KR101770684B1 - 이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관 본체, 터보차저, 기계적 동력 전달 장치를 포함하며, 터보차저는 흡기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되는 가스 압축기와 슈퍼차저 터빈을 포함하고, 내연기관 본체는 기계적 동력 전달 장치를 통해 이중 채널 파워 터빈과 기계적으로 연결되며, 이중 채널 파워 터빈은 흡기구가 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되는 1번 파워 터빈 채널과 흡기구가 차례로 슈퍼차저 터빈과 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되는 2번 파워 터빈 채널을 포함하며, 1번 파워 터빈 채널의 배기구와 2번 파워 터빈 채널의 배기구는 모두 배기 후처리 시스템의 공기통로와 연결되고, 1번 파워 터빈 채널과 2번 파워 터빈 채널에 배출된 배기 가스는 이중 채널 파워 터빈을 구동하는 이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 내연기관의 배기 에너지 회수율이 높을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 내연기관의 저속 저부하 성능을 향상시키고 내연기관이 항상 최적의 성능을 발휘하도록 한다.

Description

이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법{Double channel power turbine system and control method thereof}
본 발명은 파워 터빈 시스템에 관한 것으로, 특히 내연기관의 배기 에너지를 회수하는 기술분야에 속하는 이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
현재, 내연기관의 기술분야에서, 내연기관의 동력 인출에 사용되는 에너지는 다만 35%~45%를 차지하고, 배기 가스를 따라 배출되는 에너지는 무려 30%~40%를 차지하는 바, 내연기관의 배기 가스를 가능한 한 많이 회수할수록 내연기관의 출력과 열효율을 향상시키고 오일 소모량을 개선하여 에너지를 절감하고 환경을 보호할 수 있다.
중국 특허 출원 공보 번호가 CN104329148A이고, 출원 공개일자가 2015년 2월 4일인 발명에서는 내연기관 본체, 흡기 매니폴드, 배기 매니폴드, 터보차저, 저압 터빈, 고압 터빈과 기계적 동력 전달 장치를 포함하며, 터보차저는 증압 터빈과 가스 압축기를 포함하고, 증압 터빈의 흡기구는 배기 매니폴드와 연결되며, 증압 터빈의 배기구는 저압 터빈의 흡기구와 연결되고, 고압 터빈은 저압 터빈과 동축으로 연결되며, 고압 터빈의 흡기구는 바이패스 관을 통해 배기 매니폴드와 연결되고, 고압 터빈의 배기구는 관로를 통해 상기 저압 터빈의 배기구와 연결된 후 다시 배기관과 연결되는 2단 파워 터빈 시스템을 공개하였다. 해당 발명은 비록 내연기관의 배기 에너지 회수율과 내연기관의 출력을 향상시킬 수 있으나, 여전히 다음과 같은 단점이 존재한다. 해당 발명에서, 고압 터빈과 저압 터빈은 동축으로 연결되는데, 흡기 압력이 내연기관의 설정요구에 도달하지 못했을 경우, 내연기관의 배기 에너지는 저압 터빈이 작동되어 고압 터빈을 구동하고 기계적 동력 전달 장치를 통해 내연기관의 크랭크축에 전달되어야 하는데, 이것은 내연기관의 배기 에너지 회수율을 저하시킨다.
본 발명은 종래 기술에 존재하는 내연기관의 배기 에너지 회수율이 낮은 단점과 문제점을 극복하여 내연기관의 배기 에너지 회수율이 높은 이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내연기관 본체, 터보차저, 기계적 동력 전달 장치를 포함하며, 상기 터보차저는 기계적으로 연결되는 가스 압축기와 슈퍼차저 터빈을 포함하고, 가스 압축기의 배기구는 흡기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되며, 슈퍼차저 터빈의 흡기구는 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되고, 슈퍼차저 터빈의 배기구는 이중 채널 파워 터빈의 공기통로와 연결되며, 이중 채널 파워 터빈은 기계적 동력 전달 장치를 통해 내연기관 본체와 기계적으로 연결되는 이중 채널 파워 터빈 시스템에 있어서,
상기 이중 채널 파워 터빈은 1번 파워 터빈 채널과 2번 파워 터빈 채널을 포함하며, 1번 파워 터빈 채널의 흡기구는 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되고, 2번 파워 터빈 채널의 흡기구는 차례로 슈퍼차저 터빈, 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되며, 1번 파워 터빈 채널의 배기구와 2번 파워 터빈 채널의 배기구는 모두 배기 후처리 시스템의 공기통로와 연결되는 이중 채널 파워 터빈 시스템을 제공한다.
상기 1번 파워 터빈 채널과 2번 파워 터빈 채널의 흐름 단면적은 모두 슈퍼차저 터빈의 흐름 단면적보다 작다.
상기 가스 압축기의 배기구는 차례로 인터쿨러, 흡기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결된다.
상기 1번 파워 터빈 채널의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브, 바이패스 관, 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결된다.
상기 바이패스 밸브는 전기 제어식 나비형 밸브로서, 바이패스 밸브의 제어단은 내연기관 ECU의 신호와 연결되고, 내연기관의 ECU는 내연기관 본체의 신호와 연결되며, 내연기관의 ECU는 흡기 매니폴드에 설치된 압력 센서의 신호와 연결된다.
본 발명은 내연기관 본체 중의 일부 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드, 슈퍼차저 터빈을 경유하여 2번 파워 터빈 채널로 배출되고, 내연기관 본체 중의 나머지 배기 가스가 배기 매니폴드를 경유하여 1번 파워 터빈 채널로 배출되며, 1번 파워 터빈 채널 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널 중의 배기 가스가 모두 배기 후처리 시스템을 거쳐 배출되는 단계;
2번 파워 터빈 채널에 배출된 배기 가스가 슈퍼차저 터빈을 경유할 때, 슈퍼차저 터빈이 가스 압축기를 구동하고, 가스 압축기가 공기를 흡입하여 압축하며, 압축한 후의 공기가 차례로 가스 압축기의 배기구, 흡기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체로 들어가는 단계;
1번 파워 터빈 채널 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널 중의 배기 가스가 모두 배기 후처리 시스템을 거쳐 배출될 경우, 1번 파워 터빈 채널 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널 중의 배기 가스가 공동으로 작동하여 이중 채널 파워 터빈을 구동하며, 이중 채널 파워 터빈은 배기 에너지를 기계적 에너지로 변환한 후 기계적 동력 전달 장치를 통해 기계적 에너지를 내연기관 본체에 전달함으로써 내연기관의 출력을 향상시키고 내연기관의 폐기 열 에너지를 회수하는 단계를 포함하는 이중 채널 파워 터빈 시스템의 제어방법을 제공한다.
상기 가스 압축기의 배기구는 차례로 인터쿨러, 흡기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되며,
상기 압축후의 공기는 차례로 가스 압축기의 배기구, 흡기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체로 들어가는데, 즉 압축후의 공기가 가스 압축기의 배기구를 경유하여 인터쿨러로 들어가고 인터쿨러에 의해 온도 하강된 후 흡기 매니폴드로 들어간 다음 다시 내연기관 본체로 들어간다는 것이다.
상기 1번 파워 터빈 채널의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브, 바이패스 관, 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되며,
내연기관이 저속 저부하일 경우, 바이패스 밸브가 폐쇄되고, 이 때 내연기관 본체 중의 배기 가스는 차례로 배기 매니폴드, 슈퍼차저 터빈을 경유하여 2번 파워 터빈 채널로 배출되어 이중 채널 파워 터빈을 구동하며,
내연기관이 고속 고부하일 경우, 바이패스 밸브가 개방되고, 이 때 내연기관 본체 중의 나머지 배기 가스는 배기 매니폴드를 경유하여 1번 파워 터빈 채널로 배출되는데, 즉 내연기관 본체 중의 나머지 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드, 바이패스 관, 바이패스 밸브를 경유하여 1번 파워 터빈 채널로 들어간다는 것이다.
기존 기술에 비해, 본 발명은 다음과 같은 유리한 효과를 가지고 있다.
1. 본 발명의 이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법에 있어서, 이중 채널 파워 터빈은 1번 파워 터빈 채널과 2번 파워 터빈 채널을 포함하며, 1번 파워 터빈 채널의 흡기구는 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되고, 2번 파워 터빈 채널의 흡기구는 차례로 슈퍼차저 터빈, 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되며, 1번 파워 터빈 채널의 배기구와 2번 파워 터빈 채널의 배기구는 모두 배기 후처리 시스템의 공기통로와 연결되는 바, 이러한 디자인은 구조가 간단할 뿐만 아니라 작동과정에서 1번 파워 터빈 채널에 배출된 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널에 배출된 배기 가스가 공동으로 작동하여 이중 채널 파워 터빈을 구동하고, 이중 채널 파워 터빈은 배기 에너지를 기계적 에너지로 변환한 후 기계적 동력 전달 장치를 통해 기계적 에너지를 내연기관 본체에 전달함으로써 내연기관의 출력을 향상시키고 내연기관의 폐기 열 에너지를 회수한다. 따라서, 본 발명은 내연기관의 배기 에너지 회수율이 높을 뿐만 아니라 구조 또한 간단하다.
2. 본 발명의 이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법에 있어서, 2번 파워 터빈 채널의 흐름 단면적이 슈퍼차저 터빈의 흐름 단면적보다 작으므로, 슈퍼차저 터빈의 회전속도가 향상되고, 가스 압축기의 회전속도와 흡기 압력이 증가되며, 내연기관의 저속 저부하 성능이 향상된다. 따라서, 본 발명은 내연기관의 저속 저부하 성능을 향상시킨다.
3. 본 발명의 이중 채널 파워 터빈 시스템 및 그 제어방법에 있어서, 1번 파워 터빈 채널의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브, 바이패스 관, 배기 매니폴드를 경유하여 내연기관 본체의 공기통로와 연결되고, 바이패스 밸브는 전기 제어식 나비형 밸브로서, 바이패스 밸브의 제어단은 내연기관 ECU의 신호와 연결되며, 내연기관의 ECU는 내연기관 본체의 신호와 연결되고, 내연기관의 ECU는 흡기 매니폴드에 설치된 압력 센서의 신호와 연결되며, 내연기관의 ECU는 회전속도와 부하 수요에 따라 바이패스 밸브를 최적의 열림각도로 개방하여 내연기관이 항상 최적의 성능을 발휘하도록 한다. 따라서, 본 발명의 성능이 우수하다.
도 1은 본 발명의 구조도이다.
도면에서 점선은 신호연결, 굵은 실선은 기계적 연결, 가는 실선은 공기통로의 연결을 가리킨다.
이하에서는 첨부 도면과 구체적인 실시형태를 결부하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 이중 채널 파워 터빈 시스템은 내연기관 본체(1), 터보차저(3), 기계적 동력 전달 장치(6)를 포함하며, 상기 터보차저(3)는 기계적으로 연결되는 가스 압축기(31)와 슈퍼차저 터빈(32)을 포함하며, 가스 압축기(31)의 배기구는 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되고, 슈퍼차저 터빈(32)의 흡기구는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 슈퍼차저 터빈(32)의 배기구는 이중 채널 파워 터빈(7)의 공기통로와 연결되고, 이중 채널 파워 터빈(7)은 기계적 동력 전달 장치(6)를 통해 내연기관 본체(1)와 기계적으로 연결된다.
상기 이중 채널 파워 터빈(7)은 1번 파워 터빈 채널(71)과 2번 파워 터빈 채널(72)을 포함하며, 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되고, 2번 파워 터빈 채널(72)의 흡기구는 차례로 슈퍼차저 터빈(32)과 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 1번 파워 터빈 채널(71)의 배기구와 2번 파워 터빈 채널(72)의 배기구는 모두 배기 후처리 시스템(8)의 공기통로와 연결된다.
상기 1번 파워 터빈 채널(71)과 2번 파워 터빈 채널(72)의 흐름 단면적은 모두 슈퍼차저 터빈(32)의 흐름 단면적보다 작다.
상기 가스 압축기(31)의 배기구는 차례로 인터쿨러(9), 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결된다.
상기 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브(5), 바이패스 관(4), 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결된다.
상기 바이패스 밸브(5)는 전기 제어식 나비형 밸브로서, 바이패스 밸브(5)의 제어단은 내연기관 ECU(2)의 신호와 연결되고, 내연기관의 ECU(2)는 내연기관 본체(1)의 신호와 연결되며, 내연기관의 ECU(2)는 흡기 매니폴드(11)에 설치된 압력 센서(13)의 신호와 연결된다.
본 발명의 이중 채널 파워 터빈 시스템의 제어방법은, 내연기관 본체(1) 중의 일부 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드(12), 슈퍼차저 터빈(32)을 경유하여 2번 파워 터빈 채널(72)로 배출되고, 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스가 배기 매니폴드(12)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 배출되며, 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 모두 배기 후처리 시스템(8)을 거쳐 배출되는 단계;
2번 파워 터빈 채널(72)에 배출된 배기 가스가 슈퍼차저 터빈(32)을 경유할 때, 슈퍼차저 터빈(32)이 가스 압축기(31)를 구동하고, 가스 압축기(31)가 공기를 흡입하여 압축하며, 압축한 후의 공기는 차례로 가스 압축기(31)의 배기구, 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)로 들어가는 단계;
1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 모두 배기 후처리 시스템(8)을 거쳐 배출될 경우, 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 공동으로 작동하여 이중 채널 파워 터빈(7)을 구동하고, 이중 채널 파워 터빈(7)은 배기 에너지를 기계적 에너지로 변환한 후 기계적 동력 전달 장치(6)를 통해 기계적 에너지를 내연기관 본체(1)로 전달함으로써 내연기관의 출력을 향상시키고 내연기관의 폐기 열 에너지를 회수하는 단계를 포함한다.
상기 가스 압축기(31)의 배기구는 차례로 인터쿨러(9), 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며,
상기 압축후의 공기는 차례로 가스 압축기(31)의 배기구, 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)로 들어가는데, 즉 압축후의 공기가 가스 압축기(31)의 배기구를 경유하여 인터쿨러(9)로 들어가고 인터쿨러(9)에 의해 온도가 하강된 후 흡기 매니폴드(11)로 들어간 다음 다시 내연기관 본체(1)로 들어간다는 것이다.
상기 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브(5), 바이패스 관(4), 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며,
내연기관이 저속 저부하일 경우, 바이패스 밸브(5)가 폐쇄되고, 이 때 내연기관 본체(1) 중의 배기 가스는 차례로 배기 매니폴드(12), 슈퍼차저 터빈(32)을 경유하여 2번 파워 터빈 채널(72)로 배출되어 이중 채널 파워 터빈(7)을 구동하며,
내연기관이 고속 고부하일 경우, 바이패스 밸브(5)가 개방되고, 이 때 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 배출되는데, 즉 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드(12), 바이패스 관(4), 바이패스 밸브(5)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 들어간다는 것이다.
본 발명의 원리는 다음과 같다.
1. 이중 채널 파워 터빈 시스템에서, 슈퍼차저 터빈(32)과 이중 채널 파워 터빈(7)은 여전히 동일하거나 유사한 사이즈를 유지하며, 1번 파워 터빈 채널(71)과 2번 파워 터빈 채널(72)의 흐름 단면적은 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
2. 가스 압축기(31): 도 1을 참조하면, 상기 가스 압축기(31)의 배기구는 차례로 인터쿨러(9), 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되고, 작동과정에서 2번 파워 터빈 채널(72)에 배출된 배기 가스가 슈퍼차저 터빈(32)을 경유할 때, 슈퍼차저 터빈(32)이 가스 압축기(31)를 구동하며, 가스 압축기(31)가 외부 공기를 흡입하고 압축하여 내연기관의 출력 밀도를 향상시키며, 압축후의 공기는 가스 압축기(31)의 배기구를 경유하여 인터쿨러(9)로 들어가고 인터쿨러(9)에 의해 온도가 하강된 후 흡기 매니폴드(11)로 들어간 다음 내연기관 본체(1)로 들어가 연소에 참여한다.
3. 바이패스 밸브(5): 도 1을 참조하면, 상기 바이패스 밸브(5)는 전기 제어식 나비형 밸브로서, 바이패스 밸브(5)의 제어단은 내연기관 ECU(2)의 신호와 연결되고, 내연기관의 ECU(2)는 내연기관 본체(1)의 신호와 연결되며, 내연기관의 ECU(2)는 흡기 매니폴드(11)에 설치된 압력센서(13)의 신호와 연결되고, 작동과정에서 흡기 매니폴드(11)상의 압력 센서(13)가 압력신호, 내연기관 본체(1)의 회전속도 및 부하 등 신호를 내연기관의 ECU (2)로 전송하며, 내연기관의 ECU에 의해 처리된 후 내연기관의 ECU(2)는 내연기관의 회전속도, 부하 크기 및 흡기 압력의 변화에 따라 필요하는 수행신호를 바이패스 밸브(5)의 액츄에이터로 전송하고, 내연기관이 저속 저부하일 경우, 바이패스 밸브(5)는 폐쇄상태이며, 내연기관이 고속 고부하일 경우, 바이패스 밸브(5)는 개방상태이고, 내연기관의 ECU(2)는 회전속도와 부하 수요에 따라 바이패스 밸브(5)를 최적의 열림각도로 개방하여 내연기관이 항상 최적의 성능을 발휘하도록 한다.
실시예 1:
도 1을 참조하면, 본 발명의 이중 채널 파워 터빈 시스템은 내연기관 본체(1), 터보차저(3), 기계적 동력 전달 장치(6)를 포함하며, 상기 터보차저(3)는 기계적으로 연결되는 가스 압축기(31)와 슈퍼차저 터빈(32)을 포함하고, 가스 압축기(31)의 배기구는 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 슈퍼차저 터빈(32)의 흡기구는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되고, 슈퍼차저 터빈(32)의 배기구는 이중 채널 파워 터빈(7)의 공기통로와 연결되며, 이중 채널 파워 터빈(7)은 기계적 동력 전달 장치(6)를 통해 내연기관 본체(1)와 기계적으로 연결되는 이중 채널 파워 터빈 시스템에 있어서, 상기 이중 채널 파워 터빈(7)은 1번 파워 터빈 채널(71)과 2번 파워 터빈 채널(72)을 포함하며, 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되고, 2번 파워 터빈 채널(72)의 흡기구는 차례로 슈퍼차저 터빈(32)과 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 1번 파워 터빈 채널(71)의 배기구와 2번 파워 터빈 채널(72)의 배기구는 모두 배기 후처리 시스템(8)의 공기통로와 연결된다.
상술한 실시형태에 따르면, 본 발명의 이중 채널 파워 터빈 시스템의 제어방법은, 내연기관 본체(1) 중의 일부 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드(12), 슈퍼차저 터빈(32)을 경유하여 2번 파워 터빈 채널(72)로 배출되고, 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스가 배기 매니폴드(12)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 배출되며, 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 모두 배기 후처리 시스템(8)을 거쳐 배출되는 단계; 2번 파워 터빈 채널(72)에 배출된 배기 가스가 슈퍼차저 터빈(32)을 경유할 때, 슈퍼차저 터빈(32)이 가스 압축기(31)를 구동하며, 가스 압축기(31)가 공기를 흡입하여 압축하고, 압축한 후의 공기는 차례로 가스 압축기(31)의 배기구, 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)로 들어가는 단계; 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기가스가 모두 배기 후처리 시스템(8)을 거쳐 배출될 경우, 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 공동으로 작동하여 이중 채널 파워 터빈(7)을 구동하며, 이중 채널 파워 터빈(7)이 배기 에너지를 기계적 에너지로 변환한 후 기계적 동력 전달 장치(6)를 통해 기계적 에너지를 내연기관 본체(1)로 전달함으로써 내연기관의 출력을 향상시키며 내연기관의 폐기 열 에너지를 회수하는 단계를 포함한다.
실시예 2:
기본적인 내용은 실시예 1과 같으며, 차이점은 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 상기 1번 파워 터빈 채널(71)과 2번 파워 터빈 채널(72)의 흐름 단면적은 모두 슈퍼차저 터빈(32)의 흐름 단면적보다 작으며, 상기 가스 압축기(31)의 배기구는 차례로 인터쿨러(9), 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결된다.
상기 압축후의 공기는 차례로 가스 압축기(31)의 배기구, 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)로 들어가는데, 즉 압축후의 공기가 가스 압축기(31)의 배기구를 경유하여 인터쿨러(9)로 들어가고 인터쿨러(9)에 의해 온도가 하강된 후 흡기 매니폴드(11)로 들어간 다음 다시 내연기관 본체(1)로 들어간다는 것이다.
실시예 3:
기본적인 내용은 실시예1과 같으며, 차이점은 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 상기 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브(5), 바이패스 관(4), 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 상기 바이패스 밸브(5)는 전기 제어식 나비형 밸브로서, 바이패스 밸브(5)의 제어단은 내연기관 ECU(2)의 신호와 연결되고, 내연기관의 ECU(2)는 내연기관 본체(1)의 신호와 연결되며, 내연기관의 ECU(2)는 흡기 매니폴드(11)에 설치된 압력 센서(13)의 신호와 연결되고,
내연기관이 저속 저부하일 경우, 바이패스 밸브(5)가 폐쇄되고, 이 때 내연기관 본체(1) 중의 배기 가스는 차례로 배기 매니폴드(12), 슈퍼차저 터빈(32)을 경유하여 2번 파워 터빈 채널(72)로 들어가 이중 채널 파워 터빈(7)을 구동하며, 내연기관이 고속 고부하일 경우, 바이패스 밸브(5)가 개방되고, 이 때 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 들어가는데, 즉 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드(12), 바이패스 관(4), 바이패스 밸브(5)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 들어간다는 것이다.
1: 내연기관 본체
11: 흡기 매니폴드
12: 배기 매니폴드
13: 압력 센서
2: 내연기관의 ECU
3: 터보차져
31: 가스 압축기
32: 슈퍼차져 터빈
4: 바이패스 라인
5: 바이패스 밸브
6: 기계적 동력 전달 장치
7: 이중 채널 파워 터빈
71: 1번 파워 터빈 채널
72: 2번 파워 터빈 채널
8: 배기 후처리 시스템
9: 인터쿨러

Claims (8)

  1. 내연기관 본체(1), 터보차저(3), 기계적 동력 전달 장치(6)를 포함하며, 상기 터보차저(3)는 기계적으로 연결되는 가스 압축기(31)와 슈퍼차저 터빈(32)을 포함하고, 가스 압축기(31)의 배기구는 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 슈퍼차저 터빈(32)의 흡기구는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 슈퍼차저 터빈(32)의 배기구는 이중 채널 파워 터빈(7)의 공기통로와 연결되고, 이중 채널 파워 터빈(7)은 기계적 동력 전달 장치(6)를 통해 내연기관 본체(1)와 기계적으로 연결되는 이중 채널 파워 터빈 시스템에 있어서,
    상기 이중 채널 파워 터빈(7)은 1번 파워 터빈 채널(71)과 2번 파워 터빈 채널(72)을 포함하며, 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되고, 2번 파워 터빈 채널(72)의 흡기구는 차례로 슈퍼차저 터빈(32)과 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며, 1번 파워 터빈 채널(71)의 배기구와 2번 파워 터빈 채널(72)의 배기구는 모두 배기 후처리 시스템(8)의 공기통로와 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워 터빈 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1번 파워 터빈 채널(71)과 2번 파워 터빈 채널(72)의 흐름 단면적은 슈퍼차저 터빈(32)의 흐름 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워 터빈 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 압축기(31)의 배기구는 차례로 인터쿨러(9), 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워 터빈 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브(5), 바이패스 관(4), 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워 터빈 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브(5)는 전기 제어식 나비형 밸브로서, 바이패스 밸브(5)의 제어단은 내연기관 ECU(2)의 신호와 연결되고, 내연기관의 ECU(2)는 내연기관 본체(1)의 신호와 연결되며, 내연기관의 ECU(2)는 흡기 매니폴드(11)에 설치된 압력 센서(13)의 신호와 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워터빈 시스템.
  6. 제1항의 이중 채널 파워 터빈 시스템에 대한 제어방법에 있어서,
    내연기관 본체(1) 중의 일부 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드(12), 슈퍼차저 터빈(32)을 경유하여 2번 파워 터빈 채널(72)로 배출되고, 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스가 배기 매니폴드(12)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 배출되며, 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 모두 배기 후처리 시스템(8)을 거쳐 배출되는 단계;
    2번 파워 터빈 채널(72)에 배출된 배기 가스가 슈퍼차저 터빈(32)을 경유할 때, 슈퍼차저 터빈(32)이 가스 압축기(31)를 구동하며, 가스 압축기(31)가 공기를 흡입하여 압축하고, 압축한 후의 공기는 차례로 가스 압축기(31)의 배기구, 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)로 들어가며, 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 모두 배기 후처리 시스템(8)을 거쳐 배출될 경우, 1번 파워 터빈 채널(71) 중의 배기 가스와 2번 파워 터빈 채널(72) 중의 배기 가스가 공동으로 작동하여 이중 채널 파워 터빈(7)을 구동하며, 이중 채널 파워 터빈(7)은 배기 에너지를 기계적 에너지로 변환한 후 기계적 동력 전달 장치(6)를 통해 기계적 에너지를 내연기관 본체(1)로 전달하여 내연기관의 출력을 향상시키고, 내연기관의 폐기 열 에네지를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워 터빈 시스템의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 압축기(31)의 배기구는 차례로 인터쿨러(9), 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며,
    상기 압축후의 공기는 차례로 가스 압축기(31)의 배기구, 흡기 매니폴드(11)를 경유하여 내연기관 본체(1)로 들어가는데, 즉 압축후의 공기가 가스 압축기(31)의 배기구를 경유하여 인터쿨러(9)로 들어가고 인터쿨러(9)에 의해 온도가 하강된 후 흡기 매니폴드(11)로 들어간 다음 다시 내연기관 본체(1)에 들어가는 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워 터빈 시스템의 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 1번 파워 터빈 채널(71)의 흡기구는 차례로 바이패스 밸브(5), 바이패스 관(4), 배기 매니폴드(12)를 경유하여 내연기관 본체(1)의 공기통로와 연결되며,
    내연기관이 저속 저부하일 경우, 바이패스 밸브(5)가 폐쇄되고, 이 때 내연기관 본체(1) 중의 배기 가스는 차례로 배기 매니폴드(12), 슈퍼차저 터빈(32)을 경유하여 2번 파워 터빈 채널(72)로 들어가 이중 채널 파워 터빈을 구동하며,
    내연기관이 고속 고부하일 경우, 바이패스 밸브(5)가 개방되고, 이 때 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스는 배기 매니폴드(12)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 들어가는데, 즉 내연기관 본체(1) 중의 나머지 배기 가스가 차례로 배기 매니폴드(12), 바이패스 관(4), 바이패스 밸브(5)를 경유하여 1번 파워 터빈 채널(71)로 들어가는 것을 특징으로 하는 이중 채널 파워 터빈 시스템의 제어방법.
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