KR101350421B1 - 터보챠저를 이용하여 방출물 제거 장치로 공기를 공급하는방법 및 장치 - Google Patents

터보챠저를 이용하여 방출물 제거 장치로 공기를 공급하는방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

장치는 연소 엔진(combustion engine), 방출물 제거 장치, 및 터보챠저를 포함한다. 방출물 제거 장치는 엔진과 유체 소통하여 상기 엔진으로부터 배기 가스를 수용한다. 터보챠저는 엔진과 유체 소통하여 가압 공기를 엔진에 공급하고 엔진의 임의의 연소부를 포함하지 않는 흐름 경로를 통해서 방출물 제거 장치와 유체 소통하여 가압된 공기를 방출물 제거 장치에 공급하는 공기 압축기를 포함한다. 관련된 방법이 개시된다.
Figure R1020077027651
내연 기관, 방출물 제거 장치, 터보챠저, 공기 압축기, 제어기

Description

터보챠저를 이용하여 방출물 제거 장치로 공기를 공급하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUPPLYING AIR TO EMISSION ABATEMENT DEVICE BY USE OF TURBOCHARGER}
본 발명은 일반적으로 방출물 제거 장치(emission abatement device)들에 관한 것이다.
방출물 제거 장치는 다양한 배기 가스 방출물을 처리하는데 사용된다. 예를 들어, 배기 가스 미립자 물질, NOx(즉, 질소의 산화물), 탄화수소 및 일산화탄소로부터 제거하도록 작용하는 방출물 제거 장치들이 있다.
본 설명의 양상에 따르면, 연소 엔진(이하, "엔진"이라고도 함), 방출물 제거 장치, 및 터보챠저를 포함하는 장치가 제공된다. 이 방출물 제거 장치는 상기 연소 엔진과 유체 소통하여 상기 엔진으로부터 배기 가스를 수용한다. 터보챠저는 상기 엔진과 유체 소통하여 가압 공기를 엔진에 공급하고 상기 엔진의 임의의 연소부를 포함하지 않는 흐름 경로를 통해서 방출물 제거 장치와 유체 소통하여 가압된 공기를 방출물 제거 장치에 공급하는 공기 압축기를 포함한다. 관련된 방법이 개시된다.
본 설명의 또 다른 양상에 따르면, 장치는 방출물 제거 요소, 상기 방출물 제거 요소의 재생을 위한 열을 발생시키도록 구성되는 열 재생기, 및 가압된 공기를 열 재생기로 공급하기 위하여 임의의 연소부를 포함하지 않는 흐름 경로를 통해서 열 재생기와 유체 소통하는 공기 압축기를 구비한 터보챠저를 포함한다.
본 발명의 상기 및 이외 다른 특징들은 다음 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백하게 될 것이다.
도1은 엔진 및 방출물 제거 장치 둘 다에 가압된 공기를 공급하기 위하여 터보챠저를 사용하는 구성을 도시한 간단화된 블록도.
도2는 방출물 제거 장치의 제1 실시예의 단순화된 블록도.
도3은 방출물 제거 장치의 제2 실시예의 단순화된 블록도.
본 설명의 개념들이 다양하게 수정되고 대안적인 형태들로 될 수 있지만, 특정의 바람직한 실시예들이 도면들에서 예로 도시되고 본원에 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 설명이 서술된 특정 형태들로 제한되는 것이 아니라, 본 설명의 의도는 그와 반대로 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 이와 같은 모든 수정들, 등가물들, 대안들을 포함하는 것이다.
도 1을 참조하면, 내연 기관(14)(예를 들어, 디젤 엔진) 및 상기 내연 기 관(14)의 배기 가스(도면에서 "EG")로부터의 방출물들을 제거하도록 구성된 방출물 제거 장치(16) 둘 다에 가압된 공기를 공급하는 터보챠저(12)를 포함하는 장치(10)가 도시된다. 내연 기관(14)은 자신의 연소부 내의 터보챠저(12)로부터 수용되는 가압된 공기와 더불어 연료 공급기(18)로부터 수용된 연료를 연소하여 터보챠저(12)를 동작시키는데 사용되는 배기 가스를 발생시킨다. 방출물 제거 장치(16)는 터보챠저(12)로부터 수용된 가압된 공기와 더불어 연료 공급기(18)로부터 수용된 연료를 연소하여 배기 가스 방출물들을 제거한다.
터보챠저(12)는 터빈(20) 및 상기 터빈(20)에 의해 동작되는 공기 압축기(22)를 포함한다. 터빈(20)의 배기 가스 입구(24)는 내연기관(14)의 배기 가스 출구(26)와 유체 소통하여 상기 출구로부터 배기 가스를 수용한다. 배기 가스는 터빈(20)을 통과하여 흘러, 상기 터빈(20)이 공기 압축기(22)를 작동시키게 한다. 그 후, 배기 가스는 배기 가스 출구(28)를 통해서 터빈(20)을 빠져나가, 배기 라인(31)을 통해서 터빈(20)의 배기 가스 출구(28)와 유체 소통하는 방출물 저감 장치(16)의 배기 가스 입구(30)로 흐른다. 방출물 제거 장치(16)에 의해 처리된 후, 배기 가스는 배기 가스 출구(32)를 통해서 방출물 저감 장치(16)를 빠져나간다.
공기 압축기(22)는 터빈(20)을 통해서 배기 가스의 흐름에 응답하여 자신에 의해 동작될 터빈(20)에 기계적으로 결합된다. 공기 압축기(22)의 동작은 공기(예를 들어, 주변 공기와 같은 가압되지 않은 공기)를 공기 필터(34)를 통해서 공기 압축기(22)의 공기 입구(36)로 전달한다. 공기 압축기(22)는 공기를 가압하고 공기 출구(38)를 통해서 이 가압된 공기를 공기 공급 라인(40)으로 방출한다.
공기 공급 라인(40)에서 가압된 공기의 스트림은 접합부(42)에서 엔진 공기 스트림 및 장치 공기 스트림으로 분할된다. 엔진 공기 스트림은 접합부(42)와 엔진 공기 입구(44)를 연결하는 엔진 공기 라인(45)을 통해서 이 접합부(42)로부터 상기 내연기관(14)의 공기 입구(44)로 흐른다. 엔진 공기 라인(45) 내의 인터쿨러(46)는 내연 기관(14)으로 입력되기 전 엔진 공기 스트림을 냉각시킨다. 따라서, 공기 공급 라인(40) 및 엔진 공기 라인(45)은 협동하여, 터보챠저(12)로부터 내연기관(14)으로 가압된 공기를 전달하기 위한 흐름 경로를 한정한다.
장치의 공기 스트림은 접합부(42) 및 장치 공기 입구(48)를 연결하는 장치 공기 라인(50)을 통해서 상기 접합부(42)로부터 상기 방출물 제거 장치(16)의 공기 입구(48)로 흐른다. 장치 공기 라인(50) 내 공기 밸브(52)는 공기 압축기(22)로부터 방출물 제거 장치(16)로 가압된 공기의 흐름을 제어하도록 동작될 수 있고 상기 공기 압축기(22)로부터 상기 엔진(16)으로 흐르는 가압된 공기의 흐름을 제어하도록 동작될 수 있다. 따라서, 공기 공급 라인(40) 및 상기 장치 공기 라인(50)은 협동하여 상기 터보챠저(12)로부터 상기 방출물 제거 장치(16)로 가압된 공기를 전달하기 위한 흐름 경로를 한정한다. 이 흐름 경로는 엔진(16)의 임의의 연소부(53)(예를 들어, 임의의 엔진 연소실)를 포함하지 않으므로, 방출물 제거 장치(16)로 공급되는 가압된 공기가 상기 내연기관(14)에서 연료와 함께 연소되지 않도록 한다.
공기 밸브(52)는 다양한 형태들을 취할 수 있다. 일부 예들에서, 공기 밸브(52)는 비례 밸브(proportional valve)[예를 들어, 버터플라이 밸브(butterfly valve)]일 수 있다. 다른 예들에서, 공기 밸브(52)는 장치 공기 라인(50)에서 공기흐름-계량 오리피스(airflow-metering orifice)와 결합하여 사용되는 온/오프 셧-오프 밸브(on/off shut-off valve)(예를 들어, 솔레노이드 밸브)일 수 있다.
연료 공급기(18)는 연료를 내연기관(14) 및 방출물 제거 장치(16)로 공급한다. 이와 같이, 연료 공급기(18)는 엔진 연료 라인(55)을 통해서 내연기관(14)의 연료 입구(54)와 유체 소통하여 연료를 내연기관(14)에 공급하고 장치 연료 라인(57)을 통해서 방출물 제거 장치(16)의 연료 입구(56)에 유체 연결되어 연료를 방출물 제거 장치(16)에 공급한다. 연료 공급기는 내연기관(14) 및 방출물 제거 장치(16) 둘 다를 위한 단일 연료 탱크 및 연료 펌프를 포함할 수 있거나 내연기관(14) 및 방출물 제거 장치(16)를 위한 별도의 전용 연료 탱크들 및 연료 펌프들을 포함할 수 있다.
제어 시스템(58)은 내연기관(14), 방출물 제거 장치(16), 공기 밸브(52), 및 연료 공급기(18)의 동작을 제어한다. 제어 시스템(58)은 전기 라인(60)을 통해서 내연기관(14)에 전기 접속되어 내연기관(14)의 동작을 제어하며, 전기 라인(64)을 통해서 공기 밸브(52)에 전기 접속되어 밸브(52)의 동작을 제어하고, 하나 이상의 전기 라인들(65)을 통해서 연료 공급기(18)에 전기 접속되어 연료 공급기(18)의 동작을 제어한다. 방출물 제거 장치(16)의 유형에 따라서, 제어 시스템(58)은 또한 전기 라인(62)을 통해서 방출물 제거 장치(16)에 전기 접속되어 장치(16)의 동작을 제어한다. 본원의 범주 내에서는, 전기 라인(62)에 대해서 제어 시스템(58) 및 방출물 제거 장치(16) 간의 임의의 유형의 적절한 전기 접속부를 표시할 수 있다.
제어 시스템(58)은 다양한 형태들을 취할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템(58)은 내연 기관(14)의 동작을 제어하기 위한 엔진 제어 유닛("ECU";66), 공기 밸브(52)의 동작을 제어하기 위한 제어기(68) 및, 적절한 경우, 방출물 제거 장치(16)를 포함할 수 있다. 이와 같은 경우에, ECU(66) 및 제어기(68)의 각각은 별도의 라인들(65)을 통해서 연료 공급기(18)의 동작을 제어하여 연료를 내연기관(14) 및 장치(16) 각각으로 공급하고 ECU(66) 및 제어기(68)는 이들 사이를 연결하기 위하여 전기 라인(70)(예를 들어, CAN 링크)을 통해서 상호 전기 접속될 수 있다. 다른 예들에서, 이 제어기(65)는 ECU(66)에 통합된다. 이와 같은 경우에, 연료 공급기(18)와 연결하기 위한 단지 하나의 전기 라인(65)일 수 있다.
ECU(66)는 2개의 엔진 제어 모드들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 경우에, 공기 밸브(52)가 압축기(22)로부터 방출물 제거 장치(16)로 가압된 공기의 흐름을 차단하도록 닫혀질 때 ECU(66)가 제1 엔진 제어 모드에서 동작함으로써, 모든 가압된 공기가 압축기(22)로부터 상기 내연기관(14)으로 흐르도록 한다. 제1 엔진 제어 모드에서, ECU(66)는 제1 엔진 맵핑 방식(mapping scheme)에 따라서 상기 내연기관(14)을 동작한다. ECU(66)는 공기 밸브가 적어도 부분적으로 개방될 때 제2 엔진 제어 모드에서 동작됨으로써, 가압된 공기가 압축기(22)로부터 내연기관(14) 및 방출물 제거 장치(16)에 모두 흐르게 한다. 바람직하게는, 가압된 공기의 약 95%가 내연기관(14)으로 흐를 수 있는 반면에, 가압된 공기의 나머지 5%는 방출물 제거 장치(16)로 흐른다. 제2 엔진 제어 모드에서, ECU(66)는 내연기관(14)으로의 공기의 감소를 고려하기 위한 제2 엔진 맵핑 방식에 따라서 내연기관(14)을 동작시킨다.
도 2를 참조하면, 장치(10) 내의 방출물 제거 장치(16)로서 사용하도록 구성되는 방출물 제거 장치(116)가 도시된다. 이 장치(116)는 미립자 필터(particulate fileter)(124)에 의해 포획되는 미립자 물질을 태우기 위한 열을 발생시키는 열 재생기(thermal regenerator;120)를 포함한다. 배기 가스에 제공되는 산소와 결합하여 발생된 열은 포획된 미립자 물질을 산화하여, 차후 사용을 위하여 필터(124)를 재생시킨다. 제어 시스템(58)은 공기 밸브(52), 연료 공급기(18) 및 열 재생기(120)를 작동시켜서 규칙적 또는 불규칙적 시간 간격들(예를 들어, 하루에 1-4회)로 필요에 따라서 및/또는 일부 다른 소정 재생 기준들에 따라서 필터(124)를 재생시킨다.
예시적으로, 열 재생기(120)는 버너로서 구성된다. 이와 같은 경우에, 열 재생기(120)는 장치 연료 라인(57)으로부터 연료를 수용하고, 분무 공기 공급기(atomization air supplier)(61)로부터 분무 공기 라인(59)을 통해서 고압 연료-분무 공기를 수용하며, 장치 공기 라인(50)을 통해서 공기 압축기(22)로부터 저압 연소 공기를 수용한다. 분무 공기 공급기(61)는 장치(10)를 갖는 차량의 공기 브레이크 시스템일 수 있다. 분무 공기는 연료를 분무화하도록 사용되어 연소 공기와 연료의 연소를 촉진시킨다. 연소 공기는 분무 공기보다 낮은 압력을 갖고 연료와 함께 연소하도록 열 재생기(120)의 연소실로 도입된다. 연결부(62)를 통해서 제어 시스템(58)으로부터 수용되는 전력은 연소실에서 연료를 점화시키도록 사용된다. 공기 압축기(22)는 상대적으로 많은 양의 연소 공기를 열 재생기(120)로 공급하여 열 재생기(120)의 연소 공기 요구량에 부합한다. 따라서, 열은 필터(124)의 재생에 사용하기 위한 열 재생기(120)에 의해 발생된다. 2004년 8월 31일에 출원되고 본 출원과 동일한 양수인에 양도된 미국 특허 10/931,028 및 2004년 7월 20일에 출원되고 본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 10/894,548은 적절한 열 재생기들(120)의 설명을 위하여 본원에 합체되어 있다.
방출물 제거 장치(116)가 열 재생기(120)로부터 상류측에 공기-연료 혼합기 를 포함하도록 하는 것은 본원의 범위 내에 있다. 이와 같은 경우에, 혼합기는 장치 공기 라인(50)으로부터 수용된 공기를 장치 연료 라인(57)으로부터 수용된 연료와 혼합하고 연소를 위해, 공기-연료 혼합물을 열 발생기로 공급함으로써, 필터(124)에 의해 포획되는 미립자 물질을 태우기 위한 열을 발생시킨다.
도 3을 참조하면, 장치(10) 내 방출물 제거 장치(16)로서 사용하도록 구성되는 방출물 제거 장치(216)가 도시된다. 장치(216)의 연료 개질기(218)는 장치 공기 라인(50)을 통해서 터보챠저(12)로부터 공급되는 가압된 공기를 사용하여 장치 연료 라인(57)을 통해서 개질 가스(예를 들어, H2, CO)로 공급되는 연료를 개질한다. 개질 가스는 방출물 제거 요소(component;220)에 연결하는데 사용하기 위한 개질 가스 라인(222)을 통해서 방출물 제거 요소(220)로 전달된다. 배기 가스는 또한 배기 라인(31)을 통해서 요소로 전달된다.
연료 개질기(218)는 예를 들어 촉매 연료 개질기, 열 연료 개질기, 증기 연료 개질기 또는 임의의 다른 유형의 부분 산화 연료 개질기와 같은 임의 유형의 연 료 개질기로서 구현될 수 있다. 연료 개질기(218)는 또한 플라즈마(즉, 전기 아크)를 이용하여 공기 및 탄화수소 연료의 혼합물을 개질 가스로 변환시키는 플라즈마 연료 개질기로 구현될 수 있다. 플라즈마 연료 개질기들을 포함하는 시스템들은 미국 특허 5,425,332, 5,437,250, 5,409,784, 및 5,887,554, 미국 특허 출원 10/452,623 및 미국 가 특허 출원 60/660,362에 서술되며, 이의 내용들이 본원에 참조되어 있다. 연료 개질기(218)가 플라즈마 연료 개질기인 경우에, 전기 라인(62)은 전력을 개질기(218)로 공급하여 연료를 개질 가스로 개질하기 위해 플라즈마를 발생시킨다.
요소(220)는 다양한 형태들을 취한다. 일 예에서, 요소(220)는 희박 조건(lean condition)하에서 NOx를 포획하는 NOx 흡수제이다. NOx 흡수제를 통한 배기 가스 흐름은 개질기(218)의 동작에 의해 농후(rich)하게 될 수 있다. 이와 같은 농후한 조건들하에서, 포획된 NOx는 방출되고 질소로 환원된다. 또 다른 예를 따르면, 이 요소는 NOx를 환원시키도록 배기 가스에 존재하는 NOx 및 개질 가스의 하나 이상의 조건들 간의 반응을 촉매화하는 선택적인 촉매작용의 환원 촉매이다. 또 다른 예에서, 이 요소는 촉매화된 미립자 필터 형태의 미립자 제거 장치 또는 촉매화되거나 촉매화되지 않은 미립자 필터와 결합하여 산화 촉매이다. 또한 또 다른 예를 따르면, 이 요소는 통합된 NOx 흡수제 및 미립자 필터로서 구성되는 디젤 미립자-NOx 환원 장치("DPNR 장치")일 수 있다.
본 설명의 개념들이 도면에 도시되고 상기 설명에서 상세히 설명되었지만, 이와 같은 도시 및 설명은 예시적인 것이고 제한되는 것으로서 간주되지 않으며, 단지 예시된 실시예들이 설명되었지만 본 설명의 원리 내에 있는 모든 변경들 및 수정들도 보호된다는 것을 이해한다.
본원에 서술된 시스템들의 각종 특징들로부터 본 설명의 개념들의 여러가지 이점들이 존재한다. 본 설명의 시스템들 각각의 대안적인 실시예들은 서술된 모든 특징들을 포함하지 않을 수 있지만 이와 같은 특징들의 적어도 일부로부터 여전히 이점을 얻을 수 있다. 당업자는 본 설명의 특징들 중 하나 이상을 포함하는 시스템의 구현방식들을 손쉽게 구현하고 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 원리 및 범위 내에 있다.

Claims (27)

  1. 터보챠저의 공기 압축기로부터 방출되는 가압된 공기의 스트림을 연소 엔진을 향하는 제1 공기 스트림 및 방출물 제거 장치의 열 재생기를 향하는 제2 공기 스트림으로 분할함으로써, 가압된 공기를 (i) 상기 터보챠저로부터 상기 연소 엔진으로, 그리고 (ii) 상기 터보챠저로부터 상기 엔진의 임의의 연소부를 포함하지 않는 흐름 경로를 통해서 상기 방출물 제거 장치의 열 재생기로 전달하도록 상기 터보챠저를 동작시키는 단계로서, 상기 가압된 공기의 스트림은 냉각 장치에 진입하기 전에 상기 제1 및 제2 공기 스트림으로 분할되는, 상기 동작 단계;
    배기 가스를 상기 열 재생기로 전달하는 단계; 및
    미립자 필터에 의해 포획되는 미립자 물질을 태우기 위하여 상기 열 재생기로부터 상기 방출물 제거 장치의 미립자 필터로 가열된 배기 가스를 전달하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동작 단계는:
    상기 엔진의 배기 가스로 상기 터보챠저의 터빈을 동작시키는 단계; 및,
    가압된 공기를 공기 압축기로부터 상기 엔진 및 상기 방출물 제거 장치로 전달하도록 상기 터빈의 동작에 응답하여 상기 터보챠저의 공기 압축기를 동작시키는 단계를 포함하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동작 단계는 상기 터보챠저로부터 상기 엔진 및 상기 방출물 제거 장치로 가압된 공기의 흐름을 제어하도록 공기 밸브를 동작시키는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방출물 제거 장치는 연료 개질기를 포함하고,
    상기 동작 단계는 상기 터보챠저로부터 상기 엔진으로 그리고 상기 터보챠저로부터 상기 연료 개질기로 가압된 공기를 동시에 전달하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 연소 엔진;
    방출물 제거 장치의 미립자 필터에 의해 포획되는 미립자 물질을 태우기 위하여 버너를 포함하는 상기 방출물 제거 장치로서, 상기 버너는 상기 엔진과 유체 소통하여 이로부터 배기 가스를 수용하도록 하는, 상기 방출물 제거 장치; 및
    상기 엔진과 유체 소통하여 가압된 공기를 상기 엔진으로 공급하고 상기 방출물 제거 장치와 유체 소통하여 상기 엔진의 임의의 연소부를 포함하지 않는 흐름 경로를 통해서 가압된 공기를 상기 방출물 제거 장치의 버너로 공급하는 공기 압축기를 포함하는 터보챠저;를 포함하고,
    상기 공기 압축기로부터 방출되는 가압된 공기의 스트림은 상기 연소 엔진을 향하는 제1 공기 스트림 및 상기 방출물 제거 장치를 향하는 제2 공기 스트림으로 분할되고, 상기 가압된 공기의 스트림은 냉각 장치에 진입하기 전에 상기 제1 및 제2 공기 스트림으로 분할되는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 엔진은 공기 입구 및 배기 가스 출구를 포함하며,
    상기 방출물 제거 장치는 공기 입구 및 배기 가스 입구를 포함하며,
    상기 공기 압축기는 상기 엔진 및 상기 방출물 제거 장치의 공기 입구들과 유체 소통하는 가압된 공기 출구를 포함하며,
    상기 터보챠저는 (i) 상기 엔진의 배기 가스 출구와 유체 소통하는 배기 가스 입구 및 (ii) 상기 방출물 제거 장치의 배기 가스 입구와 유체 소통하는 배기 가스 출구를 구비한 터빈을 포함하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 접합부에서 상호 고정된 제1, 제2, 및 제3 공기 라인들을 더 포함하며,
    상기 제1 공기 라인은 상기 공기 압축기와 상기 접합부를 연결하며,
    상기 제2 공기 라인은 상기 접합부와 상기 엔진을 연결하고,
    상기 제3 공기 라인은 상기 접합부와 상기 방출물 제거 장치를 연결하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3 공기 라인은 공기 밸브를 포함하는 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 방출물 제거 장치는 요소(component) 및 상기 요소와 유체 소통하여 개질 가스를 공급하는 연료 개질기를 포함하고,
    상기 공기 압축기는 상기 연료 개질기와 유체 소통하여 가압된 공기를 공급하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 연료 개질기는 플라즈마 연료 개질기이고 상기 방출물 제거 요소는 NOx 흡수제인 장치.
  12. 제6항에 있어서, 상기 공기 압축기로부터 상기 엔진 및 상기 방출물 제거 장치로 흐르는 가압된 공기의 흐름을 제어하도록 구성되는 공기 밸브를 더 포함하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, (i) 상기 엔진에 전기 접속되는 엔진 제어 유닛 및 (ii) 상기 엔진 제어 유닛, 상기 공기 밸브, 및 상기 방출물 제거 장치에 전기 접속되는 제어기를 더 포함하는 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 엔진, 상기 공기 밸브, 및 상기 방출물 제거 장치에 전기 접속되는 엔진 제어 유닛을 더 포함하는 장치.
  15. 제6항에 있어서, 가압된 공기가 상기 공기 압축기로부터 상기 엔진으로 전달되지만, 상기 방출물 제거 장치에는 전달되지 않을 때, 제1 엔진 제어 모드에 따라서 상기 엔진을 제어하도록 구성되고, 가압된 공기가 상기 공기 압축기로부터 상기 엔진 및 상기 방출물 제거 장치로 전달될 때 제2 엔진 제어 모드에 따라서 상기 엔진을 제어하도록 구성되는 엔진 제어 유닛을 더 포함하는 장치
  16. 방출물 제거 요소;
    연소 엔진의 배기 가스를 수용하고 상기 방출물 제거 요소의 재생을 위한 열을 발생시키도록 구성되는 열 재생기; 및
    가압된 공기를 상기 열 재생기로 공급하기 위하여 임의의 엔진 연소부를 포함하지 않는 흐름 경로를 통해서 상기 열 재생기와 유체 소통하는 공기 압축기를 포함하는 터보챠저;를 포함하고,
    상기 공기 압축기로부터 방출되는 가압된 공기의 스트림은 연소 엔진을 향하는 제1 공기 스트림 및 상기 열 재생기를 향하는 제2 공기 스트림으로 분할되고, 상기 가압된 공기의 스트림은 냉각 장치에 진입하기 전에 분할되는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 연료 공급기 및 분무 공기 공급기를 더 포함하며,
    상기 방출물 제거 요소는 미립자 필터를 포함하며,
    상기 열 재생기는 상기 미립자 필터에 의해 포획되는 미립자 물질을 태우기 위한 연료-점화식 버너를 포함하며,
    상기 연료 공급기는 상기 버너에 유체 흐름이 가능하게 결합되며,
    상기 분무 공기 공급기는 상기 버너와 유체 소통하여 상기 연료 공급기에 의해 공급되는 연료의 분무화를 위해 연료-분무 공기를 공급하며,
    상기 터보챠저는 (i) 연소 엔진의 배기 가스 출구와 유체 소통하는 터빈 및 (ii) 이에 의해 동작될 상기 터빈에 기계적으로 결합되고 상기 버너와 유체 소통하여 상기 연료 공급기에 의해 공급되는 연료와 함께 연소를 위한 연소 공기를 공급하도록 하는 공기 압축기를 포함하는 장치.
  18. 제16항에 있어서, 접합부에서 상기 제1 공기 스트림을 위한 엔진 공기 라인 및 상기 제2 공기 스트림을 위한 열 재생기 공기 라인으로 분할되는 공기 공급 라인에 연결된 출구를 통해 상기 가압된 공기가 상기 공기 압축기에서 나가고, 상기 엔진 공기 라인은 상기 접합부와 상기 연소 엔진을 연결하며 상기 열 재생기 공기 라인은 상기 접합부와 상기 열 재생기를 연결하고, 상기 엔진 공기 라인은 상기 제1 공기 스트림이 상기 엔진에 진입하기 전에 상기 제1 공기 스트림을 냉각시키기 위해 상기 접합부와 상기 엔진으로의 입구 사이에 위치되는 냉각 장치를 포함하는 장치.
  19. 제1항에 있어서, 밸브를 통해 상기 제2 공기 스트림을 상기 열 재생기로 직접적으로 전달하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 터보챠저의 출구는 접합부에서 상기 제1 공기 스트림을 위한 엔진 공기 라인 및 상기 제2 공기 스트림을 위한 장치 공기 라인으로 분할되는 공기 공급 라인을 포함하고,
    상기 접합부와 상기 연소 엔진 사이에서 상기 엔진 공기 라인을 연결하고, 상기 접합부와 상기 열 재생기 사이에서 상기 장치 공기 라인을 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 연소 엔진에 진입하기 전에 상기 엔진 공기 스트림을 냉각시키기 위해 상기 엔진 공기 라인에 냉각 장치를 배치하는 단계; 및
    상기 접합부와 상기 연소 엔진으로의 입구 사이에 상기 냉각 장치를 배치하는 단계;를 더 포함하는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 열 재생기는 버너를 포함하고,
    상기 가압된 공기를 위한 입구로부터 분리되어 있는, 상기 버너로의 연료 입구를 제공하는 단계; 및
    상기 연료 입구 및 상기 가압된 공기를 위한 입구로부터 분리되어 있는 가압된 분무 공기 입구를 상기 버너에 제공하는 단계;를 더 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 가압된 분무 공기 입구를 통해 공급되는 분무 공기의 압력보다 낮은 압력에서 상기 입구를 통해 상기 가압된 공기를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제6항에 있어서, 접합부에서 상기 제1 공기 스트림을 위한 엔진 공기 라인 및 상기 제2 공기 스트림을 위한 장치 공기 라인으로 분할되는 공기 공급 라인에 연결된 출구를 통해 상기 가압된 공기가 상기 공기 압축기에서 나가고, 상기 엔진 공기 라인은 상기 접합부와 상기 연소 엔진을 연결하며 상기 장치 공기 라인은 상기 접합부와 상기 버너를 연결하고, 상기 엔진 공기 라인은 상기 제1 공기 스트림이 상기 엔진에 진입하기 전에 상기 제1 공기 스트림을 냉각시키기 위해 상기 접합부와 상기 엔진으로의 입구 사이에 위치되는 냉각 장치를 포함하는 장치.
  25. 제6항에 있어서, 상기 버너는 상기 제2 공기 스트림을 위한 입구로부터 분리되어 있는 연료 입구, 및 상기 연료 입구 및 상기 제2 공기 스트림을 위한 입구로부터 분리되어 있는 가압된 분무 공기 입구를 구비하는 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제2 공기 스트림은 상기 가압된 분무 공기 입구를 통해 공급되는 분무 공기의 압력보다 낮은 압력에 있는 장치.
  27. 제6항에 있어서, 상기 제2 공기 스트림은 밸브를 통해 상기 버너로 직접적으로 전달되는 장치.
KR1020077027651A 2005-04-29 2006-02-24 터보챠저를 이용하여 방출물 제거 장치로 공기를 공급하는방법 및 장치 KR101350421B1 (ko)

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