KR101605912B1 - 배기 가스 터보 차저 어셈블리, 그 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인, 및 그 파워 트레인의 설계 방법 - Google Patents

배기 가스 터보 차저 어셈블리, 그 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인, 및 그 파워 트레인의 설계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연 기관용 배기 가스 터보 차저 어셈블리, 그 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인, 및 그 파워 트레인의 설계 방법에 관한 것으로, 배기 가스 터보 차저 어셈블리는 내연 기관의 배기 가스 배출구와 유체 연통되는 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 배기 가스 라인에 배치된 배기 가스 터빈 및 그 배기 가스 터빈과 회전 구동되게 연결되고 내연 기관의 공기 유입구와 유체 연통되는 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 과급 공기 라인에 배치된 압축기를 구비한 배기 가스 터보 차저와, 배기 가스 라인과 유체 연통하는 유입구 및 과급 공기 라인과 유체 연통하는 배출구를 구비하여 배기 가스 라인으로부터 분기되는 배기 가스가 배기 가스 유입 위치에서 배출구를 통해 과급 공기 라인 내로 유입될 수 있게 하는 배기 가스 재순환 장치를 포함하고, 배기 가스 유입 위치는 배기 가스 터보 차저 어셈블리는 압축기로 흘러들어오는 배기 가스가 오로지 유체 압축 경로로의 배기 가스의 유입 압력과 얻고자 하는 과급 압력 사이의 압력 차를 보상하면서 유입 압력으로부터 정확히 얻고자 하는 과급 압력까지만 압축되도록 압축기의 유체 압축 경로에 배치된다.

Description

배기 가스 터보 차저 어셈블리, 그 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인, 및 그 파워 트레인의 설계 방법{EXHAUST GAS TURBO-CHARGER ASSEMBLY, POWER TRAIN EQUIPPED THEREWITH AND METHOD FOR DESIGNING THE POWER TRAIN}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리(exhaust gas turbo-charger assembly), 그러한 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인(power train), 및 그 파워 트레인을 설계하는 방법에 관한 것이다.
서두에 언급된 타입의 배기 가스 터보 차저 어셈블리가 독일 특허 제2006 055 814 A1호 및 독일 특허 제10 2005 015 151 A1호로부터 공지되어 있다.
향후의 내연 기관의 배기 가스 제한치, 특히 내연 기관의 NOx 방출물들에 대한 배기 가스 제한치를 충족시키기 위해, 배기 가스 환류 장치 또는 배기 가스 재순환 장치를 구비한 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 사용이 점점 더 증가하고 있다. 그에 있어 관건이 되는 것은 내연 기관의 배기 가스를 내연 기관용 과급 공기와 혼합하는 것이다.
배기 가스 재순환 시에는, 통상적으로 "분출 압력 구배", 즉 과급 공기 덕트의 압력과 배기 가스 덕트의 압력 사이의 압력 차를 극복하여야 하고, 그를 위해 예컨대 별도의 팬을 사용하거나, 각각의 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 압축기의 상류에서 배기 가스를 과급 공기 라인 내로 혼입시킨다. 어느 경우든, 분출 압력 구배를 극복하기 위해서는 적지 않은 에너지 비용이 필요하고, 그것은 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 효율을 저해할 수 있다.
본 발명의 과제는 과급 공기 내로 재순환되는 배기 가스 흐름을 압축하는데 소요되는 에너지 비용을 감소시키거나 최소화하는 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 그러한 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인 및 그러한 파워 트레인을 설계하는 방법을 제공하는 것이다.
전술된 과제들은 청구항 1에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리, 청구항 7에 따른 파워 트레인, 또는 청구항 8에 따른 방법에 의해 해결된다. 종속 청구항들에는 본 발명의 부가의 구성들이 규정되어 있다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 내연 기관의 배기 가스 배출구와 유체 연통되는 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 배기 가스 라인에 배치된 배기 가스 터빈 및 그 배기 가스 터빈과 회전 구동되게 연결되고 내연 기관의 공기 유입구와 유체 연통되는 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 과급 공기 라인에 배치된 압축기를 구비한 배기 가스 터보 차저와, 배기 가스 라인과 유체 연통하는 유입구 및 과급 공기 라인과 유체 연통하는 배출구를 구비하여 배기 가스 라인으로부터 분기되는 배기 가스가 배기 가스 유입 위치에서 배출구를 통해 과급 공기 라인 내로 유입될 수 있게 하는 배기 가스 재순환 장치를 포함하는 내연 기관용 배기 가스 터보 차저 어셈블리가 제공된다.
본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리는 압축기로 흘러들어오는 배기 가스가 오로지 유체 압축 경로로의 배기 가스의 유입 압력과 얻고자 하는 과급 압력 사이의 압력 차를 보상하면서 유입 압력으로부터 정확히 얻고자 하는 과급 압력까지만 압축되도록 배기 가스 유입 위치가 압축기의 유체 압축 경로에 배치되는 것을 그 특징으로 한다.
환언하면, 배기 가스의 유입 압력과 얻고자 하는 과급 압력 사이의 압력 차를 보상하거나 극복하는데 필요한 꼭 그만큼의 일 또는 에너지가 배기 가스에 공급된다.
본 발명에 따르면, 원심력을 덜 요구하는 영역에만 혹은 특히 압축기의 가이드 배플 시스템에까지 위치할 수도 있는 압축기의 제한된 부분에만 국부적으로 배기 가스가 추진된다.
그럼으로써, 과급 공기 라인으로 재순환되는 배기 가스를 압축하는데 소요되는 에너지 비용이 감소하거나 최소화될 수 있고, 그에 의해 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 효율이 개선될 수 있게 된다.
그와 함께, 향후의 내연 기관의 배기 가스 제한치, 특히 내연 기관의 NOx 방출물들에 대한 배기 가스 제한치를 충족시키기 위해, 배기 가스 환류 장치 또는 배기 가스 재순환 장치를 구비한 최적의 효율의 배기 가스 터보 차저 어셈블리가 제공되게 되는데, 그러한 배기 가스 터보 차저 어셈블리는 특히 중유 구동 저속 2 행정 엔진 및 중속 4 행정 엔진에 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 일 실시 형태에 따르면, 배기 가스 유입 위치는 압축기의 로터 유체 유입구와 압축기의 디퓨저 유체 배출구 사이에 위치한다.
압축기의 유체 압축 경로에 있는 그러한 영역은 사실상 압축기에서 압력이 상승하는 영역이므로, 배기 가스의 유입 압력 및 압축기 특성 곡선에 의존하여 달라지는 적절한 배기 가스 유입 위치를 선택함으로써, 배기 가스의 압축에 사용될 일 또는 에너지를 최적으로 감소시키거나 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 다른 실시 형태에 따르면, 배기 가스 유입 위치는 압축기의 로터 유체 유입구와 압축기의 배출 노즐 장치의 유체 배출구 사이에 위치한다.
본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 또 다른 실시 형태에 따르면, 배기 가스 유입 위치는 압축기의 로터 유체 유입구와 압축기의 로터 유체 배출구 사이에 위치한다.
그러한 타입의 배기 가스 유입 위치는 압력 차 또는 분출 압력 구배가 상대적으로 높은 경우에 특히 유리하다.
본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 또 다른 실시 형태에 따르면, 배기 가스 유입 위치는 압축기의 로터 유체 배출구와 압축기의 디퓨저 유체 배출구 사이에 위치한다.
그러한 타입의 배기 가스 유입 위치는 예컨대 2 행정 엔진에서 그러한 바와 같이 압력 차 또는 분출 압력 구배가 상대적으로 낮은 경우에 특히 유리하다.
본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 또 다른 실시 형태에 따르면, 배기 가스 재순환 장치의 유입구는 배기 가스 분기 위치에서 배기 가스 라인과 유체 연통하는데, 여기서 배기 가스 분기 위치는 배기 가스 라인을 따라 터빈 유입구의 상류에 위치한다.
그러한 배기 가스 분기 위치는 배기 가스 유입 압력이 최대한으로 높아짐으로써 분출 압력 구배 또는 압력 차가 가능한 한 낮아지게 하는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 또 다른 실시 형태에 따르면, 배기 가스 재순환 장치는 배기 가스 냉각기 및/또는 배기 가스 세정기를 구비한다.
환언하면, 배기 가스 라인으로부터 나오는 배기 가스가 내연 기관의 "실린더의 하류" 또는 "배기 가스 터빈의 상류"로부터 경우에 따라 냉각 및 세정되어 압축기에 위치한 과급 공기 라인의 유체 압축 경로에서 "실린더의 상류" 쪽으로 혼입될 수 있게 된다.
본 발명의 제2 양태에 따라, 앞서 정의된 본 발명의 일 실시 형태, 다수의 실시 형태들, 또는 모든 형태들의 생각해볼 수 있는 임의의 조합에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리 및 내연 기관을 포함하되, 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 배기 가스 라인이 내연 기관의 배기 가스 배출구와 유체 연통하고, 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 과급 공기 라인이 내연 기관의 공기 유입구와 유체 연통하는 파워 트레인이 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따라, 적어도 다음의 단계들을 포함하는 본 발명에 따른 파워 트레인의 설계 방법이 제공된다. 내연 기관에 대해 부하에 따른 배기 가스 압력 특성 곡선을 결정하는 단계, 압축기에 대해 부하에 따른 과급 압력 특성 곡선을 결정하는 단계, 내연 기관에 대해 예컨대 평균적인 일 부하(work load)(예를 들어 내연 기관이 주로 그것으로 작동되어야 하는 엔진 부하)를 결정하는 단계, 결정된 일 부하를 기준으로 한 배기 가스 압력 특성 곡선과 과급 압력 특성 곡선 사이의 압력 차를 결정하는 단계, 압축 경로 길이를 기준으로 한 유체 압축 경로에서의 길이 방향 위치에 따라 압축기 고유의 압력 상승 특성 곡선을 결정하는 단계, 압축기에 의해 얻어질 수 있는 압력 상승이 배기 가스 압력 특성 곡선과 과급 압력 특성 곡선 사이의 결정된 압력 차와 동일하게 되는 유체 압축 경로에서의 길이 방향 위치를 결정하는 단계, 및 배기 가스 유입 위치가 결정된 길이 방향 위치와 일치하도록 배기 가스 유입 위치를 정하는 단계.
결론적으로, 본 발명자는 배기 가스 터빈의 상류에서 이미 배기 가스가 상대적으로 높은 압력 레벨에 있기 때문에, 과급 압력 레벨까지의 나머지 압력 증가를 얻을 수 있는 지점 또는 위치(배기 가스 유입 위치)만을 찾으면 된다는 것을 인지하였다.
본 발명의 실시 형태들에 따르면, 예컨대 레디얼 압축기(radial compressor)에서의 배기 가스 유입 위치는 로터 유체 배출구까지의 로터 유체 유입구의 하류에서 커버 윤곽에 위치한다. 2 행정 엔진에서와 같이 분출 압력 구배가 상응하게 낮은 경우에는, 배기 가스 유입 위치가 로터 유체 유입구와 디퓨저 유체 배출구 사이에 위치하는데, 그것은 거기에서는 아직도 정압(static pressure)의 상승이 일어나고 있기 때문이다.
본 발명은 과급 공기 내로 재순환되는 배기 가스 흐름을 압축하는데 소요되는 에너지 비용을 감소시키거나 최소화한 배기 가스 터보 차저 어셈블리, 그러한 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인, 및 그러한 파워 트레인을 설계하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 배기 가스 터보 차저 어셈블리에서는, 압축기로 흘러들어오는 배기 가스가 오로지 유체 압축 경로로의 배기 가스의 유입 압력과 얻고자 하는 과급 압력 사이의 압력 차를 보상하면서 유입 압력으로부터 정확히 얻고자 하는 과급 압력까지만 압축되도록 배기 가스 유입 위치가 압축기의 유체 압축 경로에 배치되도록 함으로써, 배기 가스의 유입 압력과 얻고자 하는 과급 압력 사이의 압력 차를 보상하거나 극복하는데 필요한 꼭 그만큼의 일 또는 에너지가 배기 가스에 공급되게 된다. 본 발명에 따르면, 압축기의 제한된 부분에만 국부적으로 배기 가스가 추진되고, 그럼으로써, 과급 공기 라인으로 재순환되는 배기 가스를 압축하는데 소요되는 에너지 비용이 감소하거나 최소화될 수 있고, 그에 의해 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 효율이 개선될 수 있게 된다.
이하, 본 발명을 첨부 도면들을 참조하여 바람직한 실시 형태들에 의거해서 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 트레인을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 트레인의 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 압축기를 나타낸 개략적인 부분 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 트레인의 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 압축기를 나타낸 도 2와 유사한 부분 확대도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 트레인의 내연 기관의 엔진 부하에 따른 과급 압력 특성 곡선 및 배기 가스 압력 특성 곡선이 도시되어 있는 도표이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 트레인의 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 압축기의 유체 압축 경로에서의 압축 경로 길이를 기준으로 한 길이 방향 위치에 따른 압축기 고유의 압력 상승 특성 곡선이 도시되어 있는 도표이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 트레인(1)을 개략적으로 나타낸 것이다.
그러한 파워 트레인(1)은 배기 가스 터보 차저 어셈블리(10) 및 예컨대 디젤 엔진 및/또는 예컨대 가스 엔진으로서 구성되어 배기 가스 터보 차저 어셈블리와 연결된 내연 기관(60)을 포함한다.
배기 가스 터보 차저 어셈블리(10)는 배기 가스 터보 차저(20), 배기 가스 재순환 장치(30), 및 과급 공기 냉각기(40)를 구비한다.
배기 가스 터보 차저(20)는 터빈 유입구(21a)와 터빈 배출구(21b)가 달린 배기 가스 터빈(21) 및 연결 샤프트(25)를 통해 배기 가스 터빈(21)과 회전 구동되게 연결된, 압축기 유입구(26a)와 압축기 배출구(26b)가 달린 압축기(26)를 구비한다.
터빈 유입구(21a)는 배기 가스 덕트(22)를 통해 내연 기관(60)의 배기 가스 배출구(60b)와 유체 연통하고, 그에 따라 배기 가스 터빈(21)이 내연 기관(60)의 배기 가스(A)의 에너지에 의해 회전 구동될 수 있게 된다.
터빈 배출구(21b)는 배출 덕트(23)와 유체 연통하고, 그에 따라 배기 가스 터빈(21)으로부터 배출되는 배기 가스(A)가 예컨대 대기 중으로 방출될 수 있게 된다.
배기 가스 덕트(22), 배기 가스 터빈(21), 및 배출 덕트(23)는 함께 배기 가스 터보 차저 어셈블리(10)의 배기 가스 라인을 형성한다.
압축기 유입구(26a)는 외기 공기 덕트(27)와 유체 연통하고, 그에 따라 예컨대 대기로부터 외기 공기 덕트(27)를 통해 외기 공기가 압축기(26)에 공급될 수 있게 된다.
압축기 배출구(26b)는 공기 공급 덕트(28, 29) 및 과급 공기 냉각기(40)를 통해 내연 기관의 공기 유입구(60a)와 유체 연통하고, 그에 따라 압축기(26)에 의해 압축된 공기가 공기 공급 덕트(28, 29)를 통해 내연 기관(60)에 공급될 수 있게 된다.
외기 공기 덕트(27), 압축기(26), 과급 공기 냉각기(40), 및 공기 공급 덕트(28, 29)는 함께 배기 가스 터보 차저 어셈블리의 과급 공기 라인을 형성한다.
배기 가스 재순환 장치(30)는 배기 가스 세정 장치(도시를 생략함)가 배기 가스 냉각기(도시를 생략함) 및 적절한 제어 장치를 구비할 수 있고, 터빈 유입구(21a)와 유체 연통하는(배기 가스 분기 위치에서) 유입구(30a) 및 압축기와 유체 연통하는 배출구(30b)를 갖는다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 여기서 레디얼 압축기로서 구성되는 압축기(26)는 하우징(260) 및 그 하우징(260)에 회전 가능하게 장착된 연결 샤프트(25) 상에 고정되고 다수의 로터 블레이드(262)가 달린 로터(261)를 구비한다.
하우징(260)과 로터(261)는 (그 로터 블레이드(262)와 더불어) 함께 유체 압축 경로(VP)를 형성한다. 압축기(26)를 통해 흐르는 유체(외기 공기와 배기 가스로 이뤄진)가 그 유체 압축 경로에 걸쳐 또는 그 유체 압축 경로를 따라 압축되는데, 유체 압축 경로의 길이의 한정 지점들이 도면 부호 "a" 및 "b"로 지시되어 있다.
정확히 말하자면, 유체 압축 경로(VP)는 로터 유체 유입구(263)로부터 로터 유체 배출구(264) 및 디퓨저(265)를 형성하는 반경 방향 틈새를 거쳐 디퓨저 유체 배출구(266)까지 연장되는데, 디퓨저 유체 배출구(266)는 하우징(260)에 형성된 나선형 하우징에서 나선형 채널(267)과 통하고, 나선형 채널(267) 그 자체는 압축기 배출구(26b)와 유체 연통한다. 디퓨저(265)에는 배출 노즐 장치 또는 가이드 배플(268)이 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3이 도시하고 있는 바와 같이, 배기 가스 재순환 장치(30)의 배출구(30b)는 배기 가스 라인으로부터 분기되는 배기 가스(A)가 배출구(30b)를 통해 배기 가스 유입 위치(AE)(도 3을 참조)에서 과급 공기 라인으로, 정확히 말해서 유체 압축 경로(P)로 유입될 수 있도록 과급 공기 라인과 유체 연통한다.
전술된 바와 같이, 배기 가스(A)는 내연 기관(60)의 엔진 부하에 따른 배기 가스 압력(PA)을 갖는데, 배기 가스(A)는 그러한 배기 가스 압력(PA)으로 과급 공기 라인으로 유입되고, 그러한 배기 가스 압력(PA)은 과급 공기 라인에서 배기 가스(A)의 유입 압력으로서 나타나게 된다. 역시 전술된 바와 같이, 배기 가스 압력(PA)은 통상적으로 내연 기관(60)의 압축기(26)에 의해 내연 기관(60)의 공기 공급 라인(28, 29) 또는 과급 공기 유입구(60a)에서 얻고자 하는 과급 압력(PL)보다 압력 차(ΔP)만큼 더 작다. 그러한 관계가 도 4에 도시되어 있는데, 도 4에는 내연 기관(60)의 엔진 부하(L)에 따른 압력(P)의 도표로 과급 압력(PL) 특성 곡선 및 배기 가스 압력(PA) 특성 곡선이 도시되어 있다.
도 5는 압축 경로 길이(여기에서는 제1 한정 지점(a)으로부터 제2 한정 지점(b)까지)를 기준으로 한 압축기(26)의 유체 압축 경로(VP)에서의 길이 방향 위치에 따른 압축기 고유의 압력 상승 특성 곡선이 도시되어 있는 도표를 나타낸 것이다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 압력 상승 특성 곡선은 초기의 곡선형 추이 이후에 거의 선형적인 추이를 갖는다. 그로부터, 다음과 같은 결론을 도출할 수 있다. 유체 압축 경로(VP)에서 압축 대상 유체가 나아가는 거리가 크면 클수록 얻어지는 압력 상승이 더욱더 커진다. 하지만, 도 5에 도시된 곡선은 단지 원리적인 압력 추이에 불과할 뿐이다.
본 발명에 따라 이제 조치되는 바는 압축기(26)로 흘러들어오는 배기 가스(A)(도 3에 굵은 화살표로 지시된 바와 같은)가 오로지 유체 압축 경로(VP)로의 배기 가스(A)의 유입 압력(배기 가스 압력(PA))과 얻고자 하는 과급 압력(PL) 사이의 압력 차(ΔP)(도 4를 참조)를 보상하면서 유입 압력으로부터 정확히 얻고자 하는 과급 압력(PL)까지만 압축되도록 배기 가스 유입 위치(AE)를 압축기(26)의 유체 압축 경로(VP)에 정확히 배치하는 것이다.
즉, 가장 일반적인 형태로, 배기 가스 유입 위치(AE)는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 압축기(26)의 로터 유체 유입구(263)와 압축기(26)의 디퓨저 유체 배출구(266) 사이에 위치한다. 좀더 특정한다면, 배기 가스 유입 위치(AE)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따라 압축기(26)의 로터 유체 유입구(263)와 압축기(26)의 배출 노즐 장치(268)의 유체 배출구 사이에 위치한다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따르면, 배기 가스 유입 위치(AE)는 압축기(26)의 로터 유체 유입구(263)와 압축기(26)의 로터 유체 배출구(264) 사이에 위치한다.
도시를 생략한 본 발명의 실시 형태에 따르면, 배기 가스 유입 위치(AE)는 압축기(26)의 로터 유체 배출구(264)와 압축기(26)의 디퓨저 유체 배출구(266) 사이에 위치할 수도 있다.
전술한 설명에 의거하여, 본 발명에 따른 파워 트레인(1)을 설계하는 방법은 적어도 다음의 단계들을 포함한다. 내연 기관(60)에 대해 부하에 따른 배기 가스 압력(PA) 특성 곡선을 결정하는 단계, 압축기(26)에 대해 부하에 따른 과급 압력(PL) 특성 곡선을 결정하는 단계, 내연 기관(60)에 대해 일 부하(AL)(예컨대 내연 기관(60)이 주로 그것으로 작동되어야 하는 엔진 부하(L))를 결정하는 단계, 결정된 일 부하를 기준으로 한 배기 가스 압력(PA) 특성 곡선과 과급 압력(PL) 특성 곡선 사이의 압력 차(ΔP)(도 4에 도시된 바와 같은)를 결정하는 단계, 압축 경로 길이(도 2의 "a"부터 "b"까지)를 기준으로 한 유체 압축 경로(VP)에서의 길이 방향 위치에 따라 압축기 고유의 압력 상승 특성 곡선(도 5에 도시된 바와 같은)을 결정하는 단계, 압축기(26)에 의해 얻어질 수 있는 압력 상승이 배기 가스 압력(PA) 특성 곡선과 과급 압력(PL) 특성 곡선 사이의 결정된 압력 차(ΔP)와 동일하게 되는 유체 압축 경로(VP)에서의 길이 방향 위치를 결정하는 단계, 및 배기 가스 유입 위치(AE)가 결정된 길이 방향 위치(도 3에 도시된 바와 같은)와 일치하도록 배기 가스 유입 위치(AE)를 정하는 단계.
1: 파워 트레인 10: 배기 가스 터보 차저 어셈블리
20: 배기 가스 터보 차저 21: 배기 가스 터빈
21a: 터빈 유입구 21b: 터빈 배출구
22: 배기 가스 덕트 23: 배출 덕트
25: 연결 샤프트 26: 압축기
26a: 압축기 유입구 26b: 압축기 배출구
260: 하우징 261: 로터
262: 로터 블레이드(들) 263: 로터 유체 유입구
264: 유체 로터 배출구 265: 디퓨저
266: 디퓨저 유체 배출구 267: 나선형 채널
268: 배출 노즐 장치 27: 외기 공기 덕트
28, 29: 공기 공급 덕트 30: 배기 가스 재순환 장치
30a: 유입구 30b: 배출구
40: 과급 공기 냉각기 60: 내연 기관
60a: 공기 유입구 60b: 배기 가스 배출구
AE: 배기 가스 유입 위치 VP: 유체 압축 경로
a: 제1 한정 지점 b: 제2 한정 지점
P: 압력 PA: 배기 가스 압력
PL: 과급 압력 ΔP: 압력 차
L: 엔진 부하 AL: 일 부하
A: 배기 가스

Claims (8)

  1. 배기 가스 터보 차저 어셈블리(10) 및 내연 기관(60)을 구비하는 파워 트레인(1)을 설계하는 방법으로서,
    상기 배기 가스 터보 차저 어셈블리(10)는,
    내연 기관(60)의 배기 가스 배출구(60b)와 유체 연통되는, 배기 가스 터보 차저 어셈블리(10)의 배기 가스 라인에 배치된 배기 가스 터빈(21) 및 상기 배기 가스 터빈(21)과 회전 구동되게 연결되는 압축기(26)를 구비한 배기 가스 터보 차저(20); 및
    배기 가스 라인과 유체 연통하는 유입구(30a) 및 과급 공기 라인과 유체 연통하는 배출구(30b)를 구비하여 배기 가스 라인으로부터 분기되는 배기 가스(A)가 배기 가스 유입 위치(AE)에서 배출구(30b)를 통해 과급 공기 라인 내로 유입될 수 있게 하는 배기 가스 재순환 장치(30)
    를 포함하고, 상기 방법은,
    내연 기관(60)에 대해 부하에 따른 배기 가스 압력(PA) 특성 곡선을 결정하는 단계;
    압축기(26)에 대해 부하에 따른 과급 압력(PL) 특성 곡선을 결정하는 단계;
    내연 기관(60)에 대해 일 부하(AL)를 결정하는 단계;
    상기 일 부하를 기준으로 한 배기 가스 압력(PA) 특성 곡선과 과급 압력(PL) 특성 곡선 사이의 압력 차(ΔP)를 결정하는 단계;
    압축 경로 길이(a→b)를 기준으로 한 유체 압축 경로(VP)에서의 길이 방향 위치에 따라 압축기 고유의 압력 상승 특성 곡선을 결정하는 단계;
    압축기(26)에 의해 얻어질 수 있는 압력 상승이 배기 가스 압력(PA) 특성 곡선과 과급 압력(PL) 특성 곡선 사이의 결정된 압력 차(ΔP)와 동일하게 되는 유체 압축 경로(VP)에서의 길이 방향 위치를 결정하는 단계; 및
    배기 가스 유입 위치(AE)가 결정된 길이 방향 위치와 일치하도록 배기 가스 유입 위치(AE)를 정하는 단계
    를 포함하는 것인 파워 트레인의 설계 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기 가스 유입 위치(AE)는 압축기(26)의 로터 유체 유입구(263)와 압축기(26)의 디퓨저 유체 배출구(266) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워 트레인의 설계 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배기 가스 유입 위치(AE)는 압축기(26)의 로터 유체 유입구(263)와 압축기(26)의 배출 노즐 장치(268)의 유체 배출구 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워 트레인의 설계 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 배기 가스 유입 위치(AE)는 압축기(26)의 로터 유체 유입구(263)와 압축기(26)의 로터 유체 배출구(264) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워 트레인의 설계 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 배기 가스 유입 위치(AE)는 압축기(26)의 로터 유체 배출구(264)와 압축기(26)의 디퓨저 유체 배출구(266) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워 트레인의 설계 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 가스 재순환 장치(30)의 유입구(30a)는 배기 가스 분기 위치에서 배기 가스 라인과 유체 연통하고, 상기 배기 가스 분기 위치는 배기 가스 라인을 따라 터빈 유입구(21a)의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워 트레인의 설계 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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