KR102109422B1 - Three-stage turbo-charger system and control method of the same - Google Patents

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KR102109422B1 KR1020140055059A KR20140055059A KR102109422B1 KR 102109422 B1 KR102109422 B1 KR 102109422B1 KR 1020140055059 A KR1020140055059 A KR 1020140055059A KR 20140055059 A KR20140055059 A KR 20140055059A KR 102109422 B1 KR102109422 B1 KR 102109422B1
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Abstract

3단 터보 차저 시스템이 개시된다. 개시된 3단 터보 차저는, ⅰ) 엔진의 배기 매니 폴드와 흡기 매니 폴드에 각각 연결되며, 상기 엔진에서 발생하는 배기 가스를 통해 각각의 터빈이 구동되도록 상기 터빈 전단 측과 상기 배기 매니 폴드의 양측이 배기관을 통해 각각 연결된 제1,2 터보 차저와, ⅱ)상기 배기관에 각각 연결되는 분기관을 통해 터빈 전단 측과 배기 매니 폴드를 연결하는 제3 터보 차저와, ⅲ) 상기 분기관을 폐쇄하여 상기 배기관 측에만 배기 가스를 공급하고, 상기 분기관을 개방하여 상기 배기관 및 분기관에 동시에 배기 가스를 공급하도록 상기 분기관에 설치되는 제어 밸브와, ⅳ) 상기 제어 밸브를 폐쇄하여 상기 제1,2 터보 차저 만을 구동시키며, 상기 제어 밸브를 개방하여 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저가 동시에 구동되도록 상기 엔진의 회전수에 따라 상기 제어 밸브를 제어하는 제어부를 포함하며, ⅴ) 상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측은 제1 배기 촉매 컨버터와 연결되며, 상기 제3 터보 차저의 터빈 후단 측은 제2 배기 촉매 컨버터와 연결될 수 있다.A three-stage turbocharger system is disclosed. The disclosed three-stage turbocharger, i) is connected to the exhaust manifold and the intake manifold of the engine, and the front end of the turbine and both sides of the exhaust manifold are driven so that each turbine is driven through exhaust gas generated from the engine. First and second turbochargers respectively connected through an exhaust pipe, and ii) a third turbocharger connecting a turbine front side and an exhaust manifold through branch pipes respectively connected to the exhaust pipe, and iii) closing the branch pipe to A control valve installed in the branch pipe to supply exhaust gas only to the exhaust pipe side and to open the branch pipe to simultaneously supply exhaust gas to the exhaust pipe and branch pipe; and iii) the first and second control valves are closed. The turbocharger is driven, and the control valve is opened so that the first and second turbochargers and the third turbocharger are simultaneously driven. It includes a control unit for controlling the valve, iii) the rear end of the turbine of the first and second turbochargers is connected to a first exhaust catalytic converter, and the rear end of the turbine of the third turbocharger can be connected to a second exhaust catalytic converter. .

Description

3단 터보 차저 시스템 및 그 제어방법{THREE-STAGE TURBO-CHARGER SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE SAME}THREE-STAGE TURBO-CHARGER SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명의 실시 예는 3단 터보 차저 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 터보 랙 현상을 개선시키며, 배기 가스의 빠른 촉매 활성화를 통해 최근 강화되고 있는 배기 규제에 대응할 수 있는 3단 터보 차저 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a three-stage turbocharger system, and more particularly, to improve the turbo rack phenomenon of the engine and to respond to the recently strengthened exhaust regulation through rapid catalyst activation of exhaust gas. It relates to a system and its control method.

일반적으로, 터보 차저는 엔진으로부터 배출되는 배기 가스의 압력을 이용하여 터빈을 회전시키며, 이 때의 회전력을 이용하여 연소실로 고압의 공기를 과급하여 엔진의 출력을 높이는 장치이다.In general, the turbocharger is a device that rotates the turbine using the pressure of the exhaust gas discharged from the engine, and boosts high-pressure air to the combustion chamber using the rotational force at this time to increase the engine output.

최근에는 터보 차저의 터보 랙 현상에 대응하고 엔진의 출력을 높이기 위하여 고압의 배기 가스에 구동되는 고압 터빈을 갖는 고압단 터보 차저와 저압의 배기 가스에 구동되는 저압 터빈을 갖는 저압단 터보 차저로 구성되는 2단 터보 차저가 이용되고 있다.In recent years, it consists of a high-pressure turbocharger with a high-pressure turbine driven by high-pressure exhaust gas and a low-pressure turbocharger with a low-pressure turbine driven by low-pressure exhaust gas to cope with the turbo rack phenomenon of the turbocharger and increase the engine output. The second stage turbocharger is used.

도 1은 종래 기술에 따른 2단 터보 차저 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a two-stage turbocharger system according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 2단 터보 차저 시스템은 엔진(101)의 배기 매니 폴드(103)와 각각 연결되는 저압단 터보 차저(105) 및 고압단 터보 차저(107)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the conventional two-stage turbocharger system is composed of a low-pressure turbocharger 105 and a high-pressure turbocharger 107 that are respectively connected to the exhaust manifold 103 of the engine 101.

그리고 상기 저압단 터보 차저(105) 및 고압단 터보 차저(107)에는 과급 공기를 인터 쿨러(109)로 공급하기 위한 과급관(111)이 연결된다.In addition, a turbocharger 111 for supplying supercharged air to the intercooler 109 is connected to the low-pressure stage turbocharger 105 and the high-pressure stage turbocharger 107.

그리고 상기 저압단 터보 차저(105)의 후단에는 제1 배기 촉매 컨버터(113)가 연결되고 상기 고압단 터보 차저(107)의 후단에는 제2 배기 촉매 컨버터(115)가 각각 배관을 통해 연결되어 이루어진다.In addition, a first exhaust catalytic converter 113 is connected to the rear end of the low pressure stage turbocharger 105, and a second exhaust catalytic converter 115 is connected to the rear stage of the high pressure stage turbocharger 107 through piping, respectively. .

그러나, 이러한 종래의 2단 터보 차저 시스템은, 저속 영역 또는 차량의 정지 후 출발 시 저속 터보 랙 현상이 발생하여 엔진의 출력 저하와 함께 다량의 매연이 방출되는 문제점이 발생하였다.However, in the conventional two-stage turbocharger system, a low-speed turbo rack phenomenon occurs when starting after a vehicle is stopped in a low-speed region or a vehicle has a problem in that a large amount of soot is discharged along with a decrease in engine output.

즉, 상기 저압단 터보 차저(107)에서 공급되는 과급 공기의 공기량이 분사연료를 연소시키기 위해 정상적으로 공급되는 과급 공기량에 비해 부족하기 때문에, 엔진(101)의 연소성능이 저하되고 매연의 발생과 함께 엔진의 출력이 저하되는 원인이 되었다.That is, since the amount of the air of the supercharged air supplied from the low-pressure stage turbocharger 107 is insufficient compared to the amount of supercharged air normally supplied to burn the injected fuel, the combustion performance of the engine 101 deteriorates and the generation of soot decreases. It caused the engine output to fall.

본 발명의 실시 예는 저압의 3단 터보 차저를 구성하여, 엔진의 회전 속도에 따라 3단 터보 차저를 선택적으로 구동시켜 엔진의 출력을 높이고 터보 랙을 개선하며, 배기 가스를 엔진의 저속 영역 및 고속 영역에 따라 분리하여 배출함으로 배기 가스의 빠른 촉매 활성화를 통해 최근 강화되고 있는 배기 규제에 대응할 수 있는 3단 터보 차저 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention constitutes a low-pressure three-stage turbocharger, selectively driving the three-stage turbocharger according to the rotational speed of the engine to increase the output of the engine, improve the turbo rack, and reduce the exhaust gas to the engine's low-speed region and It is intended to provide a three-stage turbocharger system and a control method thereof that can cope with the recent exhaust regulations through rapid catalytic activation of exhaust gas by separating and discharging according to a high-speed region.

본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템은, ⅰ) 엔진의 배기 매니 폴드와 흡기 매니 폴드에 각각 연결되며, 상기 엔진에서 발생하는 배기 가스를 통해 각각의 터빈이 구동되도록 상기 터빈 전단 측과 상기 배기 매니 폴드의 양측이 배기관을 통해 각각 연결된 제1,2 터보 차저와, ⅱ) 상기 배기관에 각각 연결되는 분기관을 통해 터빈 전단 측과 배기 매니 폴드를 연결하는 제3 터보 차저와, ⅲ) 상기 분기관을 폐쇄하여 상기 배기관 측에만 배기 가스를 공급하고, 상기 분기관을 개방하여 상기 배기관 및 분기관에 동시에 배기 가스를 공급하도록 상기 분기관에 설치되는 제어 밸브와, ⅳ) 상기 제어 밸브를 폐쇄하여 상기 제1,2 터보 차저 만을 구동시키며, 상기 제어 밸브를 개방하여 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저가 동시에 구동되도록 상기 엔진의 회전수에 따라 상기 제어 밸브를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측은 제1 배기 촉매 컨버터와 연결되며, 상기 제3 터보 차저의 터빈 후단 측은 제2 배기 촉매 컨버터와 연결될 수 있다.The three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention is connected to the exhaust manifold and the intake manifold of the engine, respectively, and the front end of the turbine so that each turbine is driven through the exhaust gas generated by the engine. First and second turbochargers with both sides of the exhaust manifold respectively connected through an exhaust pipe, and ii) a third turbocharger connecting a turbine front side and an exhaust manifold through branch pipes respectively connected to the exhaust pipe, i) A control valve installed in the branch pipe to close the branch pipe to supply exhaust gas only to the exhaust pipe side, and to open the branch pipe to simultaneously supply exhaust gas to the exhaust pipe and branch pipe; and iii) the control valve. Closed to drive only the first and second turbochargers, and the control valve is opened to drive the first and second turbochargers and the third turbocharger simultaneously. It includes a control unit for controlling the control valve according to the number of revolutions of the engine, the rear end of the turbine of the first and second turbochargers is connected to the first exhaust catalytic converter, the rear end of the turbine of the third turbocharger is the second exhaust catalytic converter It can be connected with.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어서, 상기 제1,2 터보 차저의 압축기 후단 측에 각각 연결되는 제1,2 과급관과, 상기 제1,2 터보 차저의 제1,2 과급관을 서로 연결하며, 상기 제3 터보 차저의 압축기 전단 측과 연결되는 과급 합류관과, 상기 제3 터보 차저의 압축기 후단 측에 연결되는 제3 과급관을 포함할 수 있다.In addition, in the three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the first and second turbochargers respectively connected to the rear end side of the compressor of the first and second turbochargers, and the first of the first and second turbochargers , 2 It may include a supercharging conduit connecting the supercharging pipes to each other, connected to the front end of the compressor of the third turbocharger, and a third supercharging pipe connected to the rear end of the compressor of the third turbocharger.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어서, 상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측에 각각 연결되는 제1,2 배기 파이프 및 상기 제3 터보 차저의 후단 측에 연결되는 제3 배기 파이프를 포함하며, 상기 제1 및 제2 배기 파이프는 상호 연결되며, 상기 제1 배기 촉매 컨버터와 연결될 수 있다.In addition, in the three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the first and second exhaust pipes respectively connected to the turbine rear end side of the first and second turbochargers and the rear end side of the third turbocharger It includes a third exhaust pipe, the first and second exhaust pipes are interconnected, and may be connected to the first exhaust catalytic converter.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어서, 상기 제3 배기 파이프는, 상기 제2 배기 촉매 컨버터와 연결될 수 있다.In addition, in the three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the third exhaust pipe may be connected to the second exhaust catalytic converter.

또한, 본 발명 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 엔진의 저속 회전 시, 상기 제어 밸브를 폐쇄하여, 상기 제1 터보 차저 만을 구동시킬 수 있다.In addition, in the three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention, the control unit may close the control valve during low-speed rotation of the engine to drive only the first turbocharger.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 엔진의 고속 회전 시, 상기 제어 밸브를 개방하여 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저를 동시에 구동시킬 수 있다.In addition, in the three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the control unit, when the engine rotates at high speed, opens the control valve to simultaneously drive the first and second turbochargers and the third turbocharger. Can be.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어방법은, 3단 터보 처저 시스템을 제어하기 위한 것으로, (a) RPM 검출센서를 통해 엔진의 회전수를 검출하여 엔진 회전수가 저속 영역 및 고속 영역인지를 판단하고, (b) 상기 엔진 회전수가 저속 영역인 것으로 판단되면, 배기 매니 폴드와 제1,2 터보 차저를 연결하는 배기관에서 분기되어 상기 배기 매니 폴드와 제3 터보 차저를 연결하는 분기관 상의 제어 밸브를 폐쇄시키며 제1,2 터보 차저 만을 구동시키고, (c) 상기 엔진 회전수가 고속 영역인 것으로 판단되면, 상기 제어 밸브를 개방시키며 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저를 동시에 구동시키는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the control method of the three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention is for controlling the three-stage turbocharger system, (a) detecting the engine speed through the RPM detection sensor, the engine speed is in the low-speed region And determining whether it is a high-speed region, and (b) when it is determined that the engine speed is a low-speed region, branching from an exhaust pipe connecting the exhaust manifold and the first and second turbochargers to connect the exhaust manifold and the third turbocharger. The control valve on the branch pipe is closed to drive only the first and second turbochargers, and (c) when it is determined that the engine speed is in the high-speed region, the control valve is opened and the first and second turbochargers and the third turbocharger are opened. It may include a process of driving the charger at the same time.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 (b)과정에서는, 상기 제어 밸브를 폐쇄 시켜, 상기 분기관으로 배기 가스 공급을 차단하고 상기 배기관 측에만 배기 가스를 공급하여 상기 제1,2 터보 차저 만을 구동시킬 수 있다.In addition, in the control method of a three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, in the step (b), the control valve is closed to block the supply of exhaust gas to the branch pipe and exhaust gas only to the exhaust pipe side. By supplying it, only the first and second turbochargers can be driven.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 (c)과정에서는, 상기 제어 밸브를 개방시켜, 상기 배기관 및 분기관으로 배기 가스를 공급하여 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저를 동시에 구동시킬 수 있다.In addition, in the control method of a three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, in the process (c), the control valve is opened to supply exhaust gas to the exhaust pipe and the branch pipe, so that the first and second The turbocharger and the third turbocharger can be driven simultaneously.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 (b)과정에서는, 상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측에서 배기되는 배기 가스를 상기 제1,2 터보 차저와 연결된 제1 배기 촉매 컨버터를 통해 외부로 배출할 수 있다.In addition, in the control method of a three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, in the process (b), the first and second turbo exhaust gases exhausted from the rear end of the turbine of the first and second turbochargers It can be discharged to the outside through the first exhaust catalytic converter connected to the charger.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 (c)과정에서는, 상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측에서 배기되는 배기 가스를 상기 제1,2 터보 차저와 연결된 제1 배기 촉매 컨버터를 통해 외부로 배출하고, 상기 제3 터보 차저의 터빈 후단 측에서 배기되는 배기 가스를 제3 터보 차저와 연결된 제2 배기 촉매 컨버터를 통해 외부로 배출할 수 있다.In addition, in the method of controlling a three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention, in the process (c), the first and second turbo exhaust gases exhausted from the turbine rear end side of the first and second turbochargers It is discharged to the outside through the first exhaust catalytic converter connected to the charger, and the exhaust gas exhausted from the turbine rear side of the third turbocharger can be discharged to the outside through the second exhaust catalytic converter connected to the third turbocharger.

본 발명의 실시 예들은 엔진에 3단의 터보 차저를 장착함으로 엔진의 회전 속도에 따라 엔진의 저속 회전 시 제1,2 터보 차저 만을 구동시키고 엔진의 고속 회전 시 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저를 동시에 구동시켜 엔진의 출력을 높일 수 있고 저속 영역 및 고속 영역에서의 터보 랙을 개선할 수 있다.Embodiments of the present invention are equipped with a three-stage turbocharger in the engine to drive only the first and second turbochargers when the engine is rotating at low speed according to the rotational speed of the engine, and the first and second turbochargers and third when the engine is rotating at high speed. By simultaneously driving the turbocharger, the power of the engine can be increased, and the turbo rack in the low speed region and the high speed region can be improved.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 엔진의 저속 및 고속 영역에서 배기되는 배기 가스를 각각 분리하여 배출함으로 배기 촉매 컨버터의 효율을 높여 배기 가스의 빠른 촉매 활성화가 가능하여 최근 강화되고 있는 배기 규제에 효과적인 대응이 가능하다.In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, the efficiency of the exhaust catalytic converter is increased by separating and discharging exhaust gas exhausted from the engine's low-speed and high-speed regions, respectively. Response is possible.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 2단 터보 차저 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어 엔진의 저속 영역에서 배기 가스와 과급 공기의 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어 엔진의 고속 영역에서 배기 가스와 과급 공기의 흐름을 나타낸 개략도이다.Since these drawings are for reference to explain exemplary embodiments of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be limited to the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram of a two-stage turbocharger system according to the prior art.
2 is a schematic diagram of a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a control method of a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a flow chart for explaining a control method of a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing the flow of exhaust gas and supercharged air in a low-speed region of an engine in a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing the flow of exhaust gas and supercharged air in a high-speed region of an engine in a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the following detailed description, the names of the components are divided into first, second, and the like to distinguish them in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.In addition, terms such as "... unit", "... means", "... unit", and "... absent" described in the specification refer to a unit of comprehensive configuration that performs at least one function or operation. it means.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템은 6기통의 V 형 엔진에 구성되는 것으로, 제1,2 터보 차저(5,7) 및 제3 터보 차저(9)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention is configured in a six-cylinder V-type engine, and includes first and second turbochargers (5,7) and third turbocharger (9). Includes.

상기 제1,2 터보 차저(5,7)는 터빈(5a,7a)을 통해 엔진(1)의 배기 매니 폴드(3)와 연결되며, 압축기(5b,7b)를 통해 흡기 매니 폴드(미도시)와 연결된다.The first and second turbochargers 5 and 7 are connected to the exhaust manifold 3 of the engine 1 through turbines 5a and 7a, and an intake manifold (not shown) through compressors 5b and 7b. ).

여기서, 엔진(1)에서 발생하는 배기 가스를 통해 각각의 터빈(5a,7a)이 구동되도록 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a) 전단 측과 배기 매니 폴드(3) 양측은 배기관(11)을 통해 각각 연결된다.Here, the front end side of the turbines 5a, 7a and the exhaust manifold 3 of the first and second turbochargers 5, 7 are driven so that each turbine 5a, 7a is driven through the exhaust gas generated from the engine 1 ) Both sides are respectively connected through the exhaust pipe (11).

그리고 상기 제3 터보 차저(9)는 위에서 언급한 바 있는 배기관(11)에 각각 연결되는 분기관(13)을 통해 터빈(9a) 전단 측과 배기 매니 폴드(3)를 연결한다.In addition, the third turbocharger 9 connects the front end side of the turbine 9a and the exhaust manifold 3 through a branch pipe 13 that is connected to the exhaust pipe 11 mentioned above.

여기서, 상기 제3 터보 차저(9)에는 터빈(9a) 전단 측에 분기관(13)이 양측으로 연결되어 배기 가스가 공급되므로, 제3 터보 차저(9)의 터빈(9a)을 구성하는 터빈 하우징(미도시)에는 분기관(13)이 연결되어 터빈(9a)의 회전 방향에 맞게 배기 가스를 공급하는 한 쌍의 배기 공급홀(미도시)이 구비된다.Here, since the branch pipe 13 is connected to both sides of the front end of the turbine 9a to the third turbocharger 9 to supply exhaust gas, the turbine constituting the turbine 9a of the third turbocharger 9 The housing (not shown) is provided with a pair of exhaust supply holes (not shown) to which the branch pipe 13 is connected to supply exhaust gas in accordance with the rotation direction of the turbine 9a.

또한, 상기 제3 터보 차저(9)와 배기 매니 폴드(3)를 연결하는 상기 분기관(13)에는 한 쌍의 제어 밸브(39)가 설치된다.In addition, a pair of control valves 39 are installed in the branch pipe 13 connecting the third turbocharger 9 and the exhaust manifold 3.

이러한 제어 밸브(39)는 제어부(41)에 의해 제어되는데, 그 제어부(41)는 엔진(1)의 회전수에 따라 제1,2 터보 차저(5,7) 및 제3 터보 차저(9)의 구동을 제어할 수 있다.The control valve 39 is controlled by the control unit 41, the control unit 41 according to the number of revolutions of the engine 1, the first and second turbochargers (5,7) and the third turbocharger (9) You can control the driving.

이하, 상기 제1,2 터보 차저(5,7) 및 제3 터보 차저(9)의 연결 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the connection structure of the first and second turbochargers 5 and 7 and the third turbocharger 9 will be described in detail.

우선 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 압축기(5b,7b) 전단 측에는 외부의 공기를 흡기하는 흡기관(15)이 각각 연결되며, 제1,2 터보 차저(5,7)의 압축기(5b,7b) 후단 측에는 제1,2 과급관(17,19)이 각각 연결된다.First, the intake pipes 15 for intake of external air are connected to the front ends of the compressors 5b and 7b of the first and second turbochargers 5 and 7, respectively, and the first and second turbochargers 5 and 7 The first and second supercharging pipes 17 and 19 are connected to the rear ends of the compressors 5b and 7b, respectively.

여기서, 상기 제1,2 과급관(17,19)은 제3 터보 차저(9)의 압축기(9b) 전단 측과 연결되는 과급 합류관(21)에 의해 서로 연결될 수 있다.Here, the first and second supercharge pipes 17 and 19 may be connected to each other by a supercharge confluence pipe 21 connected to the front end side of the compressor 9b of the third turbocharger 9.

또한, 상기 과급 합류관(21)이 연결된 상기 제3 터보 차저(9)의 압축기(9b) 후단 측에는 제3 과급관(23)이 연결되며, 상기 제3 과급관(23)은 인터 쿨러(37)의 전단 측에 연결된다.In addition, a third turbocharger 23 is connected to the rear end of the compressor 9b of the third turbocharger 9 to which the turbocharger conduit 21 is connected, and the third turbocharger 23 is an inter cooler 37 ).

또한, 상기 인터 쿨러(37)의 후단 측은 흡기 매니 폴드(미도시)와 연결되는 공급관(25)을 통해 인터 쿨러(37)와 연결되며, 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a)의 후단 측에는 제1,2 배기 파이프(27,29)가 각각 연결된다.In addition, the rear end side of the inter cooler 37 is connected to the inter cooler 37 through a supply pipe 25 connected to an intake manifold (not shown), and the turbines of the first and second turbochargers 5 and 7 The first and second exhaust pipes 27 and 29 are connected to the rear ends of 5a and 7a, respectively.

상기 제1,2 배기 파이프(27,29)는 상호 연결되며, 제1 배기 촉매 컨버터(33)와 연결된다.The first and second exhaust pipes 27 and 29 are interconnected and connected to the first exhaust catalytic converter 33.

한편, 상기 제3 터보 차저(9)의 후단 측에는 제3 배기 파이프(31)가 연결되고, 제3 배기 파이프(31)는 제2 배기 촉매 컨버터(35)와 연결된다.Meanwhile, a third exhaust pipe 31 is connected to the rear end side of the third turbocharger 9, and the third exhaust pipe 31 is connected to a second exhaust catalytic converter 35.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 블록 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a control method of a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 제어부(41)는 RPM 검출센서(43)를 통해 엔진(1)의 회전수를 검출하고, 엔진(1)의 회전수에 따라 제어 밸브(39)의 개방 및 폐쇄, 제1,2 터보 차저(5,7) 및 제3 터보 차저(9)의 구동을 제어하게 된다.Referring to FIG. 3, the control unit 41 according to an embodiment of the present invention detects the number of revolutions of the engine 1 through the RPM detection sensor 43 and controls the control valve 39 according to the number of revolutions of the engine 1. ) Is opened and closed, and the driving of the first and second turbochargers 5 and 7 and the third turbocharger 9 is controlled.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저의 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.4 is a flow chart for explaining a method of controlling a system of a three-stage turbocharger according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템의 제어 방법은 다음과 같다.4, the control method of the three-stage turbocharger system according to an embodiment of the present invention is as follows.

본 발명의 실시 예에서는 RPM 검출센서(43)를 통해 엔진(1)의 회전수를 검출한다(S11단계).In an embodiment of the present invention, the RPM of the engine 1 is detected through the RPM detection sensor 43 (step S11).

그러면 상기 RPM 검출센서(43)는 검출 신호를 제어부(41)로 출력한다. 이에 상기 제어부(41)는 RPM 검출센서(43)의 검출 신호 값과 기 설정된 기준 값을 비교하여, 엔진(1)의 회전수가 저속 영역인지 고속 영역인지를 판단한다(S12 단계).Then, the RPM detection sensor 43 outputs the detection signal to the control unit 41. Accordingly, the control unit 41 compares the detection signal value of the RPM detection sensor 43 with a preset reference value, and determines whether the rotation speed of the engine 1 is a low-speed region or a high-speed region (step S12).

이때, 상기 RPM 검출센서(43)에서 검출된 엔진(1)의 회전수가 1500RPM 미만 이면, 상기 제어부(41)는 엔진(1)의 회전수가 저속 영역에 속하는 것으로 판단하고, 상기 엔진(1)의 회전수가 1500RPM 이상이면, 상기 제어부(41)는 엔진(1)의 회전수가 고속 영역에 속하는 것으로 판단한다.At this time, if the number of revolutions of the engine 1 detected by the RPM detection sensor 43 is less than 1500 RPM, the control unit 41 determines that the number of revolutions of the engine 1 belongs to a low-speed region, and the engine 1 If the number of revolutions is 1500 RPM or more, the control unit 41 determines that the number of revolutions of the engine 1 belongs to the high-speed region.

여기서, 상기 엔진(1)의 회전수가 저속 영역 인 경우, 상기 제어부(41)는 상기 제어 밸브(39)에 제어 신호를 인가하여, 분기관(13)을 폐쇄시킨다(S13단계).Here, when the rotational speed of the engine 1 is in the low-speed region, the control unit 41 closes the branch pipe 13 by applying a control signal to the control valve 39 (step S13).

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 엔진(1)의 저속 영역에서 상기 제어 밸브(39)를 폐쇄하여 제1,2 터보 차저(5,7)를 구동시킬 수 있다(S14단계).Therefore, in the embodiment of the present invention, the first and second turbochargers 5 and 7 may be driven by closing the control valve 39 in the low-speed region of the engine 1 (step S14).

도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어 엔진의 저속 영역에서 배기 가스와 과급 공기의 흐름을 나타낸 개략도이다.5 is a schematic diagram showing the flow of exhaust gas and supercharged air in a low-speed region of an engine in a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 엔진(1)에서 배기되는 배기 가스는 배기 매니 폴드(3)를 통해 배기관(11)으로 배기 된다.Referring to FIG. 5, the exhaust gas exhausted from the engine 1 is exhausted to the exhaust pipe 11 through the exhaust manifold 3.

이때, 상기 제어 밸브(39)는 제어부(41)의 제어 신호를 통해 폐쇄되어 분기관(13)을 차단시킨 상태에 있으므로, 배기 가스는 배기관(11)을 통해 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a) 전단 측으로 공급된다. 그리면, 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a)은 공급된 배기 가스를 통해 구동된다.At this time, since the control valve 39 is closed through the control signal of the control unit 41 and blocks the branch pipe 13, the exhaust gas is provided through the exhaust pipe 11 through the first and second turbochargers 5, 7) is supplied to the front end of the turbine (5a, 7a). Then, the turbines 5a and 7a of the first and second turbochargers 5 and 7 are driven through the supplied exhaust gas.

이에, 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a)이 구동됨에 따라, 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 압축기(5b,7b)가 구동하게 되고, 상기 흡기관(15)을 통해 외부 공기가 압축기(5b,7b) 전단 측으로 흡입된다.Accordingly, as the turbines 5a and 7a of the first and second turbochargers 5 and 7 are driven, the compressors 5b and 7b of the first and second turbochargers 5 and 7 are driven, External air is sucked to the front end of the compressors 5b and 7b through the intake pipe 15.

이와 같이, 상기 흡기관(15)에서 흡기된 외부 공기는 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 압축기(5b,7b)에 의해 고압의 과급 공기로 압축되어 제1,2 과급관(17,19)을 경유하여 압축기(9b) 전단 측의 과급 합류관(21)으로 합류된다.As described above, the external air intake from the intake pipe 15 is compressed into high-pressure supercharged air by the compressors 5b and 7b of the first and second turbochargers 5 and 7, and the first and second supercharged pipes ( 17,19), and is joined to the supercharge confluence pipe 21 at the front end of the compressor 9b.

그리고, 상기 과급 합류관(21)에 합류된 과급 공기는 제3 터보 차저(9) 압축기(9b)를 경유하며, 제3 터보 차저(9) 압축기(9b)의 후단 측의 제3 과급관(23)을 통해 인터 쿨러(37)로 공급된다.And, the supercharged air joined to the supercharge confluence pipe 21 passes through the third turbocharger 9 compressor 9b, and the third supercharge pipe 9 on the rear end side of the third turbocharger 9 compressor 9b 23) is supplied to the inter cooler (37).

상기 인터 쿨러(37)를 통과한 과급 공기는 공급관(25)을 통해 흡기 매니 폴드(미도시)로 공급된다.The supercharged air that has passed through the inter cooler 37 is supplied to the intake manifold (not shown) through the supply pipe 25.

그리고, 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a) 후단 측에서 배출되는 배기 가스는 제1,2 배기 파이프(27,29)를 통해 배기 되고, 제1 배기 촉매 컨버터(33)를 거치며 정화된 상태로 배출된다.Then, the exhaust gas discharged from the rear end side of the turbines 5a and 7a of the first and second turbochargers 5 and 7 is exhausted through the first and second exhaust pipes 27 and 29, and the first exhaust catalytic converter It is discharged in a purified state through (33).

한편, 도 4에서와 같이 상기 엔진(1)의 회전수가 고속 영역인 경우, 상기 제어부(41)는 제어 밸브(39)에 제어 신호를 인가하여, 분기관(13)을 개방시킨다(S21단계).Meanwhile, as shown in FIG. 4, when the rotation speed of the engine 1 is a high-speed region, the control unit 41 applies a control signal to the control valve 39 to open the branch pipe 13 (step S21). .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 엔진(1)의 고속 영역에서 상기 제어 밸브(39)를 개방하여 제1,2 터보 차저(5,7) 및 제3 터보 차저(9)를 동시에 구동시킬 수 있다(S22단계).Accordingly, in the embodiment of the present invention, the first and second turbochargers 5 and 7 and the third turbocharger 9 can be driven simultaneously by opening the control valve 39 in the high-speed region of the engine 1. (Step S22).

도 6은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템에 있어 엔진의 고속 영역에서 배기 가스와 과급 공기의 흐름을 나타낸 개략도이다.6 is a schematic diagram showing the flow of exhaust gas and supercharged air in a high-speed region of an engine in a three-stage turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 엔진(1)에서 배기되는 배기 가스는 배기 매니 폴드(3)를 통해 배기관(11)으로 배기된다.Referring to FIG. 6, the exhaust gas exhausted from the engine 1 is exhausted to the exhaust pipe 11 through the exhaust manifold 3.

이때, 상기 제어 밸브(39)는 제어부(41)의 제어 신호를 통해 개방되어 분기관(13)을 개방시킨 상태에 있으므로, 배기 가스는 배기관(11) 및 분기관(13)을 통해 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a) 및 제3 터보 차저(9)의 터빈(9a) 전단 측으로 공급된다. At this time, since the control valve 39 is opened through the control signal of the control unit 41 to open the branch pipe 13, the exhaust gas is first, through the exhaust pipe 11 and the branch pipe 13, It is supplied to the turbine 5a, 7a of the 2 turbochargers 5, 7 and to the front end of the turbine 9a of the 3rd turbocharger 9.

그러면, 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a)과 제3 터보 차저(9)의 터빈(9a)은 공급된 배기 가스를 통해 구동된다.Then, the turbines 5a and 7a of the first and second turbochargers 5 and 7 and the turbine 9a of the third turbocharger 9 are driven through the supplied exhaust gas.

상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a)에 대한 구동은 위에서 상세히 설명하였으므로 하기에서는 상세한 설명을 생략한다.Since the driving of the first and second turbochargers 5 and 7 to the turbines 5a and 7a has been described in detail above, a detailed description thereof will be omitted below.

상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 압축기(5b,7b)에 의해 고압으로 압축된 과급 공기는 제1,2 과급관(17,19)를 경유하여 압축기(9b) 전단 측의 과급 합류관(21)으로 합류되며, 제3 터보 차저(9)의 압축기(9b)는 과급 공기를 재 과급 시킨 후 제3 과급관(23)을 통해 인터 쿨러(37)로 공급한다.The supercharged air compressed at high pressure by the compressors 5b and 7b of the first and second turbochargers 5 and 7 via the first and second supercharged pipes 17 and 19 is supercharged at the front end of the compressor 9b. It is joined to the confluence pipe 21, and the compressor 9b of the third turbocharger 9 recharges the supercharged air and then supplies it to the inter cooler 37 through the third supercharge pipe 23.

상기 인터 쿨러(37)를 통과한 과급 공기는 공급관(25)을 통해 흡기 매니 폴드(미도시)로 공급된다.The supercharged air that has passed through the inter cooler 37 is supplied to the intake manifold (not shown) through the supply pipe 25.

한편, 상기 제1,2 터보 차저(5,7)의 터빈(5a,7a) 후단 측에서 배출되는 배기 가스는 제1,2 배기 파이프(27,29)를 통해 배기 되고, 제1 배기 촉매 컨버터(33)를 거치며 정화된 상태로 배출된다.Meanwhile, the exhaust gas discharged from the rear end side of the turbines 5a and 7a of the first and second turbochargers 5 and 7 is exhausted through the first and second exhaust pipes 27 and 29, and the first exhaust catalytic converter It is discharged in a purified state through (33).

또한, 상기 제3 터보 차저(9) 터빈(9a) 후단 측에서 배출되는 배기 가스는 제3 배기 파이프(31)를 통해 배기 되고, 제2 배기 촉매 컨버터(35)를 거치며 정화된 상태로 배출된다.In addition, the exhaust gas discharged from the rear end of the turbine 9a of the third turbocharger 9 is exhausted through the third exhaust pipe 31 and discharged in a purified state through the second exhaust catalytic converter 35. .

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 3단 터보 차저 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 상기 엔진(1)에 3단의 터보 차저를 장착하여, 엔진(1)의 저속 영역에서는 제1,2 터보 차저(5,7)를 구동시켜 저속 영역에서 분사 연료의 연소에 필요한 적절한 과급 공기를 공급함으로써 엔진(1)의 토크를 높여 저속 터보 랙을 개선할 수 있으며, 엔진(1)의 고속 영역에서는 제1,2 터보 차저(5,7) 및 제3 터보 차저(9)를 동시에 구동시켜 고속 영역에서 분사 연료의 연소에 필요한 적절한 과급 공기를 공급함으로써 엔진(1)의 토크를 높여 고속 터보 랙을 개선할 수 있다.As described so far, according to the three-stage turbocharger system and the control method according to the embodiment of the present invention, the engine 1 is equipped with a three-stage turbocharger, and in the low-speed region of the engine 1, the first, 2 By driving the turbochargers (5, 7) to supply the appropriate supercharged air necessary for combustion of the injected fuel in the low-speed region, the torque of the engine (1) can be increased to improve the low-speed turbo rack, and the high-speed region of the engine (1) In the high-speed turbo rack by increasing the torque of the engine (1) by driving the first and second turbo chargers (5, 7) and the third turbo charger (9) at the same time to supply the appropriate supercharged air necessary for combustion of the injected fuel in the high-speed region Can improve.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는, 엔진(1)의 저속 영역에서 배기 되는 배기 가스는 제1 배기 촉매 컨버터(33)를 통해 배출하고, 엔진(1)의 고속 영역에서는 배기되는 배기 가스는 제1 배기 촉매 컨버터(33) 및 제2 배기 촉매 컨버터(35)를 통해 각각 분리하여 배출함으로써 배기 가스의 빠른 촉매 활성화가 가능하여 최근 강화되고 있는 배기 규제에 효과적인 대응이 가능하다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, the exhaust gas exhausted in the low-speed region of the engine 1 is discharged through the first exhaust catalytic converter 33, and the exhaust gas exhausted in the high-speed region of the engine 1 is excluded. By separately discharging through the first exhaust catalytic converter 33 and the second exhaust catalytic converter 35, rapid catalytic activation of the exhaust gas is possible, so that it is possible to effectively respond to the recently strengthened exhaust regulations.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art to understand the technical spirit of the present invention, within the scope of the same technical spirit, components Other embodiments can be easily proposed by adding, changing, deleting, adding, or the like, but it will also be said to fall within the scope of the present invention.

1: 엔진 3: 배기 매니 폴드
5: 제1 터보 차저 7: 제2 터보 차저
5a: 터빈 7a: 터빈
5b: 압축기 7b: 압축기
9: 제3 터보 차저 11: 배기관
9a: 터빈 13: 분기관
9b: 압축기 15: 흡기관
17: 제1 과급관 19: 제2 과급관
21: 과급 합류관 23: 제3 과급관
25: 공급관 27: 제1 배기 파이프
29: 제2 배기 파이프 31: 제3 배기 파이프
33 : 제1 배기 촉매 컨버터 35: 제2 배기 촉매 컨버터
37: 인터 쿨러 39:제어 밸브
41: 제어부 43: RPM 검출센서1: engine 3: exhaust manifold
5: 1st turbocharger 7: 2nd turbocharger
5a: turbine 7a: turbine
5b: Compressor 7b: Compressor
9: third turbocharger 11: exhaust pipe
9a: turbine 13: branch pipe
9b: compressor 15: intake pipe
17: first supercharger 19: second supercharger
21: supercharger confluence 23: third supercharger
25: supply pipe 27: first exhaust pipe
29: second exhaust pipe 31: third exhaust pipe
33: first exhaust catalytic converter 35: second exhaust catalytic converter
37: inter cooler 39: control valve
41: control unit 43: RPM detection sensor

Claims (11)

엔진의 배기 매니 폴드와 흡기 매니 폴드에 각각 연결되며, 상기 엔진에서 발생하는 배기 가스를 통해 각각의 터빈이 구동되도록 상기 터빈 전단 측과 상기 배기 매니 폴드의 양측이 배기관을 통해 각각 연결된 제1,2 터보 차저;
상기 배기관에 각각 연결되는 분기관을 통해 터빈 전단 측과 배기 매니 폴드를 연결하는 제3 터보 차저;
상기 분기관을 폐쇄하여 상기 배기관 측에만 배기 가스를 공급하고, 상기 분기관을 개방하여 상기 배기관 및 분기관에 동시에 배기 가스를 공급하도록 상기 분기관에 설치되는 제어 밸브; 및
상기 제어 밸브를 폐쇄하여 상기 제1,2 터보 차저 만을 구동시키며, 상기 제어 밸브를 개방하여 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저가 동시에 구동되도록 상기 엔진의 회전수에 따라 상기 제어 밸브를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측은 제1 배기 촉매 컨버터와 연결되고, 상기 제3 터보 차저의 터빈 후단 측은 제2 배기 촉매 컨버터와 연결되되,
상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측에 각각 연결되는 제1,2 배기 파이프와, 상기 제3 터보 차저의 후단 측에 연결되는 제3 배기 파이프를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 배기 파이프는 상호 연결되고 상기 제1 배기 촉매 컨버터와 연결되며, 상기 제3 배기 파이프는 상기 제2 배기 촉매 컨버터와 연결되는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템.First and second connected to the exhaust manifold and the intake manifold of the engine, and both sides of the front end of the turbine and the exhaust manifold are respectively connected through an exhaust pipe so that each turbine is driven through exhaust gas generated from the engine. Turbocharger;
A third turbocharger connecting the front end of the turbine and the exhaust manifold through branch pipes respectively connected to the exhaust pipes;
A control valve installed in the branch pipe to close the branch pipe to supply exhaust gas only to the exhaust pipe side, and to open the branch pipe to simultaneously supply exhaust gas to the exhaust pipe and branch pipe; And
The control valve is closed to drive only the first and second turbochargers, and the control valve is opened to operate the first and second turbochargers and the third turbocharger so that the first and second turbochargers are driven at the same time. Control unit for controlling; includes,
The turbine rear end side of the first and second turbochargers is connected to a first exhaust catalytic converter, and the turbine rear end side of the third turbocharger is connected to a second exhaust catalytic converter,
The first and second exhaust pipes respectively connected to the rear end side of the turbine of the first and second turbochargers, and the third exhaust pipes connected to the rear end side of the third turbocharger, the first and second exhausts A pipe is interconnected and connected to the first exhaust catalytic converter, and the third exhaust pipe is connected to the second exhaust catalytic converter. 제1항에 있어서,
상기 제1,2 터보 차저의 압축기 후단 측에 각각 연결되는 제1,2 과급관;
상기 제1,2 터보 차저의 제1,2 과급관을 서로 연결하며, 상기 제3 터보 차저의 압축기 전단 측과 연결되는 과급 합류관; 및
상기 제3 터보 차저의 압축기 후단 측에 연결되는 제3 과급관
을 포함하는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템.According to claim 1,
First and second supercharging pipes respectively connected to rear ends of the compressors of the first and second turbochargers;
A supercharged confluence pipe connecting the first and second turbocharger pipes of the first and second turbochargers to each other and connected to the front end side of the compressor of the third turbocharger; And
A third turbocharger connected to the rear end side of the compressor of the third turbocharger
Three-stage turbocharger system comprising a. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 엔진의 저속 회전 시, 상기 제어 밸브를 폐쇄하여, 상기 제1,2 터보 차저 만을 구동시키는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템.According to claim 1,
The control unit,
When the engine rotates at a low speed, the control valve is closed to drive only the first and second turbochargers. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 엔진의 고속 회전 시, 상기 제어 밸브를 개방하여 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저를 동시에 구동시키는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템.According to claim 1,
The control unit,
When the engine rotates at a high speed, a three-stage turbocharger system, characterized in that the control valve is opened to drive the first and second turbochargers and the third turbocharger simultaneously. 청구항 1의 3단 터보 처저 시스템을 제어하기 위한 것으로,
(a) RPM 검출센서를 통해 엔진의 회전수를 검출하여 엔진 회전수가 저속 영역 및 고속 영역인지를 판단하고,
(b) 상기 엔진 회전수가 저속 영역인 것으로 판단되면, 배기 매니 폴드와 제1,2 터보 차저를 연결하는 배기관에서 분기되어 상기 배기 매니 폴드와 제3 터보 차저를 연결하는 분기관 상의 제어 밸브를 폐쇄시키며 제1,2 터보 차저 만을 구동시키고,
(c) 상기 엔진 회전수가 고속 영역인 것으로 판단되면, 상기 제어 밸브를 개방시키며 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저를 동시에 구동시키는 과정을 포함하고,
상기 (c)과정에서는, 상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측에서 배기되는 배기 가스를 상기 제1,2 터보 차저와 연결된 제1 배기 촉매 컨버터를 통해 외부로 배출하며, 상기 제3 터보 차저의 터빈 후단 측에서 배기되는 배기 가스를 제3 터보 차저와 연결된 제2 배기 촉매 컨버터를 통해 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템의 제어 방법.To control the three-stage turbo sagging system of claim 1,
(a) The engine speed is detected through the RPM detection sensor to determine whether the engine speed is low speed or high speed,
(b) When it is determined that the engine speed is in the low-speed region, the control valve on the branch pipe connecting the exhaust manifold and the third turbocharger is branched from the exhaust pipe connecting the exhaust manifold and the first and second turbochargers. To drive only the first and second turbochargers,
(c) when it is determined that the engine speed is a high-speed region, opening the control valve and simultaneously driving the first and second turbochargers and the third turbocharger,
In the process (c), the exhaust gas exhausted from the turbine rear end side of the first and second turbochargers is discharged to the outside through a first exhaust catalytic converter connected to the first and second turbochargers, and the third turbocharger Control method of a three-stage turbocharger system, characterized in that the exhaust gas exhausted from the rear end of the turbine is discharged to the outside through a second exhaust catalytic converter connected to the third turbocharger. 제7항에 있어서,
상기 (b)과정에서는,
상기 제어 밸브를 폐쇄 시켜, 상기 분기관으로 배기 가스 공급을 차단하고 상기 배기관 측에만 배기 가스를 공급하여 상기 제1,2 터보 차저 만을 구동시키는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템의 제어방법.The method of claim 7,
In the step (b),
A method of controlling a three-stage turbocharger system, characterized in that by closing the control valve, the supply of exhaust gas to the branch pipe is blocked and only the first and second turbochargers are driven by supplying exhaust gas only to the exhaust pipe side. 제7항에 있어서,
상기 (c)과정에서는,
상기 제어 밸브를 개방시켜, 상기 배기관 및 분기관으로 배기 가스를 공급 하여 상기 제1,2 터보 차저 및 제3 터보 차저를 동시에 구동시키는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템의 제어방법.The method of claim 7,
In step (c),
A control method of a three-stage turbocharger system, characterized in that the first and second turbochargers and the third turbocharger are simultaneously driven by opening the control valve and supplying exhaust gas to the exhaust pipe and the branch pipe. 제8항에 있어서,
상기 (b)과정에서는,
상기 제1,2 터보 차저의 터빈 후단 측에서 배기되는 배기 가스를 상기 제1,2 터보 차저와 연결된 제1 배기 촉매 컨버터를 통해 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 3단 터보 차저 시스템의 제어방법.The method of claim 8,
In the step (b),
Method of controlling a three-stage turbocharger system characterized in that the exhaust gas exhausted from the rear end side of the turbine of the first and second turbochargers is discharged to the outside through a first exhaust catalytic converter connected to the first and second turbochargers. 삭제delete
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008106728A (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Fuji Heavy Ind Ltd Multi-stage supercharging system for reciprocating engine
JP2013231412A (en) * 2012-05-01 2013-11-14 Isuzu Motors Ltd Diesel engine
JP2014076783A (en) * 2012-10-12 2014-05-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hull resistance reduction system and hull resistance reduction method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006061345A1 (en) * 2006-10-26 2008-04-30 Robert Bosch Gmbh Registeraufladeeinrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008106728A (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Fuji Heavy Ind Ltd Multi-stage supercharging system for reciprocating engine
JP2013231412A (en) * 2012-05-01 2013-11-14 Isuzu Motors Ltd Diesel engine
JP2014076783A (en) * 2012-10-12 2014-05-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hull resistance reduction system and hull resistance reduction method

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