KR101776591B1 - 과급식 내연 기관 - Google Patents

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엠테우 프리드리히스하펜 게엠베하
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Abstract

본 발명에서는, 고출력 범위(high-performance range)(HLB)에서 충전 공기를 저압 단계와 고압 단계로 이루어진 2단계 충전 프로세스를 통하여 사전 압축한 후에 내연 기관에 공급하고, 그리고 저출력 범위(low-performance range)(NLB)에서 2 단계 충전 프로세스를 통하여 사전 압축한 충전 공기를 제 3의 충전 단계로서 압축기를 통하여 후 압축한 후에 내연 기관에 공급하는, 과급식 내연 기관을 위한 제어 및 조절 방법이 제안된다.

Description

과급식 내연 기관 {CHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 고출력 범위(high-performance range)에서 충전 공기를 저압 단계와 고압 단계로 이루어진 2단계 충전 프로세스를 통하여 사전 압축한 후에 내연 기관에 공급하고, 그리고 저출력 범위(low-performance range)에서 2 단계 충전 프로세스를 통하여 사전 압축한 충전 공기를 제 3 충전 단계로서 압축기를 통하여 후 압축한 후에 내연 기관에 공급하는, 과급식 내연 기관을 위한 제어 및 조절 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상응하게 적용된 터보 과급기 조립체와도 관련이 있다.
DE 199 05 112 A1호에는 배기 가스 터보 과급기를 구비한 내연 기관이 공지되어 있으며, 상기 내연 기관의 경우에 응답 특성을 향상시키기 위해서, 사전 압축된 충전 공기가 압축기, 예컨대 루츠 압축기(roots compressor)를 통하여 후 압축된다. 상기 압축기에 대하여 병렬로 바이패스 밸브가 배치되어 있으며, 상기 바이패스 밸브는 엔진 회전 속도가 낮으면 폐쇄되고 그리고 배기 가스 터보 과급기의 출력이 충분하면 개방된다. 시스템과 관련하여, 이러한 충전 프로세스에 의해서는 단지 낮은 엔진 출력만 표현될 수 있으며, 이러한 낮은 엔진 출력은 예컨대 궤도 차량(track vehicle)에 있어서는 충분치 않다. 그 외에도, 내연 기관의 공칭 출력단(nominal output point)에 설계되는 1 단계 충전 프로세스에서는, 물리적인 관계로 인해 측지학적 높이(geodetic height)가 증가함에 따라 배기 가스 터보 과급기의 회전 속도가 상승하는 문제점이 발생한다. 따라서, 측지학적 높이가 높을 경우, 예컨대 DE 10 2006 008 356 A1호에서 제안되는 바와 같이 내연 기관의 출력이 상당히 축소되어야 한다. 다른 한 편으로, 측지학적 높이가 비교적 낮은 경우 1단계 충전 프로세스가 낮은 충전 압력으로 설정되는 것은 엔진 출력에 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 과제는, 측지학적 높이와 상관없이 높은 엔진 출력이 제공하는 과급식 내연 기관을 설계하는 것이다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징들을 갖는 제어 및 조절 방법 그리고 청구항 7의 특징들을 갖는 상응하게 적용된 터보 과급기 조립체를 통해서 해결된다. 실시 예들은 종속항들에 제시되어 있다.
본 발명에 따른 제어 및 조절 방법의 경우에, 고출력 범위에서는 충전 공기가 저압 단계와 고압 단계로 이루어진 2 단계 충전 프로세스를 통하여 사전 압축된 후에 내연 기관에 공급된다. 저출력 범위에서는 2 단계 충전 프로세스를 통하여 사전 압축된 충전 공기가 제 3 충전 단계로서 압축기를 통하여 후 압축된 후에 내연 기관에 공급된다. 본 발명의 경우 저출력 범위에서는, 목표-충전 압력과 실제-충전 압력의 조절 편차가 산출되고, 고압 터빈을 우회하기 위해 터빈-바이패스 밸브가 폐쇄되며, 그리고 압축기를 우회하기 위해 압축기-바이패스 밸브가 상기 조절 편차에 따라 구동 제어됨으로써, 충전 압력이 조절된다. 다시 말하자면, 저출력 범위에서는 3 단계로 조절되는 충전 프로세스가 수행된다. 고출력 범위에서는, 압축기-바이패스 밸브가 개방되고, 그리고 고압 터빈을 우회하기 위해 터빈-바이패스 밸브가 상기 조절 편차에 따라 구동 제어됨으로써, 충전 압력이 조절된다. 이러한 충전 압력 조절 프로세스는 2 단계로 조절되는 충전 프로세스에 상응한다. 저출력 범위는 내연 기관의 무 부하 회전 속도 및 압축기의 제한 회전 속도에 의해 규정되는 반면에, 고출력 범위는 내연 기관의 최대 회전 속도 및 제한 회전 속도에 의해 규정된다.
2 단계로 조절되는 충전 프로세스에 있어서, 저압 단계와 고압 단계의 배기 가스 터보 과급기들은, 공칭 출력과 관련하여 2개의 단계가 충전 압력 설정에 능동적(active)으로 관여하는 방식으로 설계되었다. 컴포넌트들의 능력 활용률(capacity utilization) 및 회전 속도 레벨이 강하게 감소함으로써, 측지학적 높이가 높은 경우에도 출력 감소 없이 매우 높은 엔진 출력들이 표현될 수 있다. 고압 단계와 저압 단계의 배기 가스 터보 과급기들을 전술한 유형으로 설계하는 것은, 회전 속도가 낮을 경우 이용 가능한 회전 토크가 확연히 감소되도록 한다. 이 경우에는 직렬로 연결된 제 3 충전 단계로서 압축기만 활성화되고, 그로 인해 출력 감소가 상쇄된다. 높은 피크 출력 및 높은 중간 압력 외에도, 이미 낮은 엔진 회전 속도에서 더욱 신속한 충전 압력 설정이 이루어지고, 마찬가지로 측지학적 높이가 증가함에 따라 출력 감소가 탈락하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시 예는 도면들에 도시되어 있다.
도 1은 시스템 모형도이고,
도 2는 엔진 특성 맵(map)이며,
도 3은 제어/조절 루프이고, 그리고
도 4는 프로그램-흐름도이다.
도 1은 터보 과급기 조립체를 구비한 내연 기관(1)의 시스템 모형도를 보여준다. 상기 터보 과급기 조립체은 저압 단계(ND), 고압 단계(HD) 및 압축기(2)를 포함한다. 상기 저압 단계(ND)는 제 1 충전 단계에 상응한다. 상기 고압 단계(HD)는 제 2 충전 단계에 상응하고, 그리고 상기 압축기(2)는 제 3 충전 단계에 상응한다. 저압 단계(ND)는 적어도 하나의 배기 가스 터보 과급기를 포함한다. 도시된 실시 예에서 저압 단계(ND)는 제 1 배기 가스 터보 과급기(3) 및 제 2 배기 가스 터보 과급기(4)를 포함하는 반면에, 고압 단계(HD)는 단 하나의 배기 가스 터보 과급기(5)를 구비한다. 각각의 배기 가스 터보 과급기는 충전 공기를 운반하기 위한 압축기 및 배기 가스가 공급되는 터빈으로 이루어진다(예컨대, 고압 단계(HD)의 압축기(6) 및 고압 터빈(7)). 고압 단계(HD)의 고압 터빈(7)에 병렬로 전기적으로 구동 제어될 수 있는 터빈-바이패스 밸브(8)가 배치되어 있다. 병렬로라는 표현은, 하나의 배기 가스 부분 흐름이 고압 터빈(7)을 관통할 수 있고, 그리고 하나의 배기 가스 부분 흐름이 터빈-바이패스 밸브(8)를 관통할 수 있다는 것을 의미한다. 전기적으로 구동 제어될 수 있는 압축기-바이패스 밸브(9)는 압축기(2)에 병렬로 배치되어 있다. 압축기(2)는 내연 기관(1)의 기어 박스(gear box)(10), 예컨대 연결자(coupler)를 갖춘 기어 휠 스텝에 의해 구동된다.
내연 기관(1) 및 터보 과급기 조립체는 엔진 제어기(11)(ECU)를 통해서 구동 제어되고, 상기 엔진 제어기는 마이크로 컴퓨터 시스템의 통상적인 구성 부품들, 예를 들어 마이크로 프로세서, I/O-칩, 버퍼 및 메모리 칩(EEPROM, RAM)을 포함한다. 상기 메모리 칩들 내에는, 내연 기관(1) 및 터보 과급기 조립체의 작동에 중요한 작동 데이터들이 특성 맵들/특성 라인들로 적용되어 있다. 이러한 특성 맵들/특성 라인들을 통해 제어기(11)는 입력 값들로부터 출력 값들을 산출한다. 도 1에는 엔진 제어기(11)의 입력 값으로서 엔진 회전 속도(nMOT), 충전 압력(pLL) 및 값(EIN)이 예시적으로 도시되어 있다. 상기 값(EIN)은 추가의 입력 신호들, 예를 들어 오일 온도 또는 연료 온도를 대신한다. 압축기-바이패스 밸브(9)의 개방률(OKBP) 및 터빈-바이패스 밸브(8)의 개방률(OTBP)은, 상기 두 바이패스 밸브를 모니터링 해야하는 경우, 엔진 제어기(11)의 선택적 입력 값이다. 전자식 엔진 제어기(11)의 도시된 출력 값들은 압축기-바이패스 밸브(9)를 구동 제어하기 위한 신호(KBP), 터빈-바이패스 밸브(8)를 구동 제어하기 위한 신호(TBP) 및 신호(AUS)이다. 상기 신호(AUS)는 내연 기관(1)을 제어 및 조절하기 위한 추가의 조절 신호들, 예를 들어 인젝터들의 분사 시작/분사 기간 또는 커먼-레일 시스템의 경우에 흡입 인덕터(absorption inductor)를 구동 제어하기 위한 신호를 대신한다.
주변 공기(ambient air)(UL)는 저압 단계(ND)를 통하여 제 1 충전 단계에서, 예컨대 1.8-2.9 bar의 범위의 제 1 압력 레벨로 압축된다. 그리고 나서 상기 충전 공기는 제 1 충전 공기 냉각기(12)를 관통하여 고압 단계(HD)에서 예컨대 3-4 bar의 범위의 제 2 압력 레벨로 압축된다. 그 다음 충전 공기는 제 2 충전 공기 냉각기(13)에서 한번 더 냉각된다. 압축기-바이패스 밸브(9)가 폐쇄된 경우, 충전 공기는 제 3 충전 단계에서 압축기(2)에 의해 압축되어(pLL>4 bar) 2개의 충전 공기 라인(14, 15)을 통하여 내연 기관(1)에 공급된다. 연소 공정 후에는 배기 가스가 내연 기관(1)의 실린더들로부터 나와 배기 가스 라인(16)을 통과하여 고압 단계(HD)의 고압 터빈(7)에 공급된다. 터빈-바이패스 밸브(8)가 폐쇄된 경우, 전체 배기 가스 용적 흐름은 고압 터빈(7)을 관통한다. 그 다음 팽창된 배기 가스는 저압 단계(ND)의 2개의 터빈들 쪽으로 평행하게 리드 된다.
이제는 본 발명에서 충전 공기가 저출력 범위에서 저압 단계(ND) 및 고압 단계(ND)를 통해 사전 압축되고, 후속해서 사전 압축된 상기 충전 공기가 제 3 충전 단계로서 압축기(2)를 통해 후 압축된다. 이러한 방식은 3 단계 충전 프로세스에 상응한다. 저출력 범위에서는, 목표-충전 압력과 실제-충전 압력의 조절 편차가 산출되고, 고압 터빈(7)을 우회하기 위해 터빈 바이패스 밸브(8)가 완전히 폐쇄되며, 그리고 압축기-바이패스 밸브(9)가 상기 조절 편차에 따라 구동 제어됨으로써, 충전 압력(pLL)이 조절된다. 고출력 범위에서는, 압축기-바이패스 밸브(9)가 완전히 개방되고, 그리고 고압 터빈(7)을 우회하기 위해 터빈-바이패스 밸브(8)가 상기 조절 편차에 따라 구동 제어됨으로써, 충전 압력(pLL)이 조절된다. 이러한 방식은 2 단계 조절 충전 프로세스에 상응한다.
도 2는 횡 좌표 상에서 엔진 회전 속도(nMOT)에 의한 엔진 특성 맵을 보여주고, 종 좌표 상에서 엔진 토크(Md)에 의한 엔진 특성 맵을 보여준다. 엔진 토크(Md)는 최대로 허용된 내연 기관(1)의 중간 압력을 나타내는 DBR-곡선(17)에 의해 제한된다. 엔진 특성 맵에서 저출력 범위(NLB)는 크로스 해칭(crosshatch) 방식으로 묘사되어 있다. 저출력 범위(NLB)에서는 저압 단계, 고압 단계 및 압축기로 이루어진 3 단계 충전 프로세스가 활성화되어 있다. 저출력 범위(NLB)는 내연 기관(1)의 무 부하 회전 속도(nLL)가 전형적으로 nLL=700 1/min일 때 시작되고, 그리고 제한 회전 속도(nGW)가 예컨대 nGW=2500 1/min일 때 종료된다. 제한 회전 속도(nGW)는 최대로 허용된 압축기의 회전 속도, 즉 상기 압축기의 제한 회전 속도와 기어 박스의 전송률(transmission ratio)로부터 주어진다. 저출력 범위에서는 터빈-바이패스 밸브가 완전히 폐쇄되는 반면에, 압축기-바이패스 밸브는 충전 압력의 조절 편차에 따라 조절된다. 고출력 범위(HLB)는 전환 특성 라인(18) 상부에서, 즉 엔진 회전 속도(nMOT)가 증가하는 방향으로 시작된다. 고출력 범위(HLB)는 최대 엔진 회전 속도(nMAX)까지 연장된다. 고출력 범위(HLB)에서는 저압 단계와 고압 단계로 이루어진 2단계 충전 프로세스가 활성화된다. 제 3 충전 단계로서 압축기는 비활성화 상태로 존재하는데, 그 이유는 압축기-바이패스 밸브가 완전히 개방되어 있기 때문이다. 고출력 범위(HLB)에서 충전 압력은 터빈-바이패스 밸브를 통해 충전 압력의 조절 편차에 따라 제어된다. 한 가지 옵션에서, 변동된 주변 조건들에 반응할 수 있기 위하여, 전환 특성 라인(18)은 공차 영역(tolerance band)에 의해 둘러싸일 수 있다. 도면에서 공차 영역은 파선으로 도시되어 있다.
도 3은 충전 압력(pLL)을 조절하기 위한 제어/조절 루프를 보여준다. 입력 값, 즉 참조 변수(reference variable)는 목표-충전 압력(pLL(SL))이다. 제어 루프의 출력 값들은 충전 압력(pLL)의 원 값(raw value)이다. 상기 충전 압력은 충전 공기 라인(도 1: 15)에서 센서를 통해 검출되고, 소프트웨어 필터를 통해 필터링되어 실제 충전 압력(pLL(IST))으로 설정된다. 총합 지점(A)에서는 충전 압력의 목표-실제-편차로부터 조절 편차(ep)가 산출된다. 적어도 PI-특성을 갖는 충전 압력 제어기/조절기(19)는 조절 편차(ep)로부터 설정 값(SG)을 결정한다. 설정 값(SG)은 제한 장치(22)의 제 1 신호 경로(20) 및 제 2 신호 경로(21)를 통해서 기능 블록(23)에 공급된다. 제 1 신호 경로(20)에 의해서는 설정 값(SG)이 제한되고, 터빈-바이패스 밸브(8)가 구동 제어된다(구동 제어 신호(TBP)). 기능 블록(23) 내에서는 제 2 신호 경로(21)에 의해 설정 값(SG)이 부가 처리되고 제한 장치(24)에 의해 제한되며, 그리고 압축기-바이패스 밸브(9)가 구동 제어된다(구동 제어 신호(KBP)). 터빈-바이패스 밸브(8)가 완전히 폐쇄된 경우, 기능 블록(23)에 의해서는 충전 압력 제어기/조절기(19)가 단지 압축기-바이패스 밸브(9)로의 액세스만을 갖게 된다. 도 3의 도시에서 명확하게 알 수 있듯이, 3 단계 충전 프로세스에서 충전 압력 조절은 존재하는 충전 압력-제어/조절 루프로 통합될 수 있다. 이 때문에 엔진 소프트웨어로의 간단한 변환이 바람직하다.
도 4는 서브 프로그램(subprogram)(UP)으로서 본 발명에 따른 방법의 프로그램-흐름도를 보여준다. S1에서는 일반적으로 특성 라인/특성 맵을 통하여 적어도 출력 요구에 따라 산출되는 목표-충전 압력(pLL(SL))이 판독 입력된다. 그 다음 S2에서는 실제-충전 압력(pLL(IST))이 원 값들로부터 산출되어 S3에서 목표-충전 압력 (pLL(SL))과 비교된다. 이러한 비교는 조절 편차(ep)에 상응한다. 조절 편차(ep)를 참조하여 충전 압력 제어기/조절기의 설정 값(SG)은 S4에서 결정된다. S4에 이어서, 설정 값(SG)이 경계/한계 값(예컨대 90°의 확산각)보다 크거나/같은지 그 여부가 검사된다. 설정 값(SG)이 경계/한계 값보다 작으면(조회 결과 S5: 아니오), 압축기-바이패스 밸브가 구동 제어 신호(KBP)를 통하여 완전히 개방됨으로써, S6에서 압축기에 의해 제 3 충전 단계가 비활성화 상태로 전환된다. 사전 압축된 충전 공기는 이제 고압 단계에 따라 압축기를 우회하여 곧바로 내연 기관에 공급된다. 그 다음 S7에서 터빈-바이패스 밸브는 구동 제어 신호(TBP)에 의해 조절 편차(ep)에 따라 조절된다. 이러한 방식은 충전 프로세스가 2 단계로 조절되는 고출력 범위(HLB)에 상응한다. 그리고 나서 상기 프로그램 경로가 종료가 종료되고, 상기 프로그램 경로는 메인 프로그램으로 복귀(return)된다.
그와 달리 S5에서 설정 값(SG)이 경계/한계 값보다 크거나/같은 것으로(조회 결과 S5: 예) 검출되었다면, S8에서 터빈-바이패스 밸브는 구동 제어 신호(TBP)에 의해 완전히 폐쇄되고, S9에서 압축기-바이패스 밸브가 구동 제어 신호(KBP)에 의해 조절 편차(ep)에 따라 조절된다. 이러한 방식은 충전 프로세스가 3 단계로 조절되는 저출력 범위(NLB)에 상응한다. 그 다음에 마스터 루틴으로 복귀된다.
본 발명은 발명의 본질을 변경시키지 않으면서 하기의 항목들에서 변화를 줄 수 있다:
- 압축기는 내연 기관 대신 전동기에 의해서도 구동될 수 있다. 이러한 경우 압축기의 출력 및 그와 더불어 충전 공기(pLL)의 압력 레벨은 상기 전동기의 회전 속도에 의해 정해진다. 압축기-바이패스 밸브(9)는 고출력 범위에서 단지 바이패스 기능만을 충족시킨다. 엔진 제어기의 전동기는 PWM-신호에 의해 구동 제어된다;
- 압축기는 배기 가스 터보 과급기의 부분일 수 있는데, 즉 압축기의 기계적 또는 전기적 구동부가 생략된다;
- 충전 공기(pLL)의 압력 레벨 대신 조절 값으로는 공기량 또는 연소용 공기비 가 이용될 수 있으며, 이 경우 공기량은 충전 공기(pLL)의 압력 레벨과 동일한 위치에서 검출되며, 그리고 연소용 공기비는 저압 단계의 터빈 하류에서 측정된다;
- 2개의 바이패스 밸브는 압축 공기식 제어 압력에 의해 구동 제어될 수 있다.
1: 내연 기관
2: 압축기
3: 제 1 배기 가스 터보 과급기(저압 단계 ND)
4: 제 2 배기 가스 터보 과급기(저압 단계 ND)
5: 배기 가스 터보 과급기(고압 단계 HD)
6: 압축기
7: 고압 터빈
8: 터빈-바이패스 밸브
9: 압축기-바이패스 밸브
10: 기어 박스
11: 엔진 제어기
12: 제 1 충전 공기 냉각기
13: 제 2 충전 공기 냉각기
14: 충전 공기 라인
15: 충전 공기 라인
16: 배기 가스 라인
17: DBR-곡선
18: 전환 특성 라인
19: 충전 압력 제어기/조절기
20: 제 1 신호 경로
21: 제 2 신호 경로
22: 제한 장치
23: 기능 블록
24: 제한 장치

Claims (13)

  1. 제 1, 제 2 및 제 3의 터보 충전 단계들을 포함하는 터보 과급식 기관(turbocharged engine)을 제어하는 방법으로서:
    제 1 엔진 작동 조건 동안에, 상기 세 단계들 중의 두 단계들에서만 터보 과급식 내연 기관을 위한 흡입 공기(intake air)를 압축하고 - 터보 충전된 공기는, 고압 단계인 제 2 단계와 저압 단계인 제 1 단계를 포함하고 제 3 단계를 우회하는, 두 단계 터보 충전 프로세스를 통해 상기 과급식 내연 기관으로 공급됨 - ;
    제 2 엔진 작동 조건 동안에, 상기 두 단계 터보 충전 프로세스로부터 세 단계 터보 충전 프로세스로 변화시키고 - 터보 과급식 내연 기관을 위한 흡입 공기는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 터보 충전 단계들을 사용하여 압축되고, 터보 충전된 공기는 상기 두 단계 터보 충전 프로세스를 통해 사전 압축되고, 상기 두 단계 터보 충전 프로세스로부터 사전 압축된 흡입 공기는 후속하여 제 3 단계로 공급되고 상기 제 3 단계를 통해 사후 압축되고, 상기 제 3 단계는 압축기를 포함하도록 구성됨 - ; 그리고
    사후 압축된 흡입 공기를 상기 제 3 단계의 압축기로부터 상기 내연 기관으로 공급하는;
    엔진 작동 조건들을 결정하는 것을 포함하는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 엔진 맵에 따라 상기 내연 기관을 조절하는 단계로서, 상기 엔진 맵은 엔진 속도와 엔진 토크 사이의 상관관계를 포함하는, 상기 내연 기관을 조절하는 단계; 및
    적어도 부분적으로 상기 엔진 맵의 스위칭 파라미터에 기초하여, 상기 두 단계 터보 충전 프로세스와 세 단계 터보 충전 프로세스 중의 하나를 사용하여 엔진을 작동시키는 단계;를 추가로 포함하는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 엔진 속도에서 상기 두 단계 터보 충전 프로세스를 사용하여 흡입 공기를 압축하고, 제 2 엔진 속도에서 상기 세 단계 터보 충전 프로세스를 사용하여 흡입 공기를 압축하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제 2 엔진 속도는 상기 제 1 엔진 속도보다 작은,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 목표-터보 충전 압력으로부터의 실제-터보 충전 압력의 편차에 대응하여 세 단계 모두를 사용하여 상기 과급식 내연 기관을 위한 흡입 공기를 압축하는 단계를 추가로 포함하고,
    개방되는 것에 의해 고압 터빈을 우회하도록(circumvent) 구성되는 터빈-바이패스 밸브가 폐쇄되고,
    상기 압축기의 회전은 적어도 상기 편차에 대응하여 조절되는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    전자식 엔진 제어기(electronic motor control device)로 상기 터빈-바이패스 밸브의 개방률 및 압축기-바이패스 밸브의 개방률을 모니터링 하는 단계를 추가로 포함하는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 엔진 작동 조건이 목표-터보 충전 압력으로부터의 실제-터보 충전 압력의 편차를 결정하는 것을 추가로 포함하고,
    상기 제 2 단계는 터빈-바이패스 밸브가 개방될 때 고압 터빈을 우회하도록 구성되는 터빈-바이패스 밸브를 폐쇄하는 것에 의해 영향을 받고(effected),
    상기 제 3 단계는 상기 압축기를 우회하도록 압축기-바이패스 밸브를 개방하는 것에 의해 우회되는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    전자식 엔진 제어기로 상기 터빈-바이패스 밸브의 개방률 및 상기 압축기-바이패스 밸브의 개방률을 모니터링 하는 단계를 추가로 포함하는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 두 단계 터보 충전 프로세스로부터 세 단계 터보 충전 프로세스로 변화시키는 단계는 상기 압축기-바이패스 밸브를 개방하는 것에 의해 영향을 받고, 상기 터빈-바이패스 밸브는 적어도 상기 편차에 대응하여 조절되는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 엔진 작동 조건은,
    상기 내연 기관의 무 부하 회전 속도(idling speed)와 상기 압축기의 제한 회전과 관련된 제한 회전 속도가 소정의 범위 이내인지를 결정하는 단계; 및
    상기 엔진이 상기 제한 회전 속도와 상기 내연 기관의 최대 속도 사이에서 작동할 때, 세 단계 모두를 사용하여 흡입 공기를 압축하는 단계;를 추가로 포함하는,
    터보 과급식 기관을 제어하는 방법.
  10. 터보 과급기 조립체로서,
    압축된 제 1 단계 공기를 생성하도록 흡입 공기를 압축하도록 구성되는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계로부터 압축된 제 1 단계 공기를 받아들이고, 압축된 제 2 단계 공기를 생성하도록 상기 압축된 제 1 단계 공기를 압축하도록 구성되는 제 2 단계; 및
    압축된 제 2 단계 공기를 받아들이고, 압축된 제 3 단계 공기를 생성하도록 상기 압축된 제 2 단계 공기를 압축하고, 상기 압축된 제 3 단계 공기를 내연 기관에 공급하고, 압축기를 포함하도록 구성되는, 제 3 단계;를 포함하도록 구성되고,
    상기 압축기를 우회하도록 구성되도록, 상기 압축기에 대해 병렬로 배열되는, 압축기-바이패스 밸브; 및
    고압 터빈을 우회하도록 구성되도록, 상기 고압 터빈에 대해 병렬로 배열되는, 터빈-바이패스 밸브;를 포함하고,
    상기 터보 과급기 조립체는 상기 세 단계들 중에서 두 단계들만을 사용하여 터보 과급식 내연 기관을 위한 흡입 공기를 압축하도록 구성되고, 터보 충전된 공기는, 고압 단계인 제 2 단계와 저압 단계인 제 1 단계를 포함하고 상기 제 3 단계를 우회하는, 두 단계 터보 충전 프로세스를 통해 상기 터보 과급식 내연 기관으로 공급되고,
    상기 터보 과급기 조립체는 상기 두 단계 터보 충전 프로세스로부터 세 단계 터보 충전 프로세스로 변화시키도록 구성되고, 터보 과급식 내연 기관을 위한 흡입 공기는 세 단계들을 사용하여 압축되고, 상기 터보 충전된 공기는 상기 두 단계 터보 충전 프로세스를 통해 사전 압축되고, 상기 두 단계 터보 충전 프로세스로부터 사전 압축된 흡입 공기는 후속하여 제 3 단계로 공급되고 상기 제 3 단계를 통해 사후 압축되는,
    터보 과급기 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 터보 과급기 조립체는 상기 제 3 단계의 압축기를 구동하도록 구성되는 전동기(electric engine)를 포함하고,
    목표 압력으로부터의 터보 충전 압력의 편차가 상기 전동기의 속도를 결정하도록, 상기 터보 과급기가 구성되는,
    터보 과급기 조립체.
  12. 제 10 항에 있어서,
    저출력 범위에서 상기 터빈-바이패스 밸브가 폐쇄되고, 목표 압력으로부터의 터보 충전 압력의 편차로부터 상기 압축기-바이패스 밸브의 개방률이 결정되도록, 구성되는,
    터보 과급기 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    고출력 범위에서, 상기 압축기-바이패스 밸브가 완전히 개방되어 있고, 목표 압력으로부터의 상기 터보 충전 압력의 편차로부터 상기 터빈-바이패스 밸브의 개방률이 결정되도록, 구성되는,
    터보 과급기 조립체.



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