KR20120098714A - 엔진의 제어방법 - Google Patents

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KR20120098714A
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supercharger
turbocharger
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exhaust gas
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KR1020127012865A
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크리스토퍼 수호키
마이클 제이. 시타르
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이턴 코포레이션
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Abstract

엔진(20)을 제어하는 방법은 최적 작동범위 내에서 터보 과급기(24)의 작동을 유지하기 위해 웨이스트 게이트(76)를 조작하는 단계를 포함한다. 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하여 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이를 생성한다. 과급기(26)는 터보 과급기(24) 이전에 직렬로 순차적으로 배치된다. 음의 압력차이는 과급기(26)에 의해 토크로 변환되고 또한 과급기(26)에서 엔진(20)으로 다시 전달되어 엔진(20)의 작동 효율을 증가시킨다.

Description

엔진의 제어방법{CONTROL STRATEGY FOR AN ENGINE}
본 발명은 엔진을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 특히 서로에 대해 직렬로 배치되는 과급기(supercharger)와 터보 과급기(turbocharger)를 가지는 연소공기 승압시스템(boosting system)을 포함하는 엔진을 제어하는 방법에 관한 것이다.
내연기관, 특히 디젤엔진은 종종 연소공기의 압력을 증가시키기 위해 승압시스템을 포함한다. 승압시스템은, 엔진으로부터의 연소가스의 흐름에 의해 동력을 얻는 터빈(turbin)에 의해 작동하는 압축기를 포함하는 터보 과급기를 포함한다. 잘 공지된 바와 같이, 터보 과급기는, 터빈을 통한 연소가스의 흐름이 연소공기를 가압시키도록 압축기를 작동시키기에 충분해지기 전까지 엔진의 작동에 뒤처진다. 대안으로서, 승압 시스템은 전형적으로 클러치를 통해 엔진에 기계적으로 연결되는 과급기(supercharger)를 포함할 수 있다. 과급기는 엔진에 기계적으로 연결되기 때문에, 과급기는 엔진의 시동 후에 거의 바로 작동을 할 수 있다. 그러나, 과급기와 엔진 간의 기계적 연결은 과급기를 작동시키기 위해 엔진으로부터의 출력을 저하시켜, 엔진의 효율성을 저감시킨다.
승압 시스템은 직렬로 순차적으로 배치되는 터보 과급기와 과급기를 포함할 수 있다. 이러한 승압 시스템에서, 시동 동안 및 초기 가속 동안과 같은, 터보 과급기가 효율적으로 작동하지 않을 때 과급기가 사용된다. 차량의 고속 주행중과 같이, 터보 과급기가 효율적으로 작동하기 시작하면, 클러치는 엔진으로부터 과급기를 분리시켜 과급기를 작동시키는데 필요한 출력을 제거한다. 터보 과급기는 배기가스의 흐름에 의해 동력을 받기 때문에, 터보 과급기의 작동은 엔진으로부터 출력을 끌어내거나 또는 엔진의 효율성을 저하시키지 않는다.
본 발명은 엔진을 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
엔진은 엔진에 가압된 연소공기의 흐름을 공급하기 위한 연소공기 승압 시스템을 포함한다. 승압 시스템은 과급기와 터보 과급기를 포함한다. 과급기는 엔진에 기계적으로 연결된다. 터보 과급기는 과급기의 하류에 배치된다. 승압 시스템은 과급기 둘레로 공기의 흐름을 우회시키기 위한 연소공기 바이패스덕트(bypass duct)와, 그리고 연소공기 바이패스덕트를 통한 공기의 흐름을 제어하기 위한 연소공기 바이패스밸브를 더 포함한다. 방법은 최적의 작동범위 내에서 터보 과급기의 작동을 유지시키는 단계와; 과급기의 회전 출력(rotational output)을 생성하기 위해 과급기의 유입구와 과급기의 유출구 사이에서 과급기에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하도록 상기 연소공기 바이패스밸브를 조작하는 단계와; 엔진의 작동효율을 증가시키기 위하여 엔진에 상기 과급기의 회전 출력을 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에서, 엔진을 제어하는 방법이 기술된다. 엔진은 엔진에 가압된 연소공기의 흐름을 공급하기 위한 연소공기 승압 시스템을 포함한다. 승압 시스템은 과급기와 터보 과급기를 포함한다. 과급기는 엔진에 기계적으로 연결된다. 터보 과급기는 과급기의 하우에 배치된다. 승압 시스템은 과급기 주위로 공기의 흐름을 우회시키기 위한 연소공기 바이패스덕트와, 연소공기 바이패스덕트를 통한 공기의 흐름을 제어하기 위한 연소공기 바이패스밸브를 포함한다. 연소공기 바이패스밸브는 연소공기 바이패스덕트를 통한 방해받지 않는 공기흐름을 허용하는 개방위치와 그리고 연소공기 바이패스덕트를 통한 공기흐름을 차단하는 폐쇄위치를 포함한다. 방법은 최적의 작동범위 내에서 터보 과급기의 작동을 유지시키는 단계와; 토크를 생성하기 위해 과급기의 유입구와 과급기의 유출구 사이에서 과급기 전체에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하도록 개방위치와 폐쇄위치 간의 중간위치로 연소공기 바이패스밸브를 조작하는 단계와; 엔진의 작동효율을 증가시키기 위해 엔진에 토크를 전달하는 단계를 포함한다.
따라서, 방법은 과급기에서 엔진으로 다시 전달되는, 터보 과급기에 의해 공급되는 과도한 연소공기 압력을 토크로 변환하는 과급기를 사용함으로써 엔진의 작동효율을 증가시킨다. 부수적으로, 터보 과급기가 최적 작동효율에 도달하기 전에, 가속 동안에 연소공기의 흐름을 엔진에 제공하기 위해 요청이 있을 때 과급기를 사용할 수 있어서, 요청에 따라 거의 순간적으로 가압된 연소공기를 제공한다.
본 발명의 상기 특징 및 장점들과 다른 특징 및 장점들은, 첨부도면과 함께 이루어지는 본 발명을 실시하기 위한 최고의 모드들의 다음 상세한 설명으로부터 명확하게 알 수 있다.
본 발명에 따른 장치를 사용하게 되면 엔진의 효율성을 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 엔진의 개략적인 단면도.
도 2는 엔진을 제어하는 방법을 보여주는 흐름도.
여러 도면을 통해 같은 참조부호가 대응하는 부분들을 나타내는 도면들을 참조하면, 도 1에서 내연기관이 참조번호 20으로 도시되어 있다. 엔진(20)은 디젤엔진 또는 가솔린엔진과 같은 통상적인 엔진을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(20)은, 엔진(20)의 연소공기의 부스트, 즉 압력을 증가시키기 위해 서로에 대해 순차적으로 직렬로 배채되는 터보 과급기(24)와 과급기(26)를 포함하는 "수퍼터보(superturbo)" 승압 시스템(22)을 포함한다.
터보 과급기(24)는 잘 공지된 바와 같이 엔진(20)에 의해 제공되는 배기가스에 의해 동력을 얻는다. 과급기(26)는 엔진(20)에 기계적으로 연결되어 엔진(20)에 의해 직접 동력을 얻는다. 과급기(26)는 구동축(28)과 그리고 엔진(20)과 과급기(26)의 구동축(28)을 서로 연결시키는 클러치(30)를 포함한다. 클러치(30)는 과급기(26)를 선택적으로 연결시키고 또한 분리시키도록 구성된다. 본 기술 분야의 당업자라면, 본 발명의 범위 내에서 클러치(30)는, 차량 엔진(20)에서(전형적으로, 반드시는 아니지만 크랭크 축에서) 과급기(26)의 입력축으로 기계적 구동을 전달항하는데 유효한 소정 유형의 클러치(30)(예컨대, 결합가능한 마찰 디스크, 전자기 디스크 등)을 포함한다는 것을 알아야 한다. 또한, 본 기술분야의 당업자에게 잘 공지되어 있듯이, 약 2:1 내지 약 4:1의 범위 내에 있는 속도증가장치에 대한 전형적인 비율을 가지는, 클러치(30)와 입력축 사이에 몇몇 종류의 "셋-업 기어(set-up gear)" 속도증가장치가 있을 수 있다.
승압 시스템(22)은 엔진(20)으로 연소공기를 연통하도록 구성되는 다수의 공기 덕트들을 포함한다. 공기 덕트들은 엔진(20)과 연소공기를 연통시킨다. 공기 덕트들은 흡입구(32)를 포함하고, 이 흡입구를 통해 연소공기가 화살표(34)로 표시한 방향으로 승압 시스템(22) 내로 유입된다. 제1공기 덕트(36)는 필터(38)를 포함하고, 또한 과급기(26)의 유입구(40)와 유체 연통한다. 연소공기는 흡입구(32)를 통해 승압 시스템(22) 내로 도입되고, 또한 필터(38)를 통과해 과급기(26)로 흐른다.
제2공기 덕트(42)는 터보 과급기(24)의 펌핑부(pumping portion), 즉 압축기(46)와 과급기(26)의 유출구(44)를 연결한다. 제3공기 덕트(48)는 압축기(46)의 유출구(44)과 인터쿨러(intercooler)(50)의 유입구를 상호 연결한다. 인터쿨러(50)의 기능은 공지되어 있고, 또한 본 발명의 범위 밖이다. 따라서, 인터쿨러(50)의 기능은 여기에서 상세히 기술하지 않는다. 제4공기 덕트(52)는 인터쿨러(50)의 유출구와 엔진(20)의 연소실(54)을 상호 연결한다.
도 1에서, 제4공기 덕트(52) 내에 배치되는 엔진 드로틀(throttle)(56)은 완전 개방위치에 있다. 엔진 드로틀(56)은 도 1에 도시된 완전 개방 위치와 그리고 제4공기 덕트(52)를 통한 모든 공기 흐름을 실질적으로 차단하는 완전 폐쇄위치 사이에서 소정 위치에 있도록 제어되어, 엔진(20)의 연소실(54) 내로 공기 흐름을 제한한다는 것을 알아야 한다.
터보 과급기(24)는 또한 압축기(46)에 기계적으로 연결되어 압축기를 구동하도록 구성되는 터빈부(58)를 포함한다. 제5공기 덕트(60)는 엔진(20)의 연소실(54)과 터보 과급기(24)의 터빈부(58)의 유입구를 상호 연결하여 터빈부(58)에 배기가스를 제공한다. 제6공기 덕트(62)는 터보 과급기(24)의 터빈부(58)의 유출구(44)와 배기구(64)를 상호 연결한다. 배기가스는 화살표(66)로 표시한 방향으로 배기구(64)를 통해 승압 시스템(22) 외부로 흐른다.
연소공기 바이패스덕트(68)가 제1공기 덕트(36)와 과급기(26)의 유출구(44) 사이에 배치된다. 연소공기 바이패스밸브(70)가 연소공기 바이패스덕트(68) 내에 배치된다. 연소공기 바이패스밸브(70)는 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 공기 흐름을 허용하는 개방위치와, 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 공기 흐름을 차단하는 폐쇄위치를 포함한다. 연소공기 바이패스밸브(70)는 개방위치와 폐쇄위치 사이의 배치되는 소정의 중간 위치로 이동할 수 있다. 따라서, 연소공기 바이패스밸브(70)는 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 지속적으로 가변 가능하다.
배기가스 바이패스덕트(72)는 제5공기 덕트(60)와 제6공기 덕트(62)를 상호 연결한다. 터보 과급기 제어기(74)는 배기가스 바이패스덕트(72)와 터보 과급기(24)의 터빈부(58)를 통해 엔진(20)에서부터의 배기가스 흐름을 제어한다. 터보 과급기 제어기(74)는, 제한하는 것은 아니지만 배기가스 바이패스덕트(72) 내에 배치되는 배기가스 바이패스밸브, 즉 웨이스트 게이트(wastegate)(76)를 포함할 수 있다. 웨이스트 게이트(76)는 터보 과급기(24) 분야에서 공지된 구조와 기능을 가질 수 있다. 특히, 웨이스트 게이트(76)는 개방위치와 폐쇄위치 사이의 소정의 중간 위치로 이동할 수 있어서 배기가스 바이패스덕트(72)와 터보 과급기(24)의 터빈부(58)를 통한 배기가스의 흐름을 조절할 수 있다. 웨이스트 게이트(76)의 개방위치는 배기가스 바이패스덕트(72)를 통해 배기가스가 흐르는 것을 허용하여, 터보 과급기(24)의 터빈부(58)로 배기가스의 흐름을 감소시켜 터보 과급기(24)의 작동 속도를 줄인다. 웨이스트 게이트(76)의 폐쇄위치는 배기가스 바이패스덕트(72)를 통해 흐르는 배기가스를 차단하여, 터고 과급기(24)의 터빈부(58)로 배기가스의 흐름을 증가시켜, 터보 과급기(24)의 작동 속도를 증가시킨다. 이로써, 터보 과급기(24)의 작동은 최적 작동범위 내에서 유지되도록 제어된다.
도 2를 참조하여, 상기에서 기술한 엔진(20)을 제어하는 방법이 기술된다. 방법은 터보 과급기(24)의 최적 작동범위를 규정하는 단계를 포함한다(블록 78). 터보 과급기(24)의 최적 작동범위는 특정 유형, 크기 및 제작자의 터보 과급기(24)에 특정될 뿐만 아니라 특정 유형, 크기 및 제조자의 엔진(20)에 특정된다. 이와 같이, 최적 작동범위는 각 응용에 따라 변한다는 것을 알아야 한다. 터보 과급기(24)의 최적 작동범위는, 터보 과급기(24)가 가장 효율적으로 작동하는 작동 범위이다.
터보 과급기(24)의 최적 작동범위는 터보 과급기(24)의 성능을 측정하는데 사용하는 소정의 적절한 변수에 의해 규정될 수 있다. 따라서, 터보 과급기(24)의최적 작동범위는 터보 과급기(24)의 작동속도, 터보 과급기(24)에 의해 제공되는 작동 승압(operating boost), 또는 터보 과급기(24)의 작동을 수량화하기에 적절한 몇몇 다른 변수에 의해 규정되는 범위를 포함할 수 있다. 이와 같이, 터보 과급기(24)의 최적 작동범위를 규정하는 것은, 터보 과급기(24)가 가장 효율적으로 작동하는 최적 작동속도 범위를 규정하는 것을 더 포함할 수 있다.
방법은 최적 작동범위 내에서 터보 과급기(24)의 작동을 유지시키는 단계를 더 포함한다(블록 80). 터보 과급기(24)의 작동은 엔진(20)으로부터 배기가스의 흐름에 따라 다르고 또한 변동한다. 상기에서 설명하였듯이, 터보 과급기 제어기(74)는 터보 과급기(24)의 터빈부(58)를 통한 배기가스의 흐름을 제어하도록 구성된다. 따라서, 터보 과급기 제어기(74)는 터보 과급기(24)의 작동을 최적 작동범위 내에유지시키도록 작동한다. 이와 같이, 방법은 규정된 최적 작동범위 내에 터보 과급기(24)의 작동을 유지시키기 위해 터보 과급기(24)의 터빈부(58)를 통한 배기가스 흐름율을 제어하도록 터보 과급기 제어기(74)를 조작하는 단계를 더 포함한다.
상기에서 기술한 바와 같이 만일 터보 과급기 제어기(74)가 터보 과급기(24) 둘레로 배기가스를 우회시키기 위한 배기가스 바이패스덕트(72)와, 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름을 제어하기 위해 배기가스 바이패스덕트(72) 내에 배치되는 웨이스트 게이트(76)를 포함한다면, 터보 과급기 제어기(74)를 조작하는 단계는, 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름율을 조절하도록 웨이스트 게이트(76)를 조작하는 단계를 더 포함한다. 웨이스트 게이트(76)를 조작하는 단계는, 터보 과급기(24)의 작동속도를 감소시키기 위해 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름을 증가시키도록 웨이스트 게이드(76)를 개방하는 단계(블록 82)와, 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름을 감소시켜 터보 과급기(24)의 작동속도를 증가시키기 위해 웨이스트 게이트(76)를 폐쇄하는 단계(블록 84) 중 하나를 포함할 수 있다.
방법은 과급기(26)의 유입구(40)와 과급기(26)의 유출구(44) 사이에서 과급기(26)를 전체 걸쳐 음의 압력차이를 생성하기 위해 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하는 단계를 더 포함한다(블록 86). 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하는 단계는, 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 연소공기의 흐름율을 조절하기 위해 연소공기 바이패스밸브(70)의 위치를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다. 연소공기 바이패스밸브(70)의 위치를 변경하는 단계는, 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 공기 흐름을 더 제한하여 과급기(26) 전체에 걸쳐 음의 압력차이를 감소시키기 위해 폐쇄위치로 연소공기 바이패스밸브(70)를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다(블록 88). 대안적으로, 연소공기 바이패스밸브(70)의 위치를 변경시키는 단계는, 연소공기 바이패스밸브(70)를 통한 공기 흐름을 증가시켜 과급기(26) 전체에 결쳐 음의 압력차이를 증가시키기 위해 개방위치로 연소공기 바이패스밸브(70)를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다(블록 90).
터보 과급기(24)의 작동이 이의 최적 작동범위 내에서 유지되기 때문에, 터보 과급기(24)는 과급기(26)의 유입구(40)와 유출구(44)를 가로질러 제1공기 덕트(36)와 제2공기 덕트(42)를 통해 연소공기의 흐름을 지속적으로 인출한다. 과급기(26)의 유입구(40)와 유출구(44)를 가로질러 연소공기의 지속적인 흐름은 이들 사이, 즉 과급기(26)의 유입구(40)와 유출구(44) 사이에서 음의 압력차이를 생성하기에 충분하다. 연소공기 바이패스밸브(70)의 조작은 과급기(26)의 유입구(40)와 유출구(44) 간에 음의 압력차이를 조정한다. 즉, 증가시키거나 또는 감소시킨다.
방법은 과급기(26)에 걸친 음의 압력차이를 과급기(26)의 회전출력으로 변환시키는 단계를 더 포함한다(블록 92). 따라서, 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하는 단계는 과급기(26)의 회전출력을 생성한다. 과급기(26)에 걸친 음의 압력을 과급기(26)의 회전출력을 변환하는 단계는, 과급기(26)에 걸친 음의 압력차이를 구동축(28)에 인가되는 토크로 변환하는 단계로서 더 규정될 수 있다. 과급기(26)의 유입구(40)와 유출구(44) 간의 음의 압력차이는, 즉 과급기(26)에 걸쳐 생성된 진공은 구동축(28)을 회전시켜, 구동축에 토크를 부여한다. 이와 같이, 터보 과급기(24)에 의해 제1공기 덕트(36)와 제2공기 덕트(42)를 통해 인출된 연소공기는 구동축에 토크를 생성한다. 터보 과급기(24)의 최적 작동범위 내에 터보 과급기(24)의 작동을 유지시키는 단계는, 과급기(26)에 걸친 연소공기의 흐름이 음의 압력차이를 생성하여 과급기(26)를 회전시키기에 충분하게 되도록 한다.
방법은 과급기(26)의 회전출력을, 즉 과급기(26)의 구동축(28)에 인가된 토크를 엔진(20)에 전달하여 94에 표시한 바와 같이 엔진(20)의 작동효율을 증가시키는 단계를 더 포함한다. 따라서, 토크는 클러치(30)를 통해 과급기(26)의 구동축에서 엔진(20)으로 전달된다. 과급기(26)로부터의 토크는 바람직하게 엔진(20)의 크랭크 축에 전달되고 또한 엔진(20)에 생성된 토크를 보충한다. 이 방식에서, 과급기(26)의 구동축(28)에 인가된 토크는 엔진(20)에 전달되어 엔진(20)의 출력 및/또는 효율성을 증가시킨다.
방법은, 요구에 의해 과급기(26)가 가압된 연소공기를 엔진(20)에 공급하도록, 과급기(26)의 유입구(40)와 과급기(26)의 유출구(440 사이에서 과급기(26) 전체에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하기 위해 폐쇄위치로 연소공기 바이패스밸브(70)를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다(블록 96). 과급기(26)는 터보 과급기(24)의 최적 작동범위 내에서 터보 과급기(24)를 작동시키기에 배기가스의 흐름이 충분해지기 전에, 초기 엔진 시동과 같은 소정의 작동 상태 하에서 연소공기에 승압(부스트)를 공급할 필요가 있을 수 있다(블록 98). 터보 과급기(24)가 최적 작동범위 내에서 작동하게 되면, 연소공기 바이패스밸브(70)를 상기에서 설명한 바와 같이 조작한다.
선행기술 시스템에서, 터보 과급기(24)가 연소공기에 승압을 제공하기위해 작동할 때 연소공기 바이패스밸브(70)는, 제1공기 덕트(36)와 제2공기 덕트(42)를 통해 방해받지 않는 공기 흐름이 이루어지도록 하기 위하여 완전 개방위치로 이동할 수 있다. 그러나, 여기에서 기술한 바와 같이, 터보 과급기(24)가 최적 작동범위 내에서 작동할 때, 연소공기 바이패스밸브(70)는 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하도록 조작되어, 과급기(26)의 구동축(28)에 토크를 생성한다. 따라서, 여기에서 기술한 바와 같이, 터보 과급기(24)가 연소공기에 승압을 공급하도록 동작할 때, 연소공기 바이패스밸브(70)는 보통은, 연소공기 바이패스밸브(70)의 완전 개방위치와 완전 폐쇄위치 간의 어디에선 가 중간위치에 배치된다. 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이에 의해 생성된 토크는, 엔진(20)으로 다시 전달되어 엔진(20)의 효율성을 개선시키는, 자유 에너지이다.
본 발명을 실시하기 위한 최고의 모드들을 상세히 기술하였지만, 본 기술분야의 당업자라면, 본 발명의 범위 내에서 본 발명을 실행하기 위한 다양한 대안적 디자인과 실시예들을 인식하게 될 것이다.

Claims (10)

  1. 엔진(20)에 가압된 연소공기를 흐름을 공급하고 또한 엔진(20)에 기계적으로 연결되는 과급기(26)와 과급기(26)로부터 하류에 배치되는 터보 과급기(24)를 포함하는 연소공기 승압 시스템(22)을 포함하는 엔진(20)을 제어하는 방법에 있어서, 상기 승압 시스템(22)은 과급기(26) 주위로 공기의 흐름을 우회시키기 위한 연소공기 바이패스덕트(68)와 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 공기의 흐름을 제어하기 위한 연소공기 바이패스밸브(70)를 포함하고, 상기 방법은:
    최적 작동범위 내에서 터보 과급기(24)의 작동을 유지하는 단계와;
    과급기(26)의 회전 출력을 생성하기 위하여 과급기(26)의 유입구(40)와 과급기(26)의 유출구(44) 사이에서 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하기 위하여 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하는 단계와;
    과급기(26)의 상기 회전 출력을 엔진(20)에 전달하여 엔진(20)의 작동 효율을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 연소공기 바이패스밸브(70)는 개방위치와 폐쇄위치를 포함하고 또한 개방위치와 폐쇄위치 간의 중간위치로 이동할 수 있으며, 그리고 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하는 단계는, 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 연소공기의 흐름율을 조정하기 위해 연소공기 바이패스밸브(70)의 위치를 변경하는 단계로서 더 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연소공기 바이패스밸브(70)의 위치를 변경하는 단계는, 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 공기 흐름을 더 제한하여 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이를 감소시키기 위해 폐쇄위치를 향해 연소공기 바이패스밸브(70)를 이동시키는 단계로서 더 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 연소공기 바이패스밸브(70)의 위치를 변경시키는 상기 단계는, 연소공기 바이패스덕트(68)를 통한 공기 흐름을 증가시켜 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이를 증가시키기 위해 개방위치를 향해 연소공기 바이패스밸브(70)를 이동시키는 단계로서 더 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 요구에 의해 과급기(26)가 가압된 연소공기를 엔진(20)에 공급하도록, 과급기(26)의 유입구(40)와 과급기(26)의 유출구(44) 사이에서 과급기(26)에 걸쳐 양의 압력차이를 생성하도록 폐쇄위치로 연소공기 바이패스밸브(70)를 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 과급기(26)의 회전 출력을 생성하기 위해 과급기(26)의 유입구(40)와 과급기(26)의 유출구(44) 사이에서 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하도록 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하는 상기 단계는, 토크를 생성하기 위해 과급기(26)의 유입구(40)와 과급기(26)의 유출구(44) 사이에서 과급기(26)에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하도록 연소공기 바이패스밸브(70)를 조작하는 단계로서 더 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 터보 과급기(24)가 가장 효율적으로 작동하는 최적 작동속도범위를 포함하도록 터보 과급기(24)의 최적 작동범위를 규정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 승압 시스템(22)은 터보 과급기(24)의 터빈부를 통해 배기가스의 흐름을 제어하도록 구성되는 터보 과급기(24) 제어기를 포함하고, 방법은, 규정된 작동범위 내에서 터보 과급기(24)의 작동을 유지하기 위해 터보 과급기(24)의 터빈부를 통한 배기가스 흐름율을 제어하도록 터보 과급기(24) 제어기를 조작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 터보 과급기(24) 제어기는 터보 과급기(24) 주위로 배기가스를 우회시키기 위한 배기가스 바이패스덕트(72)와 그리고 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름을 제어하기 위해 배기가스 바이패스덕트(72) 내에 배치되는 웨이스트 게이트(76)를 포함하고, 터보 과급기(24) 제어기를 조작하는 단계는 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름율을 조절하기 위해 웨이스트 게이트(76)를 조작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 웨이스트 게이트(76)를 조작하는 단계는 터보 과급기(24)의 작동속도를 감소시키기 위해 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름을 증가시키기 위해 웨이스트 게이트(76)를 개방하는 것과 그리고 터보 과급기(24)의 작동속도를 증가시키기 위해 배기가스 바이패스덕트(72)를 통한 배기가스의 흐름을 감소시키기 위해 웨이스트 게이트(76)를 폐쇄하는 것 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140208745A1 (en) * 2009-10-28 2014-07-31 Eaton Corporation Control strategy for an engine
WO2012077164A1 (ja) * 2010-12-08 2012-06-14 トヨタ自動車株式会社 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置
EP2715090A2 (en) * 2011-05-25 2014-04-09 Eaton Corporation Supercharger-based twin charging system for an engine
WO2013049438A2 (en) 2011-09-30 2013-04-04 Eaton Corporation Supercharger assembly with independent superchargers and motor/generator
US9534532B2 (en) 2011-09-30 2017-01-03 Eaton Corporation Supercharger assembly with two rotor sets
US9534531B2 (en) 2011-09-30 2017-01-03 Eaton Corporation Supercharger assembly for regeneration of throttling losses and method of control
US9587521B2 (en) 2012-02-29 2017-03-07 Eaton Corporation Volumetric energy recovery device and systems
KR20140141657A (ko) 2012-03-29 2014-12-10 이턴 코포레이션 가변 스피드 하이브리드 전기적 과급기 어셈블리 및 이를 갖는 차량의 제어 방법
US9027343B2 (en) * 2012-06-14 2015-05-12 Ford Global Technologies, Llc Approach for supplying vacuum via a supercharger
GB201210679D0 (en) * 2012-06-15 2012-08-01 Jaguar Cars Supercharger drive
US9157363B2 (en) 2012-08-21 2015-10-13 Ford Global Technologies, Llc Twin independent boosted I4 engine
EP2895717B1 (en) 2012-09-14 2017-04-26 Eaton Corporation Control system for vehicle drive system having supercharger and accessories
EP3674123A3 (en) 2013-03-12 2020-12-09 Eaton Corporation Adaptive state of charge regulation and control of variable speed hybrid electric supercharger assembly for efficient vehicle operation
US10018157B2 (en) 2013-03-14 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9151219B2 (en) 2013-08-13 2015-10-06 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for surge control
US9080506B2 (en) 2013-08-13 2015-07-14 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9309837B2 (en) 2013-08-13 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for EGR control
US9261051B2 (en) 2013-08-13 2016-02-16 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9109505B2 (en) 2013-08-13 2015-08-18 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for condensation control
US9091202B2 (en) 2013-08-13 2015-07-28 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9309836B2 (en) 2013-08-13 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9682685B2 (en) 2013-08-13 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for condensation control
US9303557B2 (en) 2013-08-13 2016-04-05 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for EGR control
US9174637B2 (en) 2013-08-13 2015-11-03 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for torque control
US9279374B2 (en) 2013-08-13 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for surge control
WO2015066060A1 (en) 2013-10-28 2015-05-07 Eaton Corporation Boost system including turbo and hybrid drive supercharger
EP3094843B1 (en) 2014-01-14 2020-01-08 Eaton Corporation Boost system including hybrid drive supercharger with compact configuration
CN104863695B (zh) * 2014-02-21 2020-01-31 康明斯有限公司 优化发动机性能以高扭矩运行的装置、方法和系统
US9759135B2 (en) 2014-04-04 2017-09-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control
US9551276B2 (en) 2014-08-14 2017-01-24 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for surge control
US10465600B2 (en) * 2015-06-02 2019-11-05 Mitsubishi Electric Corporation Control device for internal combustion engine
CN108489730B (zh) * 2018-03-13 2019-12-10 潍柴动力股份有限公司 一种气压调节装置
CN115506881A (zh) * 2022-09-28 2022-12-23 潍柴动力股份有限公司 一种发动机增压系统、控制方法及车辆

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57203823A (en) * 1981-06-05 1982-12-14 Aisin Seiki Co Ltd Control for vehicle mounted with engine with supercharger
US4505117A (en) * 1982-06-07 1985-03-19 Warner-Ishi Turbocharged internal combustion engine having an engine driven positive displacement compressor
JPS59197658A (ja) * 1983-04-26 1984-11-09 Mazda Motor Corp 自動車の駆動制御装置
JPS6119935A (ja) * 1984-07-06 1986-01-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の過給機のバイパス制御装置
US4730457A (en) * 1985-10-29 1988-03-15 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Supercharging system for automotive engines
JPS62101814A (ja) * 1985-10-29 1987-05-12 Isuzu Motors Ltd エンジンのエネルギ−回収装置
JPH0521634Y2 (ko) * 1986-10-15 1993-06-03
JPS63109233A (ja) * 1986-10-28 1988-05-13 Mazda Motor Corp 圧力波過給機付エンジンの吸気装置
JPS63129123A (ja) * 1986-11-19 1988-06-01 Honda Motor Co Ltd 過給機付内燃機関の過給圧制御方法
JP2521272B2 (ja) * 1986-12-02 1996-08-07 マツダ株式会社 エンジンの過給装置
JP2522376B2 (ja) * 1988-07-07 1996-08-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の複合過給装置
JPH0772495B2 (ja) * 1989-07-28 1995-08-02 マツダ株式会社 エンジンの過給装置
JPH03225031A (ja) * 1990-01-29 1991-10-04 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関の複合型過給装置
SE467269B (sv) 1990-09-06 1992-06-22 Volvo Penta Ab Oeverladdad foerbraenningsmotor
DE4210070C2 (de) * 1992-03-27 1996-10-17 Daimler Benz Ag Brennkraftmaschine mit kombinierter Aufladung
US5937832A (en) * 1996-11-27 1999-08-17 Kapich; Davorin D. Control system for hydraulic supercharger system
JPH10238354A (ja) * 1996-12-27 1998-09-08 Kanesaka Gijutsu Kenkyusho:Kk ハイブリッド過給エンジン
JPH11324692A (ja) 1998-05-18 1999-11-26 Komatsu Ltd 機械式過給器の制御装置
JP2001115847A (ja) * 1999-10-18 2001-04-24 Tochigi Fuji Ind Co Ltd 過給システム
DE10145038A1 (de) * 2001-09-13 2003-04-03 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben wenigstens eines Laders eines Verbrennungsmotors
JP4661016B2 (ja) * 2001-09-28 2011-03-30 トヨタ自動車株式会社 可変容量過給機付内燃機関の制御装置
JP3952974B2 (ja) * 2003-03-17 2007-08-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4168925B2 (ja) * 2003-12-16 2008-10-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4534514B2 (ja) * 2004-02-18 2010-09-01 株式会社デンソー ディーゼル機関の制御装置
US7490594B2 (en) * 2004-08-16 2009-02-17 Woodward Governor Company Super-turbocharger
DE102005005958A1 (de) * 2005-02-10 2006-08-17 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Gasbetrieb
JP4577104B2 (ja) * 2005-06-13 2010-11-10 トヨタ自動車株式会社 可変ターボチャージャ
JP4434174B2 (ja) * 2006-05-10 2010-03-17 株式会社デンソー 過給機付き内燃機関の制御装置
US7484368B2 (en) * 2006-08-11 2009-02-03 Eaton Corporation Clutched super turbo control strategy
US7621263B2 (en) * 2006-08-31 2009-11-24 Eaton Corporation Supercharger drive system
US7281518B1 (en) * 2007-03-15 2007-10-16 Detroit Diesel Corporation Method and system of diesel engine setpoint compensation for transient operation of a heavy duty diesel engine
US7540279B2 (en) 2007-05-15 2009-06-02 Deere & Comapny High efficiency stoichiometric internal combustion engine system
US8794000B2 (en) * 2007-11-30 2014-08-05 Caterpillar Inc. Natural gas compression system
US20110067395A1 (en) * 2009-09-22 2011-03-24 Eaton Corporation Method of controlling an engine during transient operating conditions

Also Published As

Publication number Publication date
EP2494173B1 (en) 2017-03-29
US8640458B2 (en) 2014-02-04
EP2494173A1 (en) 2012-09-05
JP2013509526A (ja) 2013-03-14
WO2011051789A1 (en) 2011-05-05
US20110094480A1 (en) 2011-04-28
CN102686855A (zh) 2012-09-19

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