KR20090113845A - 연소 엔진 브리딩 시스템용 이차 공기 시스템 - Google Patents

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KR20090113845A
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air supply
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더크 슐리쉐
폴커 죄글
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 흡기부와 연소가스 배기부가 구비된 연소 엔진 브리딩 시스템에서, 상기 흡기부로부터의 공기를 상기 연소가스 배기부 내로 주입시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

Description

연소 엔진 브리딩 시스템용 이차 공기 시스템 {SECONDARY AIR SYSTEM FOR A COMBUSTION ENGINE BREATHING SYSTEM}
본 출원은 2007년 1월 27일자로 제출된 미국 가출원 제 60/886,921호의 이익을 주장한다.
개시된 본 발명은 일반적으로 연소 엔진 브리딩 시스템과 그의 구성요소들, 터보차저 시스템과 그의 구성요소들, 그리고 이들의 제조 및 사용방법에 관한 것이다.
도 1은, 1단계 터보차저용 현대식 브리딩 시스템을 구비한 제품 또는 시스템(10)의 개략도이다. 이러한 시스템은, 산소(공기) 존재하에 디젤 연료 같은 연료를 연소하도록 구성 및 배치되어 있는 연소 엔진(12)을 구비할 수 있다. 시스템(10)은 또한 흡기부(14)와 연소가스 배기부(16)를 구비하는 브리딩 시스템을 포함할 수 있다. 흡기부는 연소 엔진(12)에 연결된 흡기 매니폴드(18)를 구비하여 공기를 연소 엔진(12)의 실린더들에 공급한다. 주(primary) 흡기도관(20)이 제공되되, 그 일단은 흡기 매니폴드(18)에 연결(또는 흡기 매니폴드의 일부로 제조)되어 있으며, 공기를 끌어들이는 개방 단부(24)를 포함할 수 있다. 주 흡기도관(20)의 개방 단부(24)에 또는 근접하여 공기필터(26)가 위치할 수 있다.
연소가스 배기부(16)는 연소 엔진(12)으로부터의 연소가스를 배기시키도록 연소 엔진에 연결되는 배기 매니폴드(28)를 구비할 수 있다. 연소가스 배기부(16)는 주 배기가스 도관(30)을 더 포함하며, 주 배기가스 도관에는 배기 매니폴드(28)와 연결(혹은 배기 매니폴드의 일부로 제조)된 제 1 단부(32) 및 대기로 배기가스를 배출시키는 개방 단부(34)가 마련되어 있다.
이러한 시스템은 연소가스 배기부(16)에서 흡기부(14)로 연장되는 제 1 배기가스 재순환 어셈블리(40)를 더 구비할 수 있다. 주 배기가스 도관(30)과 유체연통(fluid communication)을 이루는 제 1 배기가스 재순환(EGR) 밸브(46)가 제공되어, 배기부(16)에서 흡기부(14)로의 방향과 연소 엔진(12) 내부로의 배기가스 흐름을 제어하도록 구성 및 배치된다. 제 1 EGR 어셈블리(40)는 주 EGR 라인(42)을 구비하고 있으며, 주 EGR 라인(42)에는 자신과 유체연통을 이루는 냉각기(44)가 마련되어 있어 주 EGR 라인(42)을 통해 유동되는 배기가스를 냉각시킨다.
시스템(10)은 터보차저(48)를 더 구비할 수 있으며, 이 터보차저에는, 주 배기가스 도관(30)과 유체연통을 이루는 가변구조의 터빈(50) 및 주 흡기도관(20)과 유체연통을 이루며 주 흡기도관을 통해 유동되는 가스를 압축하는 컴프레서(52)가 마련되어 있다. 컴프레서(52)의 하류에 위치한 주 흡기도관(20) 내에 급기 냉각기(air charge cooler)(56)가 마련될 수 있다. 일 실시예에서, 컴프레서(52)는 변압식(variable pressure) 컴프레서로 구성 및 배치됨으로써 정해진 유량에서의 가스 압력을 가변할 수 있다. 바람직하게는 급기 냉각기(56)의 하류에 위치하고 있는 주 흡기도관(20) 내에 공기 스로틀 밸브(58)가 마련될 수 있다. 주 배기가스 도 관(30) 내에는 다수의 배출가스 제어(emission control) 구성요소들이 마련될 수 있다. 예를 들어, 터빈(50)의 하류에 미립자 필터(54)가 마련될 수 있으며, 촉매 컨버터(36) 및 머플러(38) 같은 추가적 배출가스 제어 구성요소들이 또한 제공될 수 있다. 희박(lean) NOx 트랩 같은 별도의 배기 후처리 장치도 제공될 수 있다.
전술한 바와 같은 시스템의 사용 및 작동에 관련되어 많은 문제들이 있어왔다. 예를 들어, 미립자 필터(54)가 매연으로 꽉 차면 필터를 재생시킬 필요가 있다. 이를 위해서는, 산소농후공기(oxygen rich air)를 연소가스 배기부(16)로 전달하여, 촉매 컨버터 또는 미립자 필터에서의 재생주기 동안 엔진에서 나오는 연료농후혼합물(탄화수소, 일산화탄소)을 연소시키거나 보조연료버너에 공급하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 제시된 해결책들은 축적된 매연을 신속/효율적으로 연소시키도록 미립자 필터 전방/내부의 배기온도를 증가시킨다. 이 경우에, 미립자 필터 전방에 있는 배기 시스템의 압력은 50 kPa까지 높아질 수 있다.
또 다른 접근방법에 의하면, 냉간시동시 배출가스를 저감시키기 위해, 연소가스 배기부(16)는 촉매 컨버터의 전방 또는 내부에 있는 HC/CO를 연소시키기 위한 산소농후공기를 필요로 하게 된다. 그 결과로 나타나는 배기 온도는 촉매 컨버터의 “활성화(lights off)”를 증가시키고 이어서 NOx, HC 및 CO를 변환하기 시작한다. 이 경우 배기 시스템 내의 압력은 대체로 (예컨대 10 kPa 미만) 매우 낮다.
또 다른 접근방법에 의하면, 미립자 필터, 촉매 컨버터 또는 기타 장치는 NOx 후처리 코팅으로 도포될 수 있다. 이들 코팅은 높은 엔진부하에서 전형적으로 관찰되는 높은 배기온도에 특히 민감하므로, 배기 시스템을 냉각시킬 필요가 있다. 이들 경우에, 배기 시스템 내의 압력으로 예컨대 30 kPa 미만이 적정하다.
전술된 단점의 일부분을 극복하고자 제시된 시스템은 공기펌프(이차 공기펌프라고도 불림)를 사용함으로써 제한된 양의 공기유량(airflow)을 연소가스 배기부(16)로 제공할 수 있다. 하지만, 가솔린 엔진용의 전형적 이차 공기펌프는, 엔진이 시동하자마자 송풍기에 사용되는 것과 유사한 팬 또는 임펠러로서 상대적으로 짧은 시간동안(예를 들어, 1분 미만) 작동되므로, 긴 작동시간동안 배기 시스템 내의 초고압력에 맞서서 효과적으로 작동될 수 없다. 예를 들어 작동시간이 10분보다 긴 경우, 상당한 비용을 들여 이차 공기펌프를 실질적으로 개조하지 않았다면, 전술된 이차 공기펌프에 의해 생성된 공기유량은 예컨대 2-25 cfm로 아주 제한적일 것이다.
또 다른 접근방법은 이차 공기펌프를 사용하여 제한된 양의 공기유량을 연소가스 배기부(16)에 제공한다는 것이다. 촉매 컨버터 전방의 주 배기가스 도관(30)에 공기를 도입하면, 촉매 컨버터 전방의 배기관 내에 있는 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)는 즉시 연소될 것이다. 대안으로, 촉매 컨버터가 HC/CO 배출을 변환하기 시작할 때까지 HCs를 촉매 컨버터 내에 흡장(store)하기 위해 HC 흡장촉매를 활용할 수 있다. 하지만, 이러한 두 해결책 모두 비용이 많이 들고, 하나 이상의 이차 공기펌프를 엔진룸(예를 들어, V8-V12 엔진들)에 채워 넣는 것과 관련된 제한조건들 또는 HC 흡장촉매장치와 관련된 추가비용 및 설치문제들 때문에, 자동차 제조업체들은 위에 제시된 것들을 여러 차량에 사용하기를 주저하고 있다.
또 다른 가능한 해결책으로는 물/배기열교환기를 사용하여 배기가스를 배기 후처리용으로 적절한 수준까지 냉각시키는 것이다. 그러나, 배기 가스로부터의 열을 엔진냉각회로 내로 전달하는 열 교환기는 차량용 라디에이터를 사용하여 열을 차단하게 된다. 결과적으로, 엔진 냉각에 대한 높은 요구사항들과 관련되어 배기 시스템 내 고온으로 인해, 라이에이터가 엔진 냉각 요구사항들과 열교환기 냉각 요구사항들을 동시에 모두 수용하도록 대형화(upsize)되어야 할 필요가 있게 된다. 패키징 요구사항들을 만족시키는 것은 물론 제어 밸브 및 센서를 구비하는 이러한 시스템에는 부가 비용이 따른다.
본 발명의 일 실시예는, 흡기부 및 연소가스 배기부를 구비하는 연소 엔진 브리딩 시스템에 있어서, 흡기부로부터의 공기를 연소가스 배기부로 주입시키는 방법을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예들은 하기에 제공되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상기 상세한 설명 및 구체적인 예들은 본 발명의 실시예들을 개시하지만, 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 범주를 한정하기 위해 의도된 것이 아니라는 것임을 이해하여야 한다.
실시예(들)에 대한 하기의 설명은 본질상 단지 예시적일 뿐이며 본 발명, 그의 적용분야 또는 용도들을 한정하기 위해 의도된 것이 전혀 아니다.
이제 도 2A를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 하기의 구성요소들 중 하나 이상을 구비할 수 있는 제품 또는 시스템(10)을 포함한다. 시스템(10)은, 디젤 연 소 엔진과 같지만 이에 제한되지는 않는 연소 엔진(12)을 구비할 수 있다. 흡기부(14)는 연소 엔진(12)에 연결된 흡기 매니폴드(18)를 구비하여 공기를 연소 엔진(12)의 실린더들에 공급한다. 주 흡기도관(20)이 제공되되, 그 일단(22)은 흡기 매니폴드(18)에 연결(또는 흡기 매니폴드의 일부로 제조)되어 있으며, 공기를 끌어들이는 개방 단부(24)를 포함할 수 있다. 주 흡기도관(20)의 개방 단부(24)에 또는 근접하여 공기필터(26)가 위치할 수 있다.
연소 엔진(12)으로부터의 연소 배기가스를 배출하도록 연소가스 배기부(16)가 제공 및 구성배치된다. 연소가스 배기부(16)는 연소 엔진으로부터의 연소가스를 배기시키도록 연소 엔진(12)에 연결되는 배기 매니폴드(28)를 구비할 수 있다. 또한 연소가스 배기부(16)는 주 배기가스 도관(30)을 더 포함하며, 주 배기가스 도관에는 배기 매니폴드(28)와 연결(혹은 배기 매니폴드의 일부로 제조)된 제 1 단부(32) 및 대기로 배기가스를 배출시키는 개방 단부(34)가 마련되어 있다.
시스템(10)은 연소가스 배기부(16)에서 흡기부(14)로 연장되는 제 1 배기가스 재순환 어셈블리(40)를 더 구비할 수 있다. 제 1 배기가스 재순환(EGR) 밸브(46)가 주 배기가스 도관(30)과 유체연통을 이루도록 마련되거나, 제 1 배기가스 재순환 라인(42)에 마련될 수 있으며, 제 1 배기가스 라인(42)을 통해 흡기부(14)와 연소 엔진(12) 내로 흐르는 배기가스의 유량을 제어하도록 구성 및 배치된다. 제 1 EGR 라인(42)과 유체연통을 이루는 냉각기(44)를 마련하여 제 1 EGR 라인을 통해 유동되는 배기가스를 냉각시키도록 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 시스템은 터보차저(48)를 구비할 수 있으며, 이 터보차 저에는, 주 배기가스 도관(30)과 유체연통을 이루는 터빈(50) 및 주 흡기도관(20)과 유체연통을 이룸으로써 주 흡기도관을 통해 유동하는 가스를 압축하는 컴프레서(52)가 마련되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 터빈(50)은 적어도 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동가능한 터빈베인(turbine vanes)을 가지는 가변구조를 가짐으로써 터빈의 구조를 가변하고, 이리하여 정해진 유량에 대해 터빈의 회전속도를 가변하게 된다. 가변식 구조의 터빈 장치는 당업자들에 잘 공지되어 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 유용한 가변식 구조의 터빈장치의 일 예가 2006년 10월 3일에 등록된 Scholz 외의 미국 특허 제 7,114,919호에 기재되어 있다. 하지만, 본 발명의 일부 실시예에서는 가변식 터빈 터보차저가 요구되지 않는다.
선택적으로, 제 2 EGR 어셈블리(70)는 저압력 배기가스 재순환용으로 제공될 수 있다. 원한다면, 제 2 EGR 어셈블리(70)는 제 1 EGR 어셈블리(40)와 동일하게 구성되어도 된다. 일 실시예에 있어서, 제 2 EGR 어셈블리(70)는 제 2 EGR 라인(71)을 구비하며, 제 2 EGR 라인에는 주 배기가스 도관(30)에 연결된 제 1 단부(72) 및 주 흡기 도관(20)에 연결된 제 2 단부(74)가 마련되어 있다. 제 2 EGR 밸브(76)는 주 배기가스 도관(30)과 유체연통을 이루도록 제공되거나, 제 2 EGR 라인(71) 내에 제공될 수 있다. 제 2 냉각기(78)가 제 2 EGR 라인(71)과 유체연통을 이루도록 구비됨으로써 제 2 EGR 라인을 통해 흐르는 배기가스를 냉각할 수 있다. 주 배기가스 도관(30)은 개방단부(34)로부터 배기되는 배기가스의 양을 제어하기 위한 스로틀 밸브(20)를 포함할 수 있다.
터빈(50)의 하류에 위치한 미립자 필터(54)를 포함하는 주 배기가스 도 관(30) 내에 추가적 구성요소들이 마련될 수 있다. 촉매 컨버터(36)는 미립자 필터(54)의 상류에 위치하여도 되고, 머플러(38)는 촉매 컨버터(36)의 하류에 위치하여도 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주 흡기 도관(20)으로부터 주 배기가스 도관(30) 내로 공기를 급기시킬 수 있는 데, 이는 주 배기가스 도관(30)에 연결된 제 1 단부(62) 및 주 흡기도관(20)에 연결된 제 2 단부(64)를 가지는 급기라인(air charge line)(60)을 통해 이루어진다. 공기밸브(66)를 마련하여 급기라인(60)을 통과하는 공기의 유량을 제어하도록 한다. 일 실시예에서는, 공기밸브(66)가 급기라인(60) 내에 마련될 수 있다. 다른 실시예에서는, 공기밸브(66)가 3방향 밸브로서 주 흡기도관(20) 및 급기라인(60)의 접합점에 위치함으로써 주 흡기도관(20)과 급기라인(60) 양쪽에 흐르는 공기유량을 제어하거나, 주 배기가스 도관(30) 및 급기라인(60)의 접합점에 위치한다.
컴프레서(52)의 하류에 위치하며 주 흡기도관(20)과 유체연통을 이루도록 급기 냉각기(56)가 구비될 수 있다. 선택적으로, 주 흡기도관(20) 내에, 바람직하게는 급기 냉각기(56)의 하류에 공기 스로틀 밸브(58)가 위치되어도 된다.
전자 제어 모듈 같은 제어기 시스템(86)이 마련되어, 엔진속도 또는 엔진부하에 관한 신호들을 보내는 엔진 센서(88)를 포함한 다양한 센서들 또는 기타 제어기들로부터의 입력을 수신할 수 있다. 여기에 기재된 모든 센서나 입력장치들이 제어기 시스템(86)에 연결되는 라인을 보여주지는 않지만 이러한 장치들은 배선(hard wiring) 또는 기타 다른 데이터 전달수단을 통해 제어기 시스템(86)에 정보를 전달 하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1 압력센서(90)는 배기 매니폴드(28) 내에 마련되어 제어기 시스템(86)에 신호를 보낼 수 있다. 제 2 압력센서(92)는 미립자 필터(54) 내부, 전방 또는 하류에 위치하여, 배기가스의 압력을 측정함으로써 미립자 트랩에 축적된 매연의 양과 이에 따라 미립자 트랩의 재생 필요성을 간접적으로 결정하게 된다.
제 1 공기 압력센서(98)는 급기라인(60) 내에 마련되며, 제 2 공기 압력센서(100)는 주 흡기도관(20) 내, 바람직하게는 급기 냉각기(56)의 하류에 마련될 수 있다. 또한 급기라인(60) 내에는 온도센서(97)가 마련될 수 있다. 흡기 압력센서(102) 및/또는 질량유량센서(99)를 흡기부(14) 내에 마련하여 이들을 통해 유동하는 공기의 질량을 측정하도록 할 수 있다.
제어기 시스템(86)은 다양한 센서들로부터의 입력을 수신할 수 있으며, 이러한 입력은 공기 스로틀 밸브(58)의 위치, 터보차저(48)의 터빈(50) 베인의 위치(가변하는 경우) 및/또는 공기밸브(66)의 위치를 제어하는 데 사용됨으로써 주 배기가스 도관(30) 내로 주입되는 공기의 양을 제어할 수 있도록 한다.
도 2A에 관하여, 급기라인(60)의 제 2 단부(64)는 또한 컴프레서(52)의 하류방향 위치에서 주 흡기도관(20)에 연결될 수 있다.
이제 도 2B를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 급기라인(60)과 유체연통을 이루는 연료버너(104)가 추가된 것을 제외하면 도 2A에 관해 설명된 것과 유사한 시스템을 구비하고 있다. 연료버너(104)는 미립자 필터(54)를 신속히 재생하기 위해 충분한 온도의 배기가스를 생성하도록 구성, 배치 및 작동된다. 센서(106)는 연 료버너(104)와 결합(associated)됨으로써 연료버너의 특징 또는 작동조건을 나타내는 신호를 제공할 수 있다. 연료버너(104)는 연소 엔진(12)에 의해 사용되는 동일한 연료를 연소할 수 있다. 센서(106)는 제어기 시스템(86)에 작동상 연결될 수 있으며, 여기서 제어기 시스템(86)은 연료 유량 및 연료버너(104)의 점화를 제어하게 된다.
이제 도 2C를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 급기라인(60)과 유체연통을 이루는 공기펌프(108)가 추가된 것을 제외하면 도 2A 및 도 2B에 도시된 실시예들과 유사하게 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 공기펌프(108)는 약 2-25 cfm의 공기유량을 제공하도록 구성 및 배치된다. 급기라인은 공기밸브(66)의 하류에 위치하여도 된다. 공기펌프가 제 1 단부(62)와 제 2 단부(64)의 사이의 급기라인(60) 내에 위치하는 경우에 공기펌프는 단순한 다지인을 갖게 되는 데, 그 이유는 A지점에서의 압력으로부터 B지점에서의 압력까지 압력을 상승시킬 필요가 없기 때문이다. 공기펌프(108)는 단지 C지점에서의 압력을 B지점에서의 압력으로 상승시키기만 하면 된다. 도 2C에 도시된 실시예에서는, 컴프레서(52)에 의해 공기펌프(108)가 프리차지된다. C지점에서의 라인 내 공기와 B지점에서의 라인 내 공기간의 압력차는 대체로 A지점에서의 라인 내 공기와 B지점에서의 라인 내 공기간의 압력차보다 적다.
이제 도 2D를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 주 배기가스 도관(30)으로 들어가는 공기를 가열하기 위해 급기라인(60)과 유체연통을 이루는 히터(110)가 마련된 것을 제외하면 도 2A에 도시된 실시예와 유사하게 구성되는 시스템(10)을 포 함한다. 히터(110)는 전기히터나 수동형 히터를 포함하는 다양한 유형 중 어느 것이라도 되며, 예를 들어, 고온의 터보차저 하우징에 인접하여 급기라인(60)이 위치한다. 온도센서(112)는 히터(110)와 결합되거나, 급기라인(60) 내에 마련되어 제어기 시스템(86)에 연결됨으로써, 급기라인(60) 내 공기의 온도를 나타내는 입력을 제공하게 된다. 제어기 시스템(86)은 다양한 입력에 대응하여 히터(110)의 동작을 제어하도록 구성 및 배치된다.
이제 도 2E를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 컴프레서(52)의 상류방향 위치에서 급기라인(60)의 제 2 단부(64)가 주 흡기도관(20)에 연결될 수 있다는 것을 제외하면, 도 2A에 도시된 발명과 유사하게 구성된다. 이 실시예에서는, 부스트 보조장치(114)가 급기라인(60)과 유체연통을 이루도록 마련되어 있다. 일 실시예에 있어서, 부스트 보조장치(114)는 30 cfm 그리고 더욱 바람직하게는 50 cfm를 상회하는 속도로 공기를 유동시키도록 구성 및 배치된다. 부스트 보조장치는 공기를 적어도 1.2 bar로 가압하도록 구성 및 배치된다. 이 실시예에 있어서, 공기밸브(66)는 급기라인(60) 내에 구비될 수 있다. 부스트 보조장치(114)는 기계적, 전기적 또는 유압으로 구동되거나, 원심분리기나 정변위 압축기를 사용하는 구동되는 기타 장치 중 하나일 수 있다.
이제 도 2F를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 컴프레서(52)의 상류방향 위치에서 급기라인(60)의 제 2 단부(64)가 주 흡기도관(20)에 연결될 수 있다는 것을 제외하면, 도 2A에 도시된 발명과 유사하게 구성된다. 이 실시예에서는, 부스트 보조장치(114)가 급기라인(60)과 유체연통을 이루도록 마련되어 있다. 역시, 부스 트 보조장치(114)는 30 cfm 그리고 더욱 바람직하게는 50 cfm를 상회하는 속도로 공기를 유동시키도록 구성 및 배치된다. 부스트 보조장치는 공기를 적어도 1.2 bar로 가압하도록 구성 및 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 루프형 도관(116)은 부스트 보조장치(114)의 하류방향 위치에서 급기라인(60)에 연결되거나, 그 타단부가 급기라인(60)의 제 2 단부(64)에서 주 흡기도관(20)으로의 연결부의 하류방향 위치에서 주 흡기도관(20)에 연결될 수 있다. 바이패스 공기밸브(118)는 급기라인(60)의 제 2 단부(64)에서 흡기도관(20)으로의 연결부 위치의 하류방향 위치 및 루프형 도관(116)에서 주 흡기도관(20)으로의 연결부 위치의 상류방향 위치에서의 주 흡기도관(20) 내에 구비될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 공기밸브(66)는 3방향 밸브이다. 주 배기가스 도관(30)에 공기가 추가적으로 필요한 경우, 부스트 보조장치(114)의 전원이 켜지면서 주 흡기도관(20) 내의 D지점으로부터 주 배기가스 도관(30)의 B지점으로 공기가 유동하게 된다. 부스트 보조장치(114)를 사용하여 컴프레서(52)에 추가적인 공기를 공급할 때, 공기밸브(66)는, 루프형 도관(116)을 통해서, 부스트 보조장치(114)로부터 주 배기가스 도관(30)으로의 경로를 적어도 부분적으로 또는 완전히 폐쇄시키며, 부스트 보조장치(114)로부터 주 흡기도관(20)으로의 경로를 적어도 부분적으로는 개방시킨다. 동시에, 바이패스 공기밸브(118)는 폐쇄되어 역류를 방지한다. 부스트 보조장치(114)는 기계적, 전기적 또는 유압으로 구동되거나, 원심분리기나 정변위 압축기를 사용하여 구동되는 기타 장치 중 하나일 수 있다.
도 3A-3C는, 도 2A에 도시된 그것과 유사한 구성에서의 급기라인 경로에 다 른 장치를 전혀 가지지 않는 급기라인(60) 내의 공기밸브(66)를 사용하여 다양한 작동조건을 예시하고 있는 그래프들이다.
도 4A-4C는 급기라인(60) 내에 공기밸브(66) 및 연료버너(104)를 구비하는 일 실시예에 대한 다양한 작동조건들을 예시하고 있다. 도 4A에 도시된 바와 같이, 공기밸브(66)는 급기라인(60)을 통과하는 공기유량을 제어하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 A지점에서의 압력은 B지점에서의 압력보다 상당히 높다. 도 4B에 도시된 바와 같이, 공기밸브(66)가 완전히 개방되면, A지점에서의 압력은 B지점에서의 압력보다 약간만 높다. 도 4C에 도시된 바와 같이, 공기밸브(66)가 완전히 폐쇄되고 연료버너(104)가 오프되면, B지점에서의 압력이 A지점에서의 압력보다 높게 된다.
도 5A-5B는 도 2C에 예시된 것과 같은 연료버너(104)와 공기펌프(108)가 구비된 시스템에 대한 다양한 작동조건의 그래프들이다. 도 5A에 도시된 바와 같이, 공기밸브(66)가 완전히 개방되면, A지점에서의 압력은 B지점에서의 압력보다 약간 높다. 도 5B에 도시된 바와 같이, 공기밸브(66)가 완전히 폐쇄되면, B지점에서의 압력이 A지점에서의 압력보다 높게 된다.
도 6A-6B는 도 2E에 예시된 것과 같이 급기라인(60) 내에 부스트 보조장치(114)를 구비하는 시스템에 대한 다양한 작동조건을 보여주고 있다. 도 6A에 도시된 바와 같이, 공기밸브(66)가 완전히 개방되면, A지점에서의 압력은 B지점에서의 압력보다 약간 높다. 이제 도 6B를 참조하자면, 부스트 보조장치(114)에서 주 배기가스 도관(30)으로의 공기유동을 차단하고자 공기밸브(66)를 완전히 폐쇄하면, B지점에서의 압력이 A지점에서의 압력보다 높게 된다.
여기에 설명된 다양한 실시예들에 있어서, A지점에서의 압력이 B지점에서의 압력보다 낮으면, 유동이 역류할 것임을 인지해야 한다. 이는 바람직하지 않은 상황이다. 이런 이유로 급기라인(60)을 통한 유동은 감시 및 제어되어야 한다. 이는 급기라인(60) 내 한정된 오리피스에서의 압력강하를 측정하거나, 공기밸브(66) 내의 압력강하를 측정하거나, 대안적 유량 측정장치를 사용하거나, 간접적 유량측정용 연료버너(104)(통합적 기능들)를 사용함으로써 가능해진다. 급기라인(60)을 통과하는 유량을 제어할 수 있는 데, 즉 A지점에서의 압력이 B지점에서의 압력보다 낮으면, A지점에서의 압력을 높여야 한다. 이는 흡기유량을 일정하게 유지하도록 터빈(50)(가변식인 경우)을 개조하고 공기 스로틀 밸브(58)를 조절함으로써 가능해진다. 만일 A지점에서의 압력이 너무 높아서 급기라인(60)을 통과하는 유량이 미리정한 목표치를 상회한다면, 공기밸브(66) 역시 이에 따라 조절될 수 있다.
터보차저 터빈의 고정된 구조, 가변식 터보차저 터빈을 사용하지 않고 A지점에서의 압력조절을 허용하는 가변식 터보차저 컴프레서; 고압 단계 컴프레서의 하류방향에 공기밸브(66)가 마련된 이단계 터보차징 어셈블리의 사용, 밸브들(66 및 118)을 위한 여러 공기밸브 디자인들, 공기밸브(66)과 스로틀 밸브(58)의 기능들을 결합한 밸브 및 모든 종류의 슈퍼차저 또는 기타 다른 유형의 공기차저(air charger)를 연소 엔진에 사용하는 것과 같이, 여기에 설명된 구성요소들의 여러 변형들이 활용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 또한, 본 발명은 디젤 엔진에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예는 터보차저 같은 차저(charger)를 보조 공기공급장치로서 사용하는 것을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예는 터보차저를 공기펌프로 사용하여 공기를 연소가스 배기부(16)로 송풍하는 방법을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 터보차저(48)를 사용하여 공기펌프(108)를 프리차지하는 방법을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 연소가스 배기부(16)에 도입된 공기를 예열시키는 방법을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 컴프레서로부터의 과잉공기를 후처리 장치들을 냉각시키는 데 사용하는 방법을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 부스트 보조장치에서 나오는 과잉공기를 연소가스 배기부(16)로 공급하는 방법을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 급기라인(60)을 통과하는 공기의 유량을 제어하는 제어방법을 포함하며, 이 방법은 급기라인을 통과하는 공기의 유량을 나타내는 정보를 획득하는 단계를 포함한다. 이러한 정보는 질량유량계에 의해 벤츄리를 통한 압력강하, 연료버너(104)로부터의 신호 또는 연료버너가 사용되지 않을 때 배기 시스템 내 다른 위치로부터의 신호에서 획득할 수 있다. 이렇게 획득된 정보를 공기 스로틀 밸브(58), 터빈(50)(가변식일 경우), 공기밸브(66) 및 부스트 보조장치(114) 중 하나 이상을 조절하는 데 사용하여 급기라인(60)을 통과하는 공기의 유량을 제어하도록 한다. 공기 스로틀 밸브(58)는 압력을 상승시켜 공기를 주 배기가스 도관(30) 내로 밀도록 위치될 수 있다. 터빈(50) 베인을 조절하여(가변식일 경우) 컴프레서를 통하는 (공기 스로틀 밸브(58) 위치에서 어느 정도 독립됨) 유량을 가변시킴으로써, 공기 스로틀 밸브(58)가 고정위치에 있고 어느 정도 폐쇄되어 있 는 경우, 베인 위치의 조절을 통해 터빈 동력을 충전하게 되면 컴프레서의 속도가 증가되고 그 결과 컴프레서(52) 후방압력이 상승하여 공기가 주 배기가스 도관(30) 내로 떠밀어지게 된다.
본 발명의 실시예들에 대한 상기 설명은 단지 예시적일 뿐이므로, 이의 변형들이 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술 엔진 브리딩 시스템의 개략도이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 대한 개략도이다.
도 2B는 본 발명의 다른 실시예에 대한 개략도이다.
도 2C는 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 개략도이다.
도 2D는 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 개략도이다.
도 2E는 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 개략도이다.
도 2F는 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 개략도이다.
도 3A는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인(air charge line) 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 다른 장치가 전혀 구비되지 않으며 공기밸브는 유량을 제어한다.
도 3B는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 다른 장치가 전혀 구비되지 않으며 공기 밸브는 완전히 개방되어 있다.
도 3C는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 다른 장치가 전혀 구비되지 않으며 공기밸브는 완전히 폐쇄되어 있다.
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 연료버너가 위치하고 있으며 공기밸브는 유량을 제어한다.
도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 연료버너가 위치하고 있으며 공기밸브는 완전히 개방되어 있다.
도 4C는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 연료버너가 위치하고 있으며 공기밸브는 완전히 폐쇄되어 있고 버너는 오프(off) 상태이다.
도 5A는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 연료버너 및 공기펌프가 위치하고 있으며 공기밸브는 완전히 개방되어 있다.
도 5B는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 연료버너 및 공기펌프가 위치하고 있으며 공기밸브는 완전히 폐쇄되어 있다.
도 6A는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 부스트 보조장치가 위치하고 있으며 공기밸브는 완전히 개방되어 있다.
도 6B는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기라인 내 다양한 위치에서의 압력을 나타낸 그래프이며, 여기서 급기라인에는 부스트 보조장치가 위치하고 있으며 공기밸브는 완전히 폐쇄되어 있다.

Claims (54)

  1. 연소 엔진에 연결되도록 구성 및 배치되어 공기를 연소 엔진의 실린더들에 전달하는 흡기부, 상기 연소 엔진에 연결되도록 구성 및 배치되어 연소가스를 대기로 배기시키는 배기부, 상기 배기부와 유체연통을 이루는 터빈 및 상기 흡기부와 유체연통을 이루는 컴프레서가 구비된 터보차저, 및 상기 컴프레서의 하류 위치에서 상기 흡기부에 연결되는 보조도관을 포함하는, 연소 엔진 브리딩 시스템을 제공하는 단계; 및
    상기 컴프레서를 사용하여 선택적으로 공기를 보조도관을 통해 배기도관 내에 강제로 밀어넣는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조도관은, 상기 흡기부에 연결되는 제 1 단부 및 상기 배기부에 연결되어 선택적으로 공기를 상기 배기부에 주입시키는 제 2 단부가 마련된 급기라인인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기부는 미립자 필터를 더 포함하며, 상기 급기라인의 제 2 단부는 상기 미립자 필터의 상류 위치에서 상기 배기부에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기부와 유체연통을 이루는 촉매 컨버터를 더 포함하며, 상기 급기라인의 제 2 단부는 상기 촉매 컨버터의 상류 위치에서 상기 배기부에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기부와 유체연통을 이루는 미립자 필터 및 상기 배기부와 유체연통을 이루는 촉매 컨버터를 더 포함하며, 상기 급기라인의 제 2 단부는 상기 미립자 필터와 상기 촉매 컨버터 사이에 개재되는 위치에서 상기 배기부에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루는 부스트 보조장치를 더 포함하며, 상기 부스트 보조장치는 공기를 1.2 bar 이상으로 가압하도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부스트 보조장치는 상기 급기라인을 통해서 30 cfm 이상의 속도로 공기를 송풍하도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 부스트 보조장치의 하류 위치에서 상기 급기라인과 유체연통을 이루는 연료버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루고, 상기 급기라인을 통과하는 공기의 양을 제어하도록 구성 및 배치되는 공기밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기밸브는, 상기 급기라인과 상기 흡기부의 접합점에 위치하는 3방향 밸브인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루고, 상기 급기라인을 통과하는 공기를 가열하도록 구성 및 배치되는 연료버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루고, 상기 연료버너의 상류에 위치하며, 상기 급기라인을 통과하는 공기를 펌프하도록 구성 및 배치되는 공기펌프를 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조도관과 유체연통을 이루는 공기펌프를 더 포함하며, 상기 컴프레서 및 상기 보조도관은 상기 공기펌프를 프리차지(pre-charge)하도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루어서 상기 급기라인을 통과하는 공기를 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 히터는 전기히터를 포함하는 것은 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 히터는 수동형 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루는 부스트 보조장치; 상기 흡기부에 연결되는 제 1 단부 및 상기 부스트 보조장치의 하류 위치에서 상기 급기라인에 연결되는 제 2 단부를 가지는 루프형 도관; 및 상기 루프형 도관과 상기 급기라인의 접합점에 위치하는 3방향 밸브를 더 포함하고, 상기 3방향 밸브를 선택적으로 제어함으로써 공기가 상기 급기라인을 통과하여 상기 배기부로 유동하고, 상기 루프형 도관을 통과하여 상기 흡기부로 되돌아가도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 급기라인에서 상기 흡기부로의 연결부 및 상기 루프형 도관에서 상기 흡기부로의 연결부 사이에 개재되는 위치에서의 상기 흡기부 내에 마련되는 바이패스 밸브를 더 포함하며, 상기 3방향 밸브를 선택적으로 제어함으로써 공기가 상기 급기부에서 상기 배기부로 유동하도록 하고, 상기 3방향 밸브를 선택적으로 제어함으로써 공기가 루프형 도관을 통해 유동하여 상기 배기부로 되돌아가도록 하며, 공기가 상기 루프형 도관을 통해 유동할 시 상기 바이패스 밸브를 폐쇄하여 상기 흡기부의 개방부쪽으로 향하는 흡기부 내 역류를 적어도 부분적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    기계적, 전기적 또는 유압 동력을 이용하여 상기 부스트 보조장치를 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징하는 방법.
  20. 제 9 항에 있어서,
    상기 급기라인을 통과하는 공기의 유량을 나타내는 정보를 획득하고 상기 정보에 대응하여 상기 공기밸브를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 2 항에 있어서,
    상기 터빈은 가변식 베인 터빈이며, 상기 방법은 상기 급기라인을 통과하는 공기 유량을 나타내는 정보를 획득하고 상기 정보에 대응하여 상기 가변식 베인 터빈의 베인 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  22. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인과 상기 흡기부의 접합점으로부터 하류 위치에서의 상기 흡기부 내 위치하는 흡기 스로틀 밸브를 더 포함하며, 상기 급기라인을 통과하는 공기 유량을 나타내는 정보를 획득하고 상기 정보에 대응하여 상기 흡기 스로틀 밸브를 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 9 항에 있어서,
    상기 엔진 브리딩 시스템 내의 하나 이상의 작동조건을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하도록 구성 및 배치되는 제어기 시스템을 더 포함하며, 상기 제어기 시스템은 상기 공기밸브의 위치를 제어하고 상기 입력에 대응하여 상기 공기밸브의 위치를 제어하도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 2 항에 있어서,
    상기 터빈은 조절가능한 베인들을 포함하는 가변식 터빈 구조를 지니며, 상기 엔진 브리딩 시스템 내의 하나 이상의 작동조건을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하도록 구성 및 배치되는 제어기 시스템을 더 포함하고, 상기 제어기 시스템은 상기 터빈의 베인들 위치를 조절하고 상기 입력에 대응하여 터빈 내 상기 베인들의 위치를 조절하도록 구성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인과 상기 흡기부의 접합점으로부터 하류방향으로 위치하는 흡기 스로틀 밸브를 더 포함하고,
    상기 엔진 브리딩 시스템 내의 하나 이상의 작동조건을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하도록 구성 및 배치되며, 상기 입력에 대응하여 상기 흡기 스로틀 밸브의 위치를 제어하는 제어기 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 11 항에 있어서,
    상기 엔진 브리딩 시스템 내의 하나 이상의 작동조건을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하고, 상기 연료버너에 의해 생성되는 열을 제어하도록 구성 및 배치된 제어기 시스템을 더 포함하며, 상기 입력에 대응하여 상기 연료버너에 의해 생성되는 열을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 13 항에 있어서,
    상기 엔진 브리딩 시스템 내의 하나 이상의 작동조건을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하고, 상기 공기펌프를 제어하도록 구성 및 배치된 제어기 시스템을 더 포함하며, 상기 입력에 대응하여 상기 공기펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 14 항에 있어서,
    상기 엔진 브리딩 시스템 내의 하나 이상의 작동조건을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하고, 상기 히터에 의해 생성되는 열을 제어하도록 구성 및 배치된 제어기 시스템을 더 포함하며, 상기 입력에 대응하여 상기 히터에 의해 생성되는 열을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인의 제 1 단부는 상기 컴프레서의 하류 위치에서 상기 흡기부에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 2 항에 있어서,
    상기 급기라인의 제 1 단부는 상기 컴프레서의 상류 위치에서 상기 흡기부에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 연소 엔진의 실린더들에 공기를 전달하도록 구성 및 배치된 흡기부, 상기 실린더들로부터의 연소가스를 대기로 배출하도록 구성 및 배치된 연소가스 배기부, 상기 흡기부에서 상기 배기부로 연장되는 급기라인, 제 1 구성요소 및 상기 엔진 브리딩 시스템 내의 하나 이상의 작동조건을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하도록 구성 및 배치된 제어기 시스템을 포함하는, 연소 엔진 브리딩 시스템을 제공하는 단계;
    상기 입력을 획득하는 단계; 및
    상기 제 1 구성요소를 조절하고, 상기 급기라인을 통과하는 공기의 유량 또는 상기 입력에 대응하여 상기 급기라인 내 공기의 온도를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 입력은, 엔진 속도, 엔진 부하, 상기 배기부 내 가스의 온도, 상기 배기부 후방압력, 상기 배기부 내 미립자 필터 내부에 있는 매연양, 배기가스 구성요소의 양, 상기 급기라인 내의 유량, 상기 급기라인 내 공기의 온도, 상기 급기라인 내 공기의 유량, 상기 급기부 내 공기의 압력 또는 상기 엔진에 도입되기 전에 상기 흡기부 내 공기의 질량유량을 나타내는, 하나 이상의 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 1 구성요소는 상기 급기라인과 유체연통을 이루는 하나 이상의 공기밸브, 상기 급기라인과 유체연통을 이루어 상기 급기라인을 통해 유동하는 공기를 가열시키는 연료버너, 상기 급기라인과 유체연통을 이루어 상기 급기라인을 통과하는 공기를 펌프하는 공기펌프, 상기 급기라인과 유체연통을 이루는 부스트 보조장치, 상기 급기라인과 유체연통을 이루어 상기 급기라인을 통해 유동하는 공기를 가열시키는 히터, 상기 급기부 내에 마련되는 스로틀 밸브 또는 상기 배기부 내에 마련되는 스로틀 밸브 또는 가변식 터보차저를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 연소 엔진의 실린더들에 공기를 전달하도록 구성 및 배치된 흡기부, 상기 실린더들로부터의 연소가스를 대기로 배출하도록 구성 및 배치된 배기부 및 상기 흡기부에서 상기 배기부로 연장되는 급기라인을 포함하는, 연소 엔진 브리딩 시스템을 제공하는 단계; 및
    상기 급기라인 내 공기의 조건을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 급기라인 내 공기의 조건은 공기의 유량인 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 급기라인 내 공기의 조건은 공기의 온도인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 연소 엔진의 실린더들에 공기를 전달하도록 구성 및 배치된 흡기부, 상기 실린더들로부터의 연소가스를 대기로 배출하도록 구성 및 배치된 배기부 및 상기 흡기부에서 상기 배기부로 연장되는 급기라인이 구비된 연소 엔진 브리딩 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 배기부와 유체연통을 이루는 터빈 및 상기 흡기부와 유체연통을 이루는 컴프레서가 구비된 터보차저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 급기라인은 상기 컴프레서의 하류 위치에서 상기 흡기부에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 급기라인은 상기 컴프레서의 상류 위치에서 상기 흡기부에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 급기라인 내에 공기밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루어 상기 급기라인을 통해 유동하는 공기를 가열시키는 연료버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  43. 제 39 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루어 상기 급기라인을 통해 유동하는 공기를 가열시키는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 히터는 전기히터 또는 수동형 히터인 것을 특징으로 하는 제품.
  45. 제 39 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루는 공기펌프를 더 포함하며, 상기 컴프레서는 상기 공기펌프를 프리차지(pre-charge)하는 것을 특징으로 하는 제품.
  46. 제 37 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루는 부스트 보조장치를 더 포함하며, 상기 부스트 보조장치는 공기를 1.2 bar 이상으로 가압하도록 구성 및 배치되는 것을 특 징으로 하는 제품.
  47. 제 40 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루고, 상기 급기라인을 통과하는 공기를 송풍시키도록 구성 및 배치되는 부스트 보조장치; 상기 흡기부에 연결되는 제 1 단부 및 상기 부스트 보조장치의 하류 위치에서 상기 급기라인에 연결되는 제 2 단부를 가지는 루프형 도관; 및 상기 루프형 도관과 상기 급기라인의 접합점에 위치되는 3방향 밸브를 더 포함하며, 상기 3방향 밸브를 선택적으로 제어함으로써 공기가 상기 급기라인을 통과하여 상기 배기부로 유동하고, 상기 루프형 도관을 통과하여 상기 흡기부로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 제품.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 급기라인에서 상기 흡기부로의 연결부 및 상기 루프형 도관에서 상기 흡기부로의 연결부 사이에 개재되는 위치에서의 상기 흡기부 내에 마련되는 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 급기라인과 유체연통을 이루어 상기 급기라인을 통해 유동하는 공기를 가열시키는 연료버너 또는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  50. 제 38 항에 있어서,
    상기 터보차저는 가변식 터빈구조를 가지는 터빈을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  51. 제 3 항에 있어서,
    촉매 컨버터 및 하우징을 더 포함하고, 상기 미립자 필터 및 상기 촉매 컨버터는 상기 하우징 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 3 항에 있어서,
    상기 미립자 필터의 적어도 일 부분에 도포되는 촉매코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 34 항에 있어서,
    상기 조건은 상 급기라인 내의 압력인 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 38 항에 있어서,
    상기 터보차저는, 일정한 작동 조건 하에서 자신를 통해 유동하는 가스의 압력을 가변적으로 상승시키도록 구성 및 배치되는 가변식 컴프레서를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
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