KR19980702024A - 과급내연기관 - Google Patents

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KR19980702024A
KR19980702024A KR1019970705419A KR19970705419A KR19980702024A KR 19980702024 A KR19980702024 A KR 19980702024A KR 1019970705419 A KR1019970705419 A KR 1019970705419A KR 19970705419 A KR19970705419 A KR 19970705419A KR 19980702024 A KR19980702024 A KR 19980702024A
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ambient air
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engine
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KR1019970705419A
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그레고리 브루스 벨
스티븐 라인하드 말스
Original Assignee
케네스 필립 시버
오비탈 엔진 캄파니(오스트레일리아) 피티와이 리미티드
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Publication date
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Abstract

내연 기관용(5) 블로어 소기식 장치는 기관(5)에 공기를 공급하기 위한 블로어(10), 바이패스 공기 흐름의 가변적인 비를 제공하기 위해 블로어(10)의 출구 측으로부터 블로어의 입구 측으로 바이패스 공기 흐름을 조절하기 위한 바이패스 밸브(15) 및 블로어(10)에 대해 주위 공기의 유량을 조절하기 위한 주위 공기 밸브(14)를 포함하며, 여기서, 바이패스 밸브(15) 및 주위 공기 밸브(14)에 의한 조절은 블로어(10)에 대한 흡입 공기 공급의 압력을 제어하고, 바이패스 밸브(15) 및 주위 공기 밸브(14)는 독립적으로 제어된다. 이러한 2 밸브 모두는, 공기의 적합한 양이 기관(5)의 전체 작동 체계(regime)에 걸쳐 어떤 부하점에도 공급되도록 기관(5)에 대한 공기 흐름이 제어될 수 있도록 하는 것을 확실히 보장해 준다. 또한, 2 밸브는 모두, 기관 배기 시스템(6)으로부터 다시 공기 흡입 시스템(11)내로의 효과적인 배기 가스 재순환(EGR)이 특히 아이들 및 저부하 조건에서 기관(5) 작동 범위 전반에 걸쳐 달성될 수 있도록 하는 것을 확실히 해준다.

Description

과급내연기관
블로어 소기 기관, 특히 블로어가 기관 속도에 정비례하는 속도로 구동되는 양변위형 블로어가 합체된 기관에 있어서, 아이들(idle) 및 부분 부하에서 블로어에 의한 공기 공급비는 전형적으로 기관의 요구조건을 실질적으로 초과하며, 이와 관련하여, 이는 그와 같은 기관 부하에서 블로어로부터 공기 출력을 블로어 입구로 다시 재순환시키기 위해 제공하는 것으로 공지되어 있다. 이것은 전형적인 바이패스(bypass) 밸브에 의해 제어되는 바이패스 회로를 사용하여 달성되며, 이러한 바이패스 밸브는, 일반적으로 블로어로부터 대부분의 공기 출력의 재순환을 허용하기 위해 완전히 개방되거나 블로어로부터 공기 출력의 그와 같은 어떠한 재순환도 방지하기 위해 완전히 폐쇄되는 온-오프(on-off) 밸브이다. 이러한 바이패스 장치는 블로어로부터 공기 출력의 제어가 그 출력의 스로틀링에 의해서 달성되는 시스템과 특히 비교해 볼 때, 블로어를 작동시키는데 필요한 총 에너지가 감소된다는 이점을 가진다.
그러나, 낮은 기관 부하에서, 바이패스 또는 재순환 루프(recycling loop)의 압력 강하는 전형적으로 기관을 통한 압력 강하보다 더 높다. 따라서, 일반적으로 바이패스 회로를 통하는 것보다 기관을 통한 낮은 압력 강하가 기관에 전달되는 그와 같은 부하에서 기관에 의해 요구되는 것 보다 더 많은 공기를 요하도록 하기 때문에 그와 같은 바이패스 장치는 아이들 및 낮은 부하에서 기관으로의 공기 흐름을 만족스럽게 제어하지 못한다. 따라서, 바이패스 또는 재순환 루프에서 존재하는 흐름 제한을 극복하기 위해, 약한 진공 또는 낮은 압력이 블로어의 상류에서 생성되지 않는다면 요구되는 것보다 더 많은 공기가 여전히 그와 같은 저부하에서 기관에 공급될 가능성이 있다.
또한, 블로어의 상류에서의 그와 같은 제한이 없으면, 배기가스 방출 제어의 목적상 흡입 시스템내로 소요 수준의 배기가스를 압력시키는 것과 관련된 다소의 어려움이 존재할 수 있다. 이와 관련하여 또한 널리 공지된 바와 같이 소요 수준의 방출제어를 달성하기 위해 어떤 상황에서는 특히 저부하 작동중에 기관의 연소실내의 연료 및 공기 혼합물에서 고비율의 배기가스를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 소기식 내연기관에 관한 것으로서, 특히 블로어(blower) 등에 의해 소기가 이루어지는 기관에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 2행정 사이클 기관 및 특히 직접 분사식 2행정 사이클 기관에 적용할 수 있다.
도 1은 블로어 및 제어 시스템을 합체한 기관의 개략도.
따라서, 본 발명의 목적은 공기를 공급하는 블로어를 구동시키는데 요구되는 총 에너지를 감소시킬 수 있으며, 또 기관의 전 부하 범위에 걸쳐 특히 아이들 및 저·중 부하에서도 기관에 대한 공기 유량의 효율적인 제어를 해주는 소기식 기관에 대한 공기 흐름을 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 특히 저·중 부하에서도 기관에 대한 효과적인 배기 가스 재순환을 제공하기 위한 능력을 개선시키거나 적어도 유지시키면서 기관에 대한 공기 유량을 효과적으로 제어하는 것이다.
이러한 목적의 관점에서, 공기를 공급하기 위한 블로어와, 블로어의 배출구측으로부터 그 입구측으로의 바이패스 공기를 흐르게 하기 위한 바이패스 수단을 갖는 초기식 내연기관에 대한 공기 공급을 제어하는 방법이 제공되며, 이 방법은 바이패스를 통한 가변적인 공기 유량을 제공하기 위해 바이패스 수단을 통한 바이패스 공기 흐름을 조절하는 것과, 블로어에 대한 주위 공기의 흐름을 조절하는 것을 포함함으로써 블로어로의 흡입 공기 공급의 압력을 조절하게 된다.
편리하게는, 바이패스 공기 흐름 및 블로어에 대한 주위 공기의 흐름은, 적어도 기관이 아이들 및/또는 저부하에서 작동할 때 기관에 대한 공기 공급을 제어하기 위해 조절된다.
바람직하게는, 블로어에 대한 주위 공기의 흐름은, 또한 블로어에 가변적인 비의 주위 공기 흐름을 제공하기 위해 조절된다.
바이패스 공기 유량 및 블로어에 대한 주위 공기의 유량은 바람직하게는 독립적으로 제어된다.
이들 두가지 제어는, 블로어의 전체 능력 요구조건이 최소화될 수 있도록 기관에 대한 공기 흐름이 기관의 어떠한 부하의 점에 대해서도 적합하게 제어될 수 있게 확실히 해준다. 게다가, 상기 두 제어의 복합 효과는 소요수준의 배기 가스가 기관을 통해 재순환될 수 있는 보다 유리한 환경의 제공을 가능케 한다. 즉, 블로어로 흡입 공기의 압력은, 기관 배기 시스템으로부터 공기 흡입 시스템내로 소요 수준의 배기 가스 재순환(EGR, exhaust gas recirculation)을 달성하는 수준에서, 특히, 상기 EGR이 배기 방출물을 제어하기 위해 통상 사용되는 아이들 및 저부하에서 유지될 수 있다. 이것은 블로어 대한 주위 공기의 유량을 조절함으로써 주로 달성되고, 보다 낮은 수준으로 바이패스 공기 유량을 조절함으로써 달성되어, 그 결과 블로어의 상류에서 저압이 형성되어 EGR용으로 존재하는데 보다 유리한 조건이 된다. 또한 여전히 블로어의 배출구 측으로부터 충분한 공기를 바이패싱(bypassing)시킴은 블로어에 대한 하중을 경감시켜, 그 결과 기관이 이의 최대 능력 또는 그 부근에서 작동되는 블로어를 필요로 하지 않는 부하점에서 너무 많은 공기를 공급하지 않게 된다. 이에 따라, 이것은 블로어 의해 전달된 공기의 과도한 과열을 피하게 해 준다.
편리하게는, 블로어로부터 공기 출력의 바이패스 비를 제어하기 위해 밸브가 제공되며, 이 밸브는 바이패스 공기의 가변 비를 위해 제공되도록 되어 있다. 편리하게는, 예를 들어, 기관에 대해 주위 공기 흐름을 측정하는 공기 흐름 측정기로부터 기관의 작동 조건을 나타내는 입력을 받는 전자 제어 유니트에 의해 바이패스 밸브가 제어된다. 블로어에 대한 주위 공기 유량의 제어는, 가속기 또는 차량의 스로틀 페달에 의해 작동되는 스로틀 밸브와 같은 구동 입력에 따라 작동되는 밸브에 의해 양호하게 이루어진다. 그러나 각 밸브에 대한 다른 제어 장치도 예견된다. 예를 들어 양 밸브가 전자제어 유니트에 의해서 제어될 수 있으며, 이 유니트에서 바이패스 밸브가 공기 흐름 측정기에 의해 측정된 바와 같은 주위 공기 흐름을 기준으로 하여 초기에 제어되고 또 주위 공기 밸브가 여기에 주 입력으로서 스로틀 또는 페달 위치를 적합한 검사(look-up) 테이블에서 맵 위치에 의해 제어된다. 또 다른 방법으로서, 이 구성은 역으로 될 수 있으며 즉, 바이패스 밸브가 스로틀 또는 페달 위치의 함수로서 선택된 맵 위치에 의해 제어되고 또 주위 공기 밸브가 측정된 주위 공기 흐름을 기준으로 하여 제어된다.
아이들에서 바이패스 밸브와 주위 공기 밸브의 위치의 전형적인 관계를 보면 주위 공기 밸브가 실질적으로 완전히 폐쇄되는 동안 블로어로부터 공기 출력의 약 90%가 바이패스를 통해 블로어의 흡입구로 되돌아 가도록 되어 있다. 바이패스 덕트를 통한 공기 유량의 양호한 제어와 따라서 보다 양호한 전체 기관 공기 흐름 제어를 제공하기 위해 이러한 부하 조건에서 바이패스 밸브가 단지 50% 만이 개방된다는 점에 유의한다. 경 부하 조건하에서, 기관에 대한 양호한 공기 흐름 제어를 유지하는 동안 바이패스 밸브는 가능한 개방되고 주위 공기 밸브는 실질적으로 거의 폐쇠되며, 한편 완전 또는 고부하 조건에서는 바이패스 밸브는 전형적으로 완전히 폐쇠되고 주위 공기 밸브는 완전히 개방된다. 주위 공기 밸브는 바이패스 밸브와 비교하여 공기 흐름 제어 시스템상에 보다 작은 제어가 제공되도록 구성되며, 이 주위 공기 밸브는 바이패스 밸브에 의한 더욱 정확한 공기 흐름 제어용 블로어의 상류에서 제한을 생성시키기 위해 그리고 특히 아이들 및 저부하에서 목적한 바와 같이 배기 가스의 흐름을 블로어의 상류점까지 가능하게 하는 보다 유리한 조건을 제공하기 위해 필수적으로 제공된다. 이와 관련하여 전형적으로 제공되는 제한은 블로어의 상류와 주위 공기 밸브의 바로 하류에서의 바람직한 저압형성에 기여한다.
또한, 바이패스 밸브와 주위 공기 밸브 위치의 관계로 인해 배기 방출 제어 조절용으로 사용되는 EGR의 수준 또는 양을 원하는 대로 변화될 수 있도록 설계된다. 즉, 바이패스 밸브 및 주위 공기 밸브 위치의 여러가지 상이한 구성에 대해, 주위 공기 밸브의 하류 바로 그 점에 대한 배기 가스의 상이한 유량이 가능하다. 예를 들면, 바이패스를 통한 특정 공기 유량에 대해 그리고 블로어에 대한 특정 합성 공기 유량을 위해 바이패스와 주위 공기 밸브 위치의 어떤 조합이 제공된다. 바이패스 및 주위 공기 밸브 위치의 두번째 조합은 블로어에 대한 유사한 합성 공기 유량을 초래할 수 있지만 전형적으로는 바이패스 및 주위 공기 밸브를 통해 상이한 공기 유량을 위해 제공된다. 배기 가스는 주위 공기 밸브의 하류 및 바이패스와 주 공기 흡입 덕트와의 전달 점의 상류 바로 그점에 대한 흡입인 경우, 상이한 낮은 압력은 주위 공기 및 바이패스 밸브의 이전 위치의 경우 보다는 주위 공기 밸브의 바로 하류에 존재할 수 있다. 따라서, 블로어가 이전의 밸브 위치 설정시와 동일한 공기 유량을 수용하지만, 상이한 비의 배기 가스가 블로어의 상류점에 전달될 수 있다. 이와 관련하여, 다양한 진공 센서는, 충분히 낮은 압력 또는 진공이 EGR 목적으로 블로어의 상류에 확실히 존재하도록 바이패스 밸브 및 주위 공기 밸브를 제어하기 위한 주 입력이 되도록 장치될 수 있다.
이는 전형적으로 주위 공기 밸브가 완전히 밀폐될 경우, 공기 흐름 제어 시스템의 효과적이고 정확한 작동을 가능하게 하기 위해서 최소량의 주위공기가 밸브를 통과할 수 있도록 주위 공기 밸브가 구성되는 것에 유의하여야 한다. 특히, 이러한 공기의 최소량은 전형적으로 블로어에 의해 주위 공기 밸브의 기관 측에 발생되는 저압 또는 약한 진공을 최소가 되도록 요구되는 양이며, 그러기 위해 기관에 대해 적합한 공기 흐름을 제어할 수 있고, 특히 아이들 및 저부하에서 블로어와 상류측을 통해 기관으로 배기 가스의 흐름을 가능하게 하는 유리한 환경을 형성시키기에 충분하여야 한다. 이러한 주위 공기의 최소량은, 예를 들면, 편리하게는 상기 공기 흡입시스템에서 사용된 표준 버터플라이형 밸브에서 하나 이상의 오리피스(orifices) 또는 슬릿(slits)에 의해 제공되거나 완전히 폐쇄되는 경우 표준 버터플라이형 밸브가 위치된 덕트의 내부 프로파일(internal profile) 또는 주계를 밀접하게 정합하지 못하는 블레이드를 갖는 버터플라이 밸브의 제공으로 제공될 수 있다. 또한 주위 공기 밸브는 완전히 폐쇄되지 않도록 단순하게 구성될 수 있다. 주위 공기 밸브를 통해 흐를 수 있는 주위 공기의 최소량에 의해 주위 공기 밸브의 기관측에 생성되는 낮은 압력의 부분적 또는 약간의 최소화는, 주위 공기 밸브가 주위 공기 밸브를 통한 주위 공기의 기관으로의 흐름을 완전하게 방지하는 경우에 해당하는 부근 진공에 대하여 작동된다면 블로어가 비효율적으로 작동하지 않도록 보장해 준다.
또한 본 발명에 의해, 기관으로 공기를 공급하기 위한 블로어, 블로어의 출구 측으로부터 블로어의 흡입구 측으로 바이패스 공기 흐름을 조절하여 바이패스 공기의 가변적인 유량을 제공하기 위한 바이패스 공기 제어 수단 및 블로어에 대한 주위 공기의 유량을 제어하기 위한 주위 공기 제어 수단을 포함하는 내연기관용 블로어 소기(scavenging) 장치가 제공되고, 여기서 상기 바이패스 공기 제어 수단과 상기 주위 공기 제어 수단에 의한 상기 조절이 블로어에 대한 흡입 공기 공급의 압력을 제어하게 된다.
바이패스 공기 제어 수단이 바이패스 회로 또는 루프를 통해 가변의 공기유량을 제공하기 때문에 바이패스 공기 제어 수단은 완전히 개방되거나 완전히 폐쇄되는 바이패스 루프를 단순히 제공하는 어떤 선행기술 시스템과 대조하여 바이패스 공기 유량의 보다 양호한 제어를 제공할 수 있다. 유사하게 주위 공기 제어 수단 역시 블로어에 대한 주위 공기의 가변적인 유량을 양호하게 제공할 수 있다.
바람직하게는 바이패스 공기 조절 수단 및 주위 공기 조절 수단은 기관 작동 조건에 응하여 블로어에 대한 흡입 공기 공급의 압력을 제어하기 위해 상호작용한다.
편리하게는, 바이패스 공기 제어 수단은 기관 부하와 같은 기관의 작동 조건을 나타내는 입력을 받아들이는 전자 제어 유니트에 의해 제어된다. 전형적으로 주위 공기 흐름을 조절하기 위한 주위 공기 제어 수단은 차량 스로틀(vehicle throttle) 또는 페달 위치(pedal position)에 의해 나타내는 것과 같은 구동 부하 요구에 응하여 작동된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 각 밸브용 다른 제어 구성도 또한 예견된다.
공기 흐름 그리고 블로어의 작동을 제어하는 상기 방법 및 장치는, 기관의 전체 작동 체계에 걸친 어떠한 부하점에서도, 특히 고부하 작동과 비교하여 공기 요구조건이 그렇게 높지 않는 저·중 부하에서 적절한 양의 공기가 기관으로 전달되는 것을 확실하게 해준다. 이것은 블로어의 전체 동력 요구조건을 최소화한다. 즉, 바이패스 밸브를 통해 출력 공기를 바이패싱시킴으로써 블로어의 동력 소비는, 예를 들면 블로어로부터의 공기 출력이 단지 스로틀되는 장치와 비교할때 보다도 더 낮다. 또한, 상술한 방법은, 효과적인 배기 가스 재순환이 기관의 작동 범위 전반에 걸쳐 특히 아이들 및 저부하 조건에서 달성될 수 있도록 확실이 해 준다. 게다가, 이 방법은, 예를 들어 주위 공기 밸브가 완전히 폐쇄될 때도 블로어가 어떠한 기관 부하점에서도 과부하 되지 않고, 과도하게 과열되지 않도록 확실히 해 준다.
이하, 본 발명의 한 실질적 구성이 첨부도면을 참조하여 기술하였다.
기관(5)은 통상의 구조인 촉매 배기 처리 수단(8)을 통해 기관 실린더와 배기 파이프(7)를 통하게 하는 배기 덕트(6)를 구비하는 일반적으로 통상 구조인 다-실린더 왕복 피스톤 기관이다. 각 실린더의 연소실은 그 연소 사이클에 대한 시간관계에서 각 연소실에 공기를 분배하는 공기 흡입 매니포울드(manifold)(9)와 통한다.
본 발명은 다-실린더 기관에 대해서 기술하고 있지만, 이는 단 실린더 기관에 동일하게 적용할 수 있음에 유의하여야 한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같은 기관(5)은 연료가 기관(5)의 연소실내로 직접 분사되는 다-실린더 2 행정 사이클 기관을 나타내기 위한 것임을 주목한다. 그러나, 블로어(10) 및 이의 제어시스템은 4 행정 사이클 기관, 또는 기관의 각 실린더에 대한 연료 입구 부위 또는 그와 가까운 위치에서 연료가 분사되는 기관, 특히 증화 충전물 또는 가변 변위 기관에 동일하게 적용시킬 수 있다. 즉, 블로어 및 이에 대한 제어시스템은 공기 공급과는 독립적으로 연료가 공급되는 기관에 제한되지 않는다. 동일하게는 본 발명은 불꽃-점화 및 압축-점화 기관 모두에 적용할 수 있다.
블로어(10)는 루츠(Roots) 블로어 등과 같은 양 변위 형이다. 블로어(10)는 주위 공기 덕트(12) 및 바이패스 덕트(13)에 연결된 흡입 덕트(11)을 통해 공기를 빨아들인다. 각각 부위 공기 및 흡입 덕트(11) 및 (12) 사이에 제어밸브(14)가 있다. 또다른 제어밸브(15)가 바이패스 덕트(13)에 위치한다. 주위 공기 덕트(12)는 공기 여과기 박스(16)으로부터 실질적으로 주위 압력에서 공기를 받아들인다.
주위 공기 덕트(12)로부터 흡입 덕트(11)까지의 공기 흐름은, 편리하게는 버터플라이형이지만 임의의 적합한 구조일 수 있는 밸브(14)에 의해 제어된다. 도시된 바와 같이, 밸브(14)는 버터플라이 형이며 스로틀 페달(33)을 통하는 것과 같은 구동자에 의해 작동되도록 배열된다. 밸브(14)는 폐쇄 위치시에도 공기의 제한된 흐름이 주위 공기 덕트(12)로부터 흡입 덕트(11)로 통과할 수 있도록 구성되어 있다. 이것은 도시된 밸브(14)와 관련하여 버터플라이 밸브(14)의 블레이드(19)에 있는 개구(18)의 제공으로 달성될 수 있다. 기관(5)이 아이들에서 작동할 시, 블로어(10)에 대한 공기 흐름이 기관(5)이 작동할 정도로 충분하도록 그리고 요구되는 경우 기관 배기 시스템으로부터 EGR 덕트(21) 및 EGR 제어 밸브(22)를 통해 배기 가스를 소요의 비율로 기관 연소실내로 재순환시키게 충분하도록 개구(18)의 크기가 정해진다. 한편 개구(18)는 오리피스 또는 슬릿의 형태일 수 있다. 흡입 덕트(11)를 통해 기관(5)으로 유입되는 전에 배기 가스를 냉각시킬 수 있도록 적합한 냉각 수단 또는 열교환기(23)가 제공될 수 있다.
개구(18)의 제공은, 흡입 덕트(11)내에 밸브(14)의 기관측에서 발생한 낮은 압력 또는 약간의 진공이 블로어(10)로의 공기 흐름 및 흡입 덕트(11)내로의 배기 가스 흐름 모두를 제어할 수 있게 최소화되는 것을 확실히 해준다. 특히 밸브(14)의 기관측에 약한 진공이 최소화는 바이패스 밸브(15)가 개방된 경우 공기가 바이패스 덕트(13)내로 흐르도록 하고 기관(5)내로 흐르지 않도록 하기 위하여 바이패스 덕트(13)내의 압력 강하를 허용가능한 수준으로 감소되도록 개구(18)의 크기가 선택되어야만 한다. 개구(18)의 총 면적은 밸브(14)를 통한 최대 흐름 면적의 40% 이하일 수 있고, 이후, 이러한 영역에 적합한 저압을 제공하기 위해 흡입 덕트(11)내로 너무 많은 공기가 흐를 가능성이 있다. 최소 면적은 최대 흐름 면적의 0%일 수 있으나, 상술한 바와 같이, 이것은 아마도 블로어(10)를 비효율적으로 작동시키고 과열시킬 수가 있다. 따라서, 최소 면적은 흡입 덕트(11) 내로 적절한 최소 공기 흐름을 제공하기에 충분하여야 한다. 이것은 블로어(10)가 과도하게 과열하지 않도록 확실히 해 준다.
바이패스 덕트(13)는 바이패스 제어 밸브(15)를 가지며, 이는 버터플라이형일 수 있고, 블로어(10)의 하류 또는 출구 측으로부터 블로어(10)의 상류 또는 입구측까지 바이패스된 공기의 유량을 제어하도록 작동될 수 있다. 제어 밸브(15)는 블레이드(20)를 포함하며 폐쇄 위치에서 바이패스 덕트(13)를 통하여 실질적으로 흐름이 없도록 구성된다.
바이패스 밸브(15)는 기관(5)내로의 적어도 주위 공기 흐름, 기관 속도, 스로틀 페달 위치(부하) 및 기관 온도와 관련된 입력(31)을 받아들이는 전자 제어 유니트(ECU, electronic control unit 30)에 의해 자동적으로 제어된다. 버터플라이 밸브(14)의 위치는 공지된 방법에서 케이블(34)를 통해 가속기 페달(33)의 위치에 응하여 변한다. 그러므로, 버터플라이 밸브(14)의 위치는 기관(5)에 걸리는 부하의 함수이며 이러한 위치는 또한 통상적으로 ECU(30)으로의 피드백 수단에 의해 결정될 수 있으며, 여기에 기관(5)상의 부하와 관련된 추가의 입력이 제공된다. 공기 흐름은 공기 여과기 박스(16)의 바로 하부에 이 주위 공기 덕트(12)에서 설치된 공기 흐름 측정기(32)에 의해 측정된다. 바이패스 밸브(15)는 원칙적으로 공기 흐름 측정기(32)에 의해 측정된 바와 같이 측정된 주위 공기흐름에 따라 제어된다. 기관(5)에 의해 요구된 공기 공급비가 높아지고 이로부터 어떠한 출력 공기도 바이패싱시킬 필요없이 블로어(10)에 의해 공급될 수 있기 때문에 기관(5)이 중·고부하 범위에서 작동할 때 ECU(30)는 밸브(15)를 폐쇄하도록 프로그램된다. 이러한 조건하에 블로어(10)의 충분한 공기 출력은 통상적으로 기관(5)에 의해 요구된다. 또한, 생성된 흡입 덕트(11)내의 준-대기 압력은 요구된 수준의 EGR을 기관(5)의 각 연소실내로 효과적으로 제공하기에 충분히 높다.
그러나, 기관(5)이 저부하 또는 아이들에서 작동하는 경우, 블로어(10)의 고압력 또는 전달측으로부터 흡입 공기 덕트(11)로 공기를 되돌려 블로어(10)을 통하여 재순환시키기 위해 ECU(30)는 바이패스 밸브(15)를 개방시키도록 프로그램 된다. 이러한 낮은 하중에서, 밸브(14)는 통상적으로 실질적으로 폐쇄되고 블로어(10) 그리고 기관(5)에 대한 공기 제어는 주로 바이패스 밸브(15)를 통한다. 공기의 바이패싱은 공기의 충분한 공급으로 블로어(10)를 작동 유지시키고, 또한, 기관(5)에 전달되는 공기는 과량이 아니다. 즉, 주위 공기 밸브(14)는, 필수적으로 공기가 기관(5)을 통과하는 것과는 달리 바이패스 덕트(13)를 통과하는 것이 보다 유리하게 되는 조건을 형성하는 블로어(10) 상류에서의 저압 또는 약한 진공을 생성하는 필수적인 역할을 한다.
또한 위에서 이전에 언급한 바와 같이, EGR 수단을 통해 기관(5)으로 상이한 수준의 배기 가스를 제공하기 위해 주위 공기 밸브(14) 및 바이패스 밸브(15)의 위치가 이용될 수 있다. 즉, 블로어(10)으로의 유사한 공기 유량에 대해 상이한 수준의 배기 가스가 기관(5)에의 연속 공급을 위해 흡입 덕트(11)내로 빨아들일 수 있다. 이것은 EGR 덕트(21)가 바이패스 덕트(13)과 흡입 덕트(11)와의 전달점 상류에서 흡입 덕트(11)와 연결되는 도 1을 생각해 보면 유추할 수 있다. 따라서, 블로어(10)에의 유사한 공기 유량을 제공하는 밸브(14) 및 (15)의 상이한 위치 설정으로부터, 상이한 수준의 낮은 압력이 주위 공기 밸브(14)의 바로 하류에 존재한다. 따라서 상이한 수준의 EGR이 방출 제어를 위해 사용될 수 있다.
당해분야의 전문가에 의해 이루어질 수 있는 변형 및 변화는 본 발명의 범위내에 있는 것으로 생각된다. 예를 들면, 주위 공기 밸브(14)는 차량 초크(vehicle choke)와 유사한 방법으로 스프링 장전식으로 될 수 있으며, 또한 단지 광범위한 개방 스로틀 또는 완전한 부하에서만 완전히 개방된 위치에서 이의 블레이드(19)를 유지시키는 기구를 포함할 수 있다. 이것은 예를 들면, 바이패스 밸브(15)의 블레이드(20)을 주위 공기 밸브(14)의 블레이드(19)를 연결하는 케이블과, 블레이드(20)에 도입된 로스트 모션(lost motion) 기구에 의해 달성될 수 있다. 작동에 있어서, 아이들 및 낮은 부하 작동에서 블레이드(19)는 완전히 폐쇄된 위치에 있는 한편, 블레이드(20)는 전형적으로 가능한 한 개방된다. 기관(5)이 낮은 부하으로부터 중간 및 고부하 작동까지 진행됨에 따라, 블레이드(20)은 완전히 폐쇄된 위치로 이동하기 시작한다. 이와 관련하여 초기 이동은 로스트 모션 기구가 이러한 운동을 담당하므로 블레이드(19)에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 전형적으로 고부하 작동으로 이동시키는 기관(5)에 상응하는 계속적인 이동은, 블레이드(20)를 완전히 폐쇄된 위치로 이동시키고 연결 케이블을 통해 블레이드(19)를 완전히 개방된 위치로 이동시킨다. 공기 밸브(14) 및 (15)를 작동시키기 위한 기타 기계식 또는 하이브리드 기계식/전자식 장치는 독립적으로 또는 결합하든 간에 본 발명의 범위내에 있는 것으로 간주된다.
내용 없음.

Claims (31)

  1. 공기를 공급하기 위한 블로어 및 블로어의 출구 측으로부터 블로어의 흡입측으로 바이패스 공기흐름을 허용하기 위한 바이패스 수단을 구비한 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법에 있어서,
    소기식 내연 기관을 통하는 공기 흐름의 다양한 비를 제공하기 위해 바이패스 수단 통해 바이패스 공기 흐름을 조절하는 공정과, 블로어에 대해 주위 공기 흐름을 조절하여 블로어에 대한 흡입 공기 공급 압력을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 기관에 대한 공기 공급은 기관이 아이들 또는 저부하에서 작동할 때 제어되는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 블로어에 대한 주위 공기의 흐름은 블로어에 다양한 비의 공기흐름을 제공하기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 블로어에 대한 바이패스 공기 유량 및 주위 공기 유량은 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 블로어에 대한 흡입 공기 공급 압력은 기관 작동 조건의 함수로서 제어되는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 기관이 고부하에서 작동되는 경우보다 아이들 또는 저부하에서 작동되는 경우 블로어에 의해 공급된 공기를 보다 큰 비로 바이패스시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 필요한 압력을 블로어의 상류에 발생시켜 배기 가스 유량이 제어되도록 블로어에 대한 주위 공기의 유량을 조절함으로써 블로어의 상류로 재순환된 배기 가스의 공급을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 필요한 압력을 블로어의 상류에 발생시켜 배기 가스 유량이 제어되도록 블로어에 대한 바이패스 공기 유량 및 주위 공기의 유량을 조절함으로써 블로어의 상류로 재순환된 배기 가스의 공급을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 블로어에 대해 전체 공기 유량을 유지시키면서 상이한 배기 가스 유량을 제공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 기관 작동 조건의 함수로서 바이패스 공기 유량 및 주위 공기 유량을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  11. 제1항에 있어서, 기관에 대해 주위 공기 흐름의 함수로서 우선적으로 바이패스 공기 유량을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 기관에 대한 작동기 부하 요구의 함수로서 주위 공기 유량을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 기관 작동중 블로어에 대해 최소 주위 공기 흐름을 유지시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  14. 제13항에 있어서, 최소 주위 공기 흐름은 블로어의 상류에서 필요한 압력을 발생시켜 블로어로의 배기 가스 재순환을 가능하게 하는데 필요한 최소량인 것을 특징으로 하는 소기식 내연기관에의 공기공급 제어방법.
  15. 기관에 공기를 공급하기 위한 블로어와, 블로어의 출구측으로부터 흡입 측으로 바이패스 공기 흐름을 조절함으로써 다양한 비의 바이패스 공기 흐름을 제공하는 바이패스 공기 제어 수단과, 블로어에 대해 주위 공기의 유량을 제어하기 위한 주위 공기 제어 수단을 포함하고,
    상기 바이패스 공기 제어 수단 및 주위 공기 제어 수단에 의한 조절은 블로어에 대한 흡입 공기 공급 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  16. 제15항에 있어서, 바이패스 공기 제어 수단 및 주위 공기 제어 수단은 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 바이패스 공기 제어 수단은 기관에 대해 공기 공급의 1차 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  18. 제15항, 제16항 또는 제17항에 있어서, 주위 공기 제어 수단은 아이들 또는 저부하 기관 운전 조건중 블로어의 상류에서 흐름 제한을 발생시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 바이패스 공기 조절 수단 및 주위 공기 조절 수단은 상호작용하여 기관 운전 조건에 응답하여 블로어에 대해 흡입 공기 공급 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 바이패스 공기 제어 수단은 다양한 비의 바이패스 공기를 제공하기 위해 바이패스 덕트 및 바이패스 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  21. 제20항에 있어서, 바이패스 밸브는 기관 작동 조건의 함수로서 전자 제어 유니트에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  22. 제21항에 있어서, 기관에 대한 주위 공기 유량을 측정하기 위한 유량계를 포함하고, 바이패스 밸브는 주위 공기 유량에 기초하여 우선적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 주위 공기 제어 수단은 블로어 대한 주위 공기 비를 조절하기 위한 주위 공기 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  24. 제23항에 있어서, 주위 공기 밸브는 다양한 비의 주위 공기 흐름을 블로어에 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 주위 공기 밸브는 기관에 대해 운전 부하 요구의 함수로서 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  26. 제23항, 제24항 또는 제25항에 있어서, 주위 공기 밸브는 차량 스로틀 또는 페달 위치의 함수로서 전자 제어 유니트에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  27. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 주위 공기 밸브는 버터플라이 형이고 상기 밸브를 통하는 오리피스 또는 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 완전히 폐쇄된 위치에 있을 때에도 블로어로 주위 공기가 최소로 흐를 수 있도록 주위 공기 밸브는 배열되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  29. 제15항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 블로어의 상류로 되돌아 오는 배기 가스를 기관으로 재순환시키기 위한 배기 가스 재순환 수단을 추가로 포함하고, 블로어에 대한 바이패스 공기 유량 및 주위 공기의 유량을 제어함으로써 배기 가스 재순환 비가 조절되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  30. 제15항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 기관은 직접 분사식 2행정 사이클 기관인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
  31. 제15항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 기관은 불꽃 점화 내연 기관인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 블로어 소기 장치.
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