) 목표 온도를 달성해야 하는 요구와 상기 엔진의 목표 EGR을 달성해야 하는 요구가 병존하는 경우에는, 상대적으로 더 많은 배기가스가 상기 EGR쿨러(7)를 바이패스하기를 필요로 하는 요구에 따라 상기 바이패스밸브(13)의 밸브플랩(39) 회전 각도를 조절하는 것이다.
예컨대, 이미 목표 EGR은 달성되었지만, 히터(25) 목표 온도에 도달하지 못한 경우에는, 히터(25) 목표 온도를 달성할 수 있을 때까지 상기 밸브플랩(39)을 닫아서 더 많은 배기가스가 상기 EGR쿨러(7)를 통과하여 히터(25)로 공급될 냉각수와 열교환하도록 하고, 상기 EGR밸브(11)는 상대적으로 더 닫아서, 필요한 수준의 EGR가스만 엔진으로 공급되도록 하는 것이다.
반대로, 이미 히터(25) 목표 온도에 도달하였지만, 목표 EGR을 달성할 수 없는 경우에는, 상기 목표 EGR을 달성할 수 있을 때까지 상기 밸브플랩(39)을 닫아서, 더 많은 배기가스가 상기 EGR쿨러(7) 및 EGR밸브(11)를 통해 엔진(E)으로 공급되도록 하고, 요구 수준보다 더 높게 상승된 히터(25)의 온도에 대해서는, 블로워 모터의 속도를 낮추거나 외기 유입량을 증가시키는 방법 등으로 실내의 난방요구 수준을 맞추도록 하는 것이다.
한편, 상기 컨트롤러(53)는 상기 차량의 고출력이 요구되는지의 여부를, 가속페달 조작량이 소정수준 이상 조작되었는지의 여부에 의해 판단할 수 있다.
여기서, 상기 소정수준은 예컨대, 가속페달의 전체 조작량 중 60%이상 등과 같이 설정될 수도 있을 것이며, 다수의 실험 및 해석에 따라 해당 차량에 가장 적합한 값을 설계적으로 설정할 수 있을 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
E; 엔진
1; 제1촉매컨버터
3; 제2촉매컨버터
5; 합류부
7; EGR쿨러
9; 바이패스파이프
11; EGR밸브
13; 바이패스밸브
15; 터빈
17; 컴프레서
19; 프론트머플러
21; 배기파이프
23; 메인머플러
25; 히터
27; 커넥션덕트
29; 제1단부
31; 제2단부
33; 회전축
35; 제1포트
37; 제2포트
39; 밸브플랩
41; EGR쿨러 어셈블리
43; 유입구
45; 유출구
47; 제1플랜지
49; 제2플랜지
51; 밸브액츄에이터
53; 컨트롤러

Claims (9)

  1. 엔진의 배기가스가 EGR쿨러와 바이패스파이프로 분기되어 유동될 수 있도록 구성되고, 상기 바이패스파이프로 분기된 배기가스를 단속할 수 있도록 구비된 제1포트와 상기 EGR쿨러로 분기된 배기가스를 단속할 수 있도록 구비된 제2포트의 개도를 상대적으로 조절할 수 있는 밸브플랩을 구비한 바이패스밸브를 포함하며, 상기 EGR쿨러로 분기된 배기가스의 일부를 엔진 측으로 공급할 수 있도록 하는 EGR밸브가 구비되고, 상기 EGR쿨러의 냉각수는 히터를 가열하도록 된 엔진 시스템 제어방법에 있어서,
    가속페달 조작량을 기초로 고출력 요구 여부를 판단하는 단계; 및
    고출력이 요구되면, 컨트롤러가 상기 바이패스밸브의 밸브플랩으로 상기 제1포트는 완전히 개방하고 상기 제2포트는 차단하며, 상기 EGR밸브를 닫아서, 배기가스가 상기 바이패스파이프를 통해서만 배출되도록 하는 단계를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고출력 요구 여부를 판단하는 단계는,
    상기 가속페달 조작량이 WOT 상태이거나 상기 가속페달 조작량이 미리 정해진 기준값 이상이면, 고출력이 요구되는 것으로 판단하는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 미만이면, 상기 EGR밸브를 닫는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 EGR밸브를 닫은 상태에서, 차량의 히터가 온되면, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩으로 상기 제1포트를 완전히 닫고 제2포트를 완전히 개방하여, 상기 배기가스가 상기 EGR쿨러를 통해서만 배출되도록 하는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 차량의 히터가 오프된 상황이면, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩으로 상기 제2포트를 완전히 닫는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 밸브플랩으로 제2포트를 완전히 닫은 상태에서, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되면, 그 때의 EGR 요구에 따라 상기 EGR밸브의 개도를 조절하는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 차량의 히터가 온된 상황이면, 상기 히터의 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩을 상기 제1포트와 제2포트가 모두 개방된 상태를 유지하면서, 회전 각도를 조절하는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되는 경우, 상기 엔진의 목표 EGR에 도달될 때까지, 상기 바이패스밸브의 밸브플랩을 상기 제1포트와 제2포트가 모두 개방된 상태를 유지하면서, 회전 각도를 조절하는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    차량의 고출력이 요구되는 상황이 아니고, 엔진 냉각수 온도가 소정의 기준온도 이상이며, 차량의 히터가 온된 상황이고, 엔진이 EGR 작동 영역에서 운전되는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 히터의 목표 온도를 달성하기 위한 상기 밸브플랩의 회전 각도와, 상기 엔진의 목표 EGR을 달성하기 위한 상기 밸브플랩의 회전 각도 중, 더 많은 배기가스를 상기 EGR쿨러로 통과시키는 밸브플랩의 회전 각도에 따라 상기 밸브플랩을 조절하는 것
    을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114483259A (zh) * 2022-02-16 2022-05-13 山东氢本道健康科技有限公司 一种车辆节油用尾气处理装置及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170035445A (ko) 2015-09-23 2017-03-31 현대자동차주식회사 자동차용 배기열 회수 및 ｅｇｒ 제어 시스템

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239960A (en) * 1991-07-30 1993-08-31 Mazda Motor Corporation Engine induction system provided with a mechanical supercharger
JP2004124744A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Mazda Motor Corp ターボ過給機付エンジン
JP3928642B2 (ja) * 2005-01-18 2007-06-13 いすゞ自動車株式会社 Ｅｇｒ装置
US9291127B2 (en) * 2011-02-11 2016-03-22 Volvo Lastvagnar Ab Engine arrangement with charge air cooler and EGR system
US9657689B2 (en) * 2012-05-10 2017-05-23 International Engine Intellectual Property Comapny, LLC. Modulating bypass valve
US9404409B2 (en) * 2013-11-05 2016-08-02 Ford Global Technologies, Llc Exhaust throttling for cabin heating
US9334783B2 (en) * 2013-11-05 2016-05-10 Ford Global Technologies, Llc Exhaust throttling for cabin heating
US10094337B2 (en) * 2015-03-10 2018-10-09 Fca Us Llc Dual path cooled exhaust gas recirculation for turbocharged gasoline engines
US10502152B2 (en) * 2017-10-09 2019-12-10 Ford Global Technologies, Llc Method for operating an engine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170035445A (ko) 2015-09-23 2017-03-31 현대자동차주식회사 자동차용 배기열 회수 및 ｅｇｒ 제어 시스템

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