KR101375449B1 - Supercharged internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연기관의 실린더에 공급될 연소 공기 흐름을 압축 또는 과급하기 위한 장치(13, 14), 압축된 연소 공기 흐름을 냉각시키는 급기 냉각기(16), 및 크랭크 케이스 환기 가스의 압축 장치(18)를 포함하는 내연기관에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 압축된 크랭크 케이스 환기 가스는, 상기 가스가 상기 급기 냉각기(16)의 하류에서 압축되어 냉각된 연소 공기 흐름 또는 급기 흐름(17) 내로 유입되도록, 내연기관의 방향으로 다시 안내될 수 있다. The present invention provides a device (13, 14) for compressing or supercharging a combustion air stream to be supplied to a cylinder of an internal combustion engine, an air supply cooler (16) for cooling the compressed combustion air stream, and a compression device (18) for crankcase ventilation gas. It relates to an internal combustion engine including). According to the invention, the compressed crankcase ventilation gas is guided back in the direction of the internal combustion engine such that the gas is compressed downstream of the air supply cooler 16 and into the cooled combustion air stream or air supply stream 17. Can be.
급기 냉각기, 크랭크 케이스 환기 가스, 연소 공기 흐름, 실린더, 압축 장치. Air supply cooler, crankcase ventilation gas, combustion air flow, cylinder, compression device.
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.1 is a schematic diagram of a turbocharged internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.2 is a schematic diagram of a turbocharged internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.3 is a schematic diagram of a turbocharged internal combustion engine according to a third embodiment of the invention;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 내연기관 11: 배기 흐름10: internal combustion engine 11: exhaust flow
12: 터빈 12: 배기 터보 과급기12
14, 18: 압축기 15: 연소 공기 흐름14, 18: compressor 15: combustion air flow
16: 급기 냉각기 17: 급기 흐름16: Air supply cooler 17: Air supply flow
19: 구동 장치 20: 크랭크 케이스 환기 가스19: drive device 20: crankcase ventilation gas
21: 조절 장치 22: 측정 신호21: adjusting device 22: measuring signal
23: 제어 신호 24: 차단 장치23: control signal 24: blocking device
25: 오일 분리기 26: 오일25: oil separator 26: oil
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 과급식 내연기관에 관한 것이다. The present invention relates to a turbocharged internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
DE 10 2004 031 281 A1 호에는 배기 터보 과급기를 구비한 내연 기관이 공지되어 있다. 배기 터보 과급기는 터빈 및 압축기를 포함한다. 배기 터보 과급기의 터빈 내에서, 내연기관의 배기 흐름이 팽창되고, 배기 터보 과급기의 터빈은 배기 터보 과급기의 압축기를 구동함으로써, 내연기관에 공급될 연소 공기 흐름을 압축시킨다. 압축된 연소 공기 흐름은 내연기관의 실린더 내로 공급되기 전에 급기 냉각기에서 냉각된다. 압축되어 냉각된 연소 공기 흐름은 급기 흐름이라고도 한다.In DE 10 2004 031 281 A1 an internal combustion engine with an exhaust turbocharger is known. The exhaust turbocharger includes a turbine and a compressor. In the turbine of the exhaust turbocharger, the exhaust flow of the internal combustion engine is expanded, and the turbine of the exhaust turbocharger drives the compressor of the exhaust turbocharger, thereby compressing the combustion air flow to be supplied to the internal combustion engine. The compressed combustion air stream is cooled in the air supply cooler before being fed into the cylinder of the internal combustion engine. Compressed and cooled combustion air streams are also referred to as air supply streams.
DE 10 2004 031 281 A1에 따른 내연기관은 또한 가스 펌프로서 형성된, 크랭크 케이스 환기 가스의 압축 장치를 포함한다. 압축된 크랭크 케이스 환기 가스는 내연기관으로 다시 안내될 수 있고, 특히 압축된 크랭크 케이스 환기 가스가 급기 냉각기의 상류에서 압축된, 냉각되지 않은 연소 공기 흐름과 혼합되도록, 다시 안내될 수 있다. 이로 인해, 급기 냉각기의 오염 위험이 있다.The internal combustion engine according to
본 발명의 과제는 새로운 과급식 내연기관을 형성하는 것이다. 상기 과제는 청구항 1에 따른 내연기관에 의해 해결된다.An object of the present invention is to form a new turbocharged internal combustion engine. The above problem is solved by the internal combustion engine according to claim 1.
본 발명에 따라, 압축된 크랭크 케이스 환기 가스는, 이 압축된 크랭크 케이스 환기 가스가 급기 냉각기의 하류에서 압축되어 냉각된 연소 공기 흐름 내로 유입되도록, 내연기관의 방향으로 다시 안내될 수 있다.According to the invention, the compressed crankcase ventilation gas can be guided back in the direction of the internal combustion engine such that the compressed crankcase ventilation gas is compressed downstream of the air supply cooler and into the cooled combustion air stream.
본 발명에 따른 내연기관의 경우, 압축된 크랭크 케이스 환기 가스는 급기 냉각기의 하류에서 내연기관의 방향으로 다시 안내될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 내연기관의 경우, 압축된 크랭크 케이스 환기 가스는 압축되어 이미 냉각된 연소 공기 흐름과 혼합된다. 이로 인해, 급기 냉각기에 대한 오염 위험이 없다. 본 발명에 따른 내연기관의 다른 장점은 경우에 따라 크랭크 케이스 환기 가스에 포함된 윤활유가 내연기관의 실린더에 할당 배치된 급기 유입 밸브에 의해 사용될 수 있다는 것이다.In the case of an internal combustion engine according to the invention, the compressed crankcase ventilation gas can be guided again in the direction of the internal combustion engine downstream of the air supply cooler. Thus, in the internal combustion engine according to the invention, the compressed crankcase ventilation gas is compressed and mixed with the already cooled combustion air stream. Because of this, there is no risk of contamination to the air supply cooler. Another advantage of the internal combustion engine according to the invention is that in some cases the lubricant contained in the crankcase ventilation gas can be used by an air supply inlet valve assigned to the cylinder of the internal combustion engine.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 크랭크 케이스 환기 가스의 압축 장치에는 조절 장치를 구비한 구동 장치가 할당 배치되고, 상기 조절 장치는, 부하에 의존하는 크랭크 케이스 압력이 대략 일정하도록, 특히 주변 압력보다 낮도록, 구동 장치를 조절한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a crankcase ventilation gas compression device is assigned and arranged with a drive device having an adjusting device, which adjusts the crankcase pressure depending on the load to be substantially constant, in particular above ambient pressure. Adjust the drive so that it is low.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예들이 도면을 참고로 설명되지만, 본 발명이 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims and the following description. Although embodiments of the present invention are described with reference to the drawings, the present invention is not limited to these embodiments.
이하, 본 발명을 도 1 내지 도 3을 참고로 간단한 배기 터보 과급식 내연기관의 실시예를 설명한다. 물론, 본 발명이 그런 간단한 배기 터보 과급식 내연기관에만 국한되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 다중 배기 터보 과급식 내연기관, 압축기 과급식 내연기관 또는 그 밖의 방식의 과급식 내연기관에 사용될 수 있다. 내연기관은 디젤 엔진, 오토(Otto) 엔진, HCCI 엔진 또는 다른 내연기관일 수 있다.Hereinafter, an embodiment of a simple exhaust turbocharged internal combustion engine will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Of course, the invention is not limited to such a simple exhaust turbocharged internal combustion engine. Rather, the present invention can be used in multiple exhaust turbocharged internal combustion engines, compressor boosted internal combustion engines or other types of turbocharged internal combustion engines. The internal combustion engine may be a diesel engine, an Otto engine, an HCCI engine or other internal combustion engine.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 개략도이다. 내연기관(10)을 빠져나온 배기 흐름(11)은 배기 터보 과급기(13)의 터빈(12)에 공급되고, 상기 터빈에서 팽창된 다. 배기 터보 과급기(13)의 터빈(12)은 그 압축기(14)를 구동시키고, 배기 터보 과급기(13)의 압축기(14) 내에서, 내연기관(10)에 공급될 연소 공기 흐름(15)이 압축된다.1 is a schematic view of a first embodiment of the present invention. The
배기 터보 과급기(13)의 압축기(14) 내에서 압축된 연소 공기 흐름(15)은 급기 냉각기(16)에 공급되고, 상기 급기 냉각기(16)는 압축된 연소 공기 흐름을 냉각시키므로, 급기 냉각기(16)의 하류에는, 압축되어 냉각된 연소 공기 흐름이 제공되고, 상기 연소 공기 흐름은 급기 흐름(17)으로도 표시된다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 내연기관(10)은 다른 압축기(18)를 포함하고, 상기 압축기(18)는 구동 장치(19)에 의해 구동되며, 내연기관(10)의 크랭크 케이스에서 빠져나온 크랭크 케이스 환기 가스(20)를 압축하기 위해 사용된다. 압축기(18)에 의해 압축된 크랭크 케이스 환기 가스(20)는 본 발명에서, 상기 가스가 급기 냉각기(16)의 하류에서 내연기관의 방향으로 다시 안내됨으로써, 압축되어 냉각된 연소 공기 흐름, 즉 급기 흐름(17) 내로 유입되도록, 내연기관(10)의 방향으로 다시 안내될 수 있다.The
도 1의 구동 장치(19)에는 하나의 조절 장치(21)가 할당 배치된다. 조절 장치(21)는, 부하에 의존하는 크랭크 케이스 압력이 바람직하게는 대략 일정하도록, 바람직하게는 내연기관의 주변 압력보다 규정된 크기만큼 낮도록, 구동 장치(19) 및 그에 따라 크랭크 케이스 환기 가스(20)의 압축을 위한 압축기(18)를 조절한다.One
이를 위해, 크랭크 케이스 압력이 측정되고, 상응하는 측정 신호(22)가 조절 장치(21)에 공급되고, 상기 조절 장치는 크랭크 케이스 압력의 실제값에 상응하는 상기 크랭크 케이스 압력의 상기 측정 신호로부터, 그리고 크랭크 케이스 압력에 대한 저장된 설정값을 기초로, 압축기(18)의 구동 장치(19)를 구동시키기 위한 조절 신호(23)를 발생시킨다. 바람직하게는, 크랭크 케이스 환기 가스(20)를 압축시키기 위한 압축기(18)는, 크랭크 케이스 압력이 내연기관(10)의 주변 압력보다 약 1 mbar 아래에 놓이도록, 구동 장치(19)에 의해 작동된다.For this purpose, the crankcase pressure is measured, and a
부하에 의존하는 크랭크 케이스 압력은 내연기관의 주변 압력보다 높을 수 있다. 또한, 부하에 의존하는 크랭크 케이스 압력이 일정할 필요는 없다. 오히려, 부하에 의존하는 크랭크 케이스 압력은 변할 수 있고, 예컨대 설정 곡선에 따라 조절될 수 있다.The load-dependent crankcase pressure may be higher than the ambient pressure of the internal combustion engine. In addition, the crankcase pressure need not be constant depending on the load. Rather, the crankcase pressure, which depends on the load, can vary and can be adjusted according to a set curve, for example.
도 1에 따르면, 압축기(18)에 의해 압축된 크랭크 케이스 환기 가스(20)는 체크 밸브로서 형성된 차단 장치(24)를 통해 내연기관(10)의 방향으로 다시 안내될 수 있다. 체크 밸브로서 형성된 차단 장치(24)는 압축기(18)의 방향으로 급기의 과류를 방지하지만, 압축된 크랭크 케이스 환기 가스가 급기 흐름(17) 내로 유입되게 할 수 있다. According to FIG. 1, the
크랭크 케이스 환기 가스의 압축을 위한 별도의 압축기(18)는 스크루 압축기로서, 또는 피스톤 압축기로서, 또는 펌프로서 형성될 수 있고, 오염 및 코우킹에 대해 배기 터보 과급기(13)의 압축기(14)보다 훨씬 덜 민감하다.A
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 내연기관은 크랭크 케이스 환기 가스로부터 오일 또는 오일 미스트를 분리하기 위해 오일 분리기를 포함한다.According to a preferred embodiment of the invention, the internal combustion engine according to the invention comprises an oil separator for separating oil or oil mist from crankcase ventilation gases.
이는 도 2 및 도 3에 도시되며, 도 2 및 도 3에서는 도 1에서와 동일한 서브 어셈블리에 대한 불필요한 반복 설명을 피하기 위해 도 1에서와 동일한 도면 부호가 사용된다. 이하에서는, 도 2 및 도 3과 관련해서, 도 1의 실시예와 도 2 및 도 3의 실시예와의 차이점만을 설명한다. 다른 모든 세부 사항과 관련해서, 도 1의 실시예에 대한 설명을 참고할 수 있다.This is illustrated in FIGS. 2 and 3, where the same reference numerals as in FIG. 1 are used to avoid unnecessary repetition of the same subassembly as in FIG. 1. 2 and 3, only the differences between the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIGS. 2 and 3 will be described. With respect to all other details, reference may be made to the description of the embodiment of FIG. 1.
도 2의 실시예에서, 내연기관(10)에는 오일 분리기(25)가 할당 배치되고, 상기 오일 분리기(25)는 크랭크 케이스 환기 가스(20)의 압축을 위한 압축기(18)의 상류에 배치된다. 도 2에 따르면, 크랭크 케이스 환기 가스(20)는 압축기(18)에서의 압축 전에 오일 분리기(25)를 통해 송출된다. 오일 분리기(25)에서 분리된 오일(26)은 폐기되거나 또는 내연기관의 오일 회로 내로 다시 안내된다.In the embodiment of FIG. 2, an
도 3의 실시예에서, 오일 분리기(25)는 크랭크 케이스 환기 가스(20)의 압축을 위한 압축기(18)의 하류에 배치되고, 그것으로부터 크랭크 케이스 환기 가스(20)가 압축기(18)에서의 압축 후에야 오일 분리기(25)를 통해 송출된다. 도 3의 실시예에서도, 오일 분리기(25)에서 분리된 오일(26)은 내연기관의 오일 회로 내에 다시 안내될 수도 있고, 대안으로서, 분리된 오일(26)은 폐기된다.In the embodiment of FIG. 3, the
도 2 및 도 3에 따른 실시예의 오일 분리기(25)는 원심력 또는 관성 분리기로서 또는 전기 분리기로서 또는 확산 분리기로서 형성될 수 있다. 원심력 분리기로는 예컨대 원심 분리기, 평행 분리기, 디스크 분리기 또는 사이클론이 사용될 수 있다. 확산 분리기로는 와인드 필터, 섬유 필터, 유동 필터 또는 와이어 필터가 사용될 수 있다. 전기 분리기로는 전기 필터가 사용될 수 있다. 또한, 원심력 분 리기, 전기 분리기 및 확산 분리기를 서로 조합한 오일 분리기가 사용될 수 있다.The
본 발명에 따르면, 압축된 크랭크 케이스 환기 가스를 급기 냉각기의 하류에서 내연기관의 방향으로 다시 안내할 수 있다. 따라서, 압축된 크랭크 케이스 환기 가스가 압축되어 이미 냉각된 연소 공기 흐름과 혼합된다. 이로 인해, 급기 냉각기에 대한 오염 위험이 없다. 또한, 본 발명에 따르면, 크랭크 케이스 환기 가스에 포함된 윤활유가 내연기관의 실린더에 할당 배치된 급기 유입 밸브에 의해 사용될 수 있다.According to the invention, the compressed crankcase ventilation gas can be led again in the direction of the internal combustion engine downstream of the air supply cooler. Thus, the compressed crankcase ventilation gas is compressed and mixed with the already cooled combustion air stream. Because of this, there is no risk of contamination to the air supply cooler. Further, according to the present invention, the lubricating oil contained in the crankcase ventilation gas can be used by the air supply inlet valve allocated to the cylinder of the internal combustion engine.
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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