KR20120126209A - 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법 - Google Patents

터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120126209A
KR20120126209A KR1020110043833A KR20110043833A KR20120126209A KR 20120126209 A KR20120126209 A KR 20120126209A KR 1020110043833 A KR1020110043833 A KR 1020110043833A KR 20110043833 A KR20110043833 A KR 20110043833A KR 20120126209 A KR20120126209 A KR 20120126209A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
egr
valve
turbocharger
outside air
supercharger
Prior art date
Application number
KR1020110043833A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101262506B1 (ko
Inventor
한동희
추동호
김윤주
박종일
김홍집
한승국
임혁
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020110043833A priority Critical patent/KR101262506B1/ko
Priority to JP2011192833A priority patent/JP5864963B2/ja
Priority to US13/285,959 priority patent/US8931274B2/en
Priority to DE102011055299A priority patent/DE102011055299A1/de
Priority to CN201110362168.3A priority patent/CN102777287B/zh
Publication of KR20120126209A publication Critical patent/KR20120126209A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101262506B1 publication Critical patent/KR101262506B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/057—Control or regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/08—EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/64—Systems for actuating EGR valves the EGR valve being operated together with an intake air throttle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • F02M35/10163—Supercharged engines having air intakes specially adapted to selectively deliver naturally aspirated fluid or supercharged fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

본 발명은 엔진시스템이 터보차저(10)를 기반으로 전동식이나 기계식 슈퍼차저(20,200)와 함께 LP-EGR(30)로 함께 구성되고, 외기와 배기가스 유량을 제어하는 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)를 연동시켜 구성하며, 터보랙 및 저속토크영역과 중부하영역 및 중고부하영역으로 구분하여 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)의 개도량을 각각 최적제어해 줌으로써, 슈퍼차저(20,200)를 통한 터보랙 개선으로 저속 고부하 영역 사용도를 향상함은 물론, 슈퍼차저(20)와 함께 구성된 LP-EGR(30)를 통한 저속 고부하 영역에서 연비개선율을 크게 높일 수 있는 특징을 갖는다.

Description

터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법{Engine System Based on Turbo Charger and Fuel Ratio Improving Method thereof}
본 발명은 터보차저 기반 엔진시스템에 관한 것으로, 특히 엔진성능을 향상하는 다수 장치들이 기능별로 복합화됨으로써 개별 장치들에 대한 시너지 효과를 최적화하고 엔진룸의 레이아웃(Lay Out)도 저하시키지 않는 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진성능을 높이고 연비를 향상하기 위한 다양한 장치들이 적용되어진다.
대표적인 장치로는 터보차저(Turbo Charger)를 예로 들 수 있는데, 터보차저는 엔진으로 공급되는 흡입공기를 배기가스의 도움을 받아 압축해줌으로써 엔진의 성능향상과 연비향상에 기여하게 된다.
하지만, 상기와 같은 터보차저만으로는 세계적인 고유가 및 각종규제에 따른 연비향상 및 친환경 대두로 더욱 높아지고 있는 연료저감과 연비개선에 대한 목표추세에 적절히 부합할 수 없는 실정이다.
이에 부합하기 위한 한 예로서 터보차저와 함께 구성되는 슈퍼차저를 예로 들 수 있는데, 통상 슈퍼차저는 밸트구동형 기계식 슈퍼차저를 기본으로 바이패스(Bypass)제어밸브와 함께 마그네틱(Magnetic)클러치로 구성되어진다.
엔진시스템이 터보차저와 슈퍼차저로 구성되면, 저속 터보랙구간에서는 바이패스제어밸브는 차단하고 대신 마그네틱클러치를 연결하여 슈퍼차저와 터보차저를 직렬로 연결해줌으로써 터보차저와 함께 슈퍼차저를 동시에 구동해 공기를 흡입하는 반면, 일반 운전 조건에서는 마그네틱클러치를 차단하고 대신 바이패스제어밸브를 개방함으로써 슈퍼차저를 거치지 않고 공기를 흡입하게 한다.
상기와 같이 터보차저와 슈퍼차저가 함께 구성된 엔진시스템에서는 운전조건에 따라 슈퍼차저의 작동 상태를 달리해줌으로써 터보차저가 적용된 스파크 점화 엔진의 응답 속도 및 저속 토크를 개선할 수 있게 된다.
하지만, 전술한 바와 같이 슈퍼차저는 밸트구동형 기계식 슈퍼차저를 기본으로 밸브와 클러치등이 요구되어 엔진시스템을 복잡하게 할 수밖에 없게 된다.
한편, 상기와 같이 터보차저와 함께 구성되어 엔진성능을 향상시키는 또 다른 대표적인 장치로는 배기가스재순환시스템인 EGR(Exhaust Gas Recirculation)을 예로 들 수 있다.
상기 EGR은 엔진에서 나와 외부로 배출되는 배기가스로 터보차저(Turbo Charger)를 돌려 엔진으로 공급되는 흡입공기가 압축되고 동시에 배기가스의 일부가 다시 엔진으로 공급됨으로써 엔진성능을 향상할 수 있도록 도와주게 된다.
통상 EGR은 터보차저의 앞쪽에서 배기가스(또는 EGR가스라 칭함)를 뽑아 쓰는 고압방식인 HP(High Pressure)-EGR 타입과, 터보차저의 뒤쪽에서 배기가스를 뽑아 쓰는 저압방식인 LP(Low Pressure)-EGR 타입으로 분류될 수 있다.
이중 LP-EGR은 배기매니폴드를 빠져나와 터보차져를 거친 후 삼원촉매 혹은 촉매필터인 DPF를 지난 배기가스중 일부 배기가스를 터보차저의 압축기(Compressor)전단으로 보내준 다음 흡입공기와 함께 흡기매니폴드로 흘려줌으로써, HP-EGR과 달리 저압/저온이면서 삼원촉매 혹은 DPF를 통해 오염물질을 거른 비교적 깨끗한 배기가스를 사용할 수 있는 장점이 있게 된다.
상기와 같이 엔진시스템에 적용되어 엔진성능을 크게 높이는 장치로는 터보차저와 슈퍼차저 및 EGR(특히 LP-EGR)이 있고, 이들간의 적절한 조합(터보차저 + 슈퍼차저 또는 터보차저 + LP-EGR)을 적용한 엔진시스템은 그 성능을 크게 높일 수 있게 된다.
그러므로, 엔진시스템에 터보차저와 슈퍼차저 및 LP-EGR을 모두 함께 적용해 각각이 갖는 장점을 극대화할 수 있다면 엔진 시스템의 최적화에 기여할 수 있게 된다.
하지만, 개별적인 작동 특성을 갖는 터보차저와 슈퍼차저 및 LP-EGR를 이용한 작동구현에 있어 서로간의 시너지효과를 배가할 수 있는 최적 제어가 매우 어려울 수밖에 없고, 복잡한 구성을 갖는 슈퍼차저와 LP-EGR를 이용한 엔진시스템 구축에 있어 그 구성을 더욱 복잡하게 만들 수밖에 없다.
복잡한 엔진시스템은 엔진룸의 레이아웃(Lay Out)에 상당한 제약을 가함으로써 터보차저와 슈퍼차저 및 LP-EGR을 함께 적용하기에 많은 어려움이 따를 수밖에 없게 된다.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 슈퍼차저와 LP-EGR(Low Pressure-EGR)의 구성요소를 복합화함으로써 엔진룸의 레이아웃(Lay Out)저하방지와 다운사이징(Downsizing)된 엔진시스템 구축은 물론, 그 기능의 공용화로 최적 제어를 구현함으로써 작동구현에 있어 서로간의 시너지효과를 배가함과 더불어 특히 저속 고부하 영역의 연비개선을 크게 향상할 수 있는 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보차저 기반 엔진시스템은 에어클리너를 갖추고 엔진으로 외기를 공급해주는 흡기계와;
적어도 1개 이상의 필터를 갖추고 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출하는 배기계와;
배기가스로 구동되어 상기 엔진으로 공급되는 외기를 과급시켜주는 터보차저와;
상기 흡기계의 외기흐름구간에서 분기되는 또 다른 외기흐름을 형성하는 슈퍼차저와;
상기 배기계에서 분기되는 배기가스흐름을 상기 터보차저로 보내도록 상기 터보차저의 압축기로 이어진 EGR라인을 갖춘 EGR과;
ECU의 제어로 상기 터보차저의 전단에서 상기 외기흐름과 상기 또 다른 외기흐름 및 상기 배기가스흐름을 변화시켜줌으로써, 상기 터보차저를 통해 과급되는 외기와 배기가스의 혼합비율을 가변시키는 밸브수단;
을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 슈퍼차저는 상기 흡기계의 에어클리너 후단에 형성되는 외기흐름에서 분기되는 또 다름 외기흐름을 형성하고, 또 다른 외기흐름을 상기 EGR의 EGR라인으로 직접보내주게 된다.
상기 슈퍼차저는 상기 흡기계의 에어클리너 후단에 형성되는 외기흐름에서 분기되는 또 다름 외기흐름을 형성하고, 상기 슈퍼차저에서 분기되어진 흡기연결라인으로 또 다른 외기흐름을 상기 EGR의 EGR라인에 이어주게 된다.
상기EGR은 저압 EGR인 LP-EGR이고, 상기 EGR라인은 상기 배기계의 필터 후단부위에서 분기되며 비상필터가 더 설치되어진다.
상기 밸브수단은 배기라인에서 분기된 배기가스를 상기 EGR라인으로 흘려주는 EGR밸브와, 상기 흡기계의 흡기라인을 통해 도입된 외기를 상기 EGR라인으로 흘려주는 바이패스밸브와, 상기 슈퍼차저를 통해 흡입된 또 다른 외기를 상기 EGR라인으로 흘려주는 유로제어밸브로 구성되어진다.
상기 EGR밸브와 상기 유로제어밸브는 서로 연동되어 반대로 개폐되고, 상기 바이패스밸브는 독자적으로 개폐되어진다.
상기 EGR밸브와 상기 유로제어밸브는 상기 ECU로 제어되는 밸브구동수단으로 작동되고, 상기 밸브구동수단은 상기 EGR밸브나 상기 유로제어밸브중 어느 한 밸브의 개도량을 직접적으로 가변시키는 액추에이터와, 상기 EGR밸브나 상기 유로제어밸브를 양쪽 끝부위로 연결하여 한쪽의 밸브가 열릴 때 반대쪽 밸브는 닫히도록 연동시켜주는 밸브링크로 구성되어진다.
상기 밸브구동수단은 상기 EGR밸브나 상기 유로제어밸브를 양쪽 끝부위로 연결하여 한쪽의 밸브가 열릴 때 반대쪽 밸브는 닫히도록 연동시켜주는 밸브링크와, 상기 밸브링크를 직접조작하는 액추에이터로 구성되어진다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선방법은 엔진구동에 따른 차량 정보를 읽고, 취득되어진 차량정보로부터 엔진운전영역을 판단하는 초기조건설정단계;
상기 엔진운전영역을 터보랙 및 저속토크영역과, 중부하영역과, 중고부하영역으로 구분하는 제어구분단계;
상기 터보랙 및 저속토크영역에서 슈퍼차저를 통한 외기만 엔진으로 공급하고, 상기 중부하영역에서 흡기계를 통한 외기를 기본으로 상기 슈퍼차저를 통한 또 다른 외기나 또는 EGR을 통한 배기가스중 하나가 혼합되는 혼합기를 엔진에 공급하며, 상기 중고부하영역에서 상기 EGR을 통한 배기가스를 기본으로 상기 슈퍼차저를 통한 또 다른 외기도입이 없이 상기 흡기계를 통한 외기를 혼합한 혼합기를 엔진에 공급하는 제어실행단계;
상기 제어실행단계가 완료되면, 엔진구동에 따른 차량 정보를 취득하는 초기상태로 복귀되는 제어완료단계;
를 포함해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상기 터보랙 및 저속토크영역에서는 상기 슈퍼차저가 상기 흡기계로부터 흡입한 외기를 모두 통과시키도록 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 유로제어밸브를 100% 개도량으로 제어하는 반면, 상기 흡기계가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 바이패스밸브를 0% 개도량으로 제어하고 동시에 상기 EGR라인에 설치된 EGR밸브를 0% 개도량으로 제어되어진다.
상기 중부하영역에서는 상기 흡기계가 이어진 상기 EGR라인과 연결부위에 설치된 바이패스밸브를 100% 개도량으로 제어하는 반면, 상기 슈퍼차저가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 유로제어밸브를 0% 개도량으로 제어할 때 상기 EGR라인에 설치된 EGR밸브를 100% 개도량으로 제어하거나 또는 그 역으로 제어하게 된다.
상기 유로제어밸브나 상기 EGR밸브가 100% 개도량으로 제어되면, 100% 개도량으로부터 0% 개도량으로 줄어들도록 제어되어진다.
상기 중고부하영역에서는 상기 EGR라인에 설치된 EGR밸브를 100% 개도량으로 제어하는 반면, 상기 슈퍼차저가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 유로제어밸브를 0% 개도량으로 제어하고 동시에 상기 흡기계가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 바이패스밸브를 0% 개도량에서 100% 개도량으로 가변시키면서 제어하게 된다.
이러한 본 발명은 터보차저를 기반으로 해 슈퍼차저와 LP-EGR LP(Low Pressure-EGR)의 구성요소를 복합화함으로써 엔진룸의 레이아웃(Lay Out)이 저하되는 것을 방지하고 다운사이징(Downsizing)된 엔진시스템을 구축할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명은 터보차저와 슈퍼차저 및 LP-EGR를 함께 구성함으로써 다양한 운전모드를 구현할 수 있고, 다양한 운전모드를 통한 최적제어가 용이한 효과도 있게 된다.
또한, 본 발명은 터보차저와 함께 구성된 슈퍼차저를 통한 터보랙 개선으로 저속 고부하 영역 사용도를 향상하고, 슈퍼차저와 함께 구성된 LP-EGR를 통한 저속 고부하 영역의 연비저감으로 터보차저와 슈퍼차저 및 LP-EGR간의 배가된 시너지작용으로 연비를 크게 개선할 수 있는 효과도 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보차저 기반 엔진시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 터보차저 기반 엔진시스템의 구성도이며, 도 3내지 도 5는 본 발명에 따른 터보차저 기반 엔진시스템에 적용된 밸브구동수단의 다양한 변형례이며, 도 6은 본 발명에 따른 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선방법의 순서도이고, 도 7(가)내지(다)는 본 발명에 따른 터보차저 기반 엔진시스템의 작동도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보차저 기반 엔진시스템의 구성도로서, 모터를 사용하는 전동식 슈퍼차저가 적용되어진다.
도시된 바와 같이, 엔진시스템은 동력원인 엔진(1)과, 엔진(1)으로 외기를 도입하는 흡기계(4)와, 엔진(1)에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출하는 배기계(7)와, 배기가스로 구동되어 엔진(1)으로 도입되는 외기를 과급시켜주는 터보차저(10)와, 저속 터보랙구간에서 스파크 점화 엔진의 응답 속도 및 저속 토크를 개선하도록 흡기계(4)에서 분기된 또 다른 외기를 도입하는 슈퍼차저(20)와, 저압/저온이면서 필터(DPF)를 통해 오염물질을 거른 비교적 깨끗한 배기가스를 도입하는 LP-EGR(30)과, 흡기계(4)로 도입되는 외기흐름과 LP-EGR(30)로 도입되는 배기가스흐름 및 슈퍼차저(20)로 도입된 또 다른 외기흐름을 제어하는 밸브수단과, 엔진(1)과 슈퍼차저(20) 및 밸브수단의 개도량을 제어하는 ECU(60)로 구성되어진다.
상기 흡기계(4)는 외기내 오염물질을 거르는 에어클리너(5a)를 갖춘 흡기라인(5)과, 흡기라인(5)에 설치된 터보차져(10)에서 과급된 외기흐름을 형성하고 엔진(1)으로 도입되는 외기유량을 제어하는 쓰로틀바디가 설치된 흡기인테이크(6)와, 엔진(1)에 직접연결되어진 흡기매니폴드(2)로 구성되어진다.
상기 흡기인테이크(6)에는 터보차저(10)로 인해 과급된 혼합기온도를 낮추기 위한 고효율 인터쿨러(34)가 설치되어진다.
상기 배기계(7)는 엔진(1)에 직접연결되어진 배기메니폴드(3)에서 이어진 배기라인(8)과, 배기가스내 오염물질을 거르도록 배기라인(8)에 설치된 적어도 1개 이상의 필터(9a,9b)로 구성되어진다.
상기 터보차저(10)는 배기가스가 흐르는 배기라인(8)에 터빈이 연결되고, 배기가스가 도입되는 EGR라인(31)과 함께 외기가 도입되는 흡기인테이크(6)에 압축기가 연결되어진다.
상기 슈퍼차저(20)는 ECU(60)로 제어되는 모터를 구비한 전동식이고, 흡기계(4)에서 분기되어 LP-EGR(30)로 이어진 흡기분기라인(20a)에 설치되어진다.
상기 흡기분기라인(20a)은 흡기계(4)를 이루는 에어클리너(5a)의 출구부위에서 분기되거나 또는 에어클리너(5a)를 지난 흡기라인(5)에서 분기되고, 터보차저(10)의 압축기에 연결된 LP-EGR(30)의 EGR라인(31)에 이어진다.
상기 LP-EGR(30)은 터보차저(10)의 압축기에 연결되고 배기가스를 도입하는 EGR라인(31)과, 배기라인에서 분기되어 배기가스를 EGR라인(31)으로 흘려주는 EGR분기라인(32)과, 상기 EGR분기라인(32)이 상기 EGR라인(31)과 연결되는 연결부위에 설치되어 ECU(60)로 제어되는 EGR밸브(33)로 구성되어진다.
상기 EGR분기라인(32)은 배기계(7)를 이루는 한쌍의 필터(9a,9b)들중 적어도 1개의 필터(9a)의 후단에서 배기라인(8)으로부터 분기되어진다.
또한, 상기 EGR분기라인(32)에는 배기가스를 정화하기 위한 비상필터가 더 설치될 수 있다.
한편, 상기 밸브수단은 배기라인에서 분기된 배기가스를 EGR라인(31)으로 흘려주는 EGR밸브(33)와, 슈퍼차저(20)를 통해 흡입된 외기를 EGR라인(31)으로 흘려주는 유로제어밸브(40)와, 흡기라인(5)을 통해 도입된 외기를 EGR라인(31)으로 흘려주는 바이패스밸브(50)로 구성되어진다.
상기 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)는 모두 ECU(60)의 개도량 제어로 통과되는 유량을 변화시켜준다.
상기 EGR밸브(33)는 EGR분기라인(32)이 EGR라인(31)에 이어지는 연결부위에 설치되고, 상기 유로제어밸브(40)는 흡기분기라인(20a)이 EGR라인(31)에 이어지는 연결부위에 설치되며, 상기 바이패스밸브(50)는 흡기라인(5)이 EGR라인(31)에 이어지는 연결부위에 설치되어진다.
본 실시예에서 상기 유로제어밸브(40)와 상기 바이패스밸브(50)는 터보차저(10)를 기준으로 터보차저(10)에 가장 근접된 EGR밸브(33)의 후단으로 설치되어진다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 터보차저 기반 엔진시스템의 구성도로서, 클러치와 벨트를 사용하는 기계식 슈퍼차저가 적용되어진다.
도시된 바와 같이, 엔진시스템은 엔진(1)으로 외기를 도입하는 흡기계(4)와, 엔진(1)에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출하는 배기계(7)와, 배기가스로 구동되어 엔진(1)으로 도입되는 외기를 과급시켜주는 터보차저(10)와, 저압/저온이면서 필터(DPF)를 통해 오염물질을 거른 비교적 깨끗한 배기가스를 도입하는 LP-EGR(30)로 구성되며, 다만 전동식 슈퍼차저(20)와 다르게 엔진(1)의 동력을 이용하는 기계식 슈퍼차저(200)의 특성상 엔진룸내 레이아웃(Lay Out)의 변화를 요구하게 된다.
즉, 기계식 슈퍼차저(200)는 마그네틱 클러치(201)와 동력인출용 벨트(202)등이 엔진(1)의 전면부위로 위치되는 특성상 엔진(1)에 근접되도록 설치되어진다.
이로 인해, 기계식 슈퍼차저(200)에는 외기를 흡입하는 흡기분기라인(200a)과 더불어 흡입된 외기를 EGR라인(31)으로 보내주는 흡기연결라인(200b)이 더 구비되어진다.
상기 흡기분기라인(200a)은 흡기계(4)를 이루는 에어클리너(5a)의 출구부위에서 분기되거나 또는 에어클리너(5a)를 지난 흡기라인(5)에서 분기되어 엔진(1)을 가로질러 기계식 슈퍼차저(200)에 연결되고, 흡기연결라인(200b)은 기계식 슈퍼차저(200)에서 나와 엔진(1)을 가로질러 EGR라인(31)에 연결되어진다.
이로 인해 흡기계(4)에서는 외기를 도입하는 흡기라인(5)이 배기가스가 도입되는 EGR라인(31)에 직접 연결되어진다.
또한, 밸브수단은 전동식 슈퍼차저(20)를 적용할 때와 같이 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)로 동일하게 구성되어진다.
상기 EGR밸브(33)는 EGR분기라인(32)이 EGR라인(31)에 이어지는 연결부위에 설치되고, 상기 유로제어밸브(40)는 흡기연결라인(200b)이 EGR라인(31)에 이어지는 연결부위에 설치되며, 상기 바이패스밸브(50)는 흡기라인(5)이 EGR라인(31)에 이어지는 연결부위에 설치되어진다.
그리고, ECU(60)는 엔진(1)과 기계식 슈퍼차저(200) 및 밸브수단의 개도량을 제어한다.
도 3내지 도 5는 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 적용된 밸브구동수단의 다양한 변형례를 나타내는데, 상기 밸브구동수단은 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)를 일체화시켜 그 움직임을 연동시켜줌으로써 제어의 편리성을 더욱 증진하기 위한 방식이다.
상기 밸브구동수단은 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)를 서로 반대로 움직이는데, 일례로 EGR밸브(33)가 열리게 되면 그 움직임에 연동되는 유로제어밸브(40)는 닫히게 된다.
도 3에 도시된 밸브구동수단은 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)를 일체화시켜 움직임을 연동시켜주는 밸브제어기(70)와, 상기 밸브제어기(70)를 제어하는 ECU(60)로 구성되어진다.
상기 밸브제어기(70)는 EGR밸브(33)의 플랩(Flap)부위에 결합되어 ECU(60)의 제어로 EGR밸브(33)의 개도량을 변화시키는 액추에이터(71)와, EGR밸브(33)의 플랩(Flap)부위에서 나와 유로제어밸브(40)의 플랩(Flap)부위에 연결된 밸브링크(72)로 구성되어진다.
상기 밸브링크(72)의 양쪽 끝부위는 힌지연결구조로 이루어짐이 바람직하다.
도 3의 작동후 상태는 EGR밸브(33)가 100%열릴 때 유로제어밸브(40)가 100% 닫힌 경우를 나타낸다.
상기와 같이 ECU(60)로 구동된 액추에이터(71)는 EGR밸브(33)의 개도량을 직접적으로 변화시키게 되고, EGR밸브(33)의 움직임은 밸브링크(72)를 통해 유로제어밸브(40)로 전달됨으로써 유로제어밸브(40)의 개도량도 함께 변화될 수 있게 된다.
그리고, 도 4는 밸브구동수단의 변형례로서, 이는 ECU(60)로 제어되는 액추에이터(71a)가 유로제어밸브(40)에 직접연결되고 EGR밸브(33)가 밸브링크(72a)에 연결되어진 경우를 나타낸다.
상기와 같은 경우에는 ECU(60)로 구동된 액추에이터(71a)는 유로제어밸브(40)의 개도량을 직접적으로 변화시키게 되고, 유로제어밸브(40)의 움직임은 밸브링크(72a)를 통해 EGR밸브(33)로 전달됨으로써 EGR밸브(33)의 개도량도 함께 변화될 수 있게 된다.
도 4의 작동후 상태는 유로제어밸브(40)가 100% 닫힐 때 EGR밸브(33)가 100% 열린 경우를 나타낸다.
또한, 도 5(가)는 밸브구동수단의 또 다른 변형례로서, 이는 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)가 밸브링크(72b)의 양쪽 끝부위에 각각 연결되고, ECU(60)로 제어되는 액추에이터(71b)가 밸브링크(72b)의 중간부위에 연결되어진 경우를 나타낸다.
이때, 액추에이터(71a)와 밸브링크(72b)는 힌지연결구조로 이루어짐이 바람직하다.
상기와 같은 경우에는 ECU(60)로 구동된 액추에이터(71a)는 밸브링크(72b)를 잡아당기거나 또는 밀어줌으로써, EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)의 개도량을 동시에 변화시키게 된다.
도 5의 작동후 상태는 EGR밸브(33)가 100%열릴 때 유로제어밸브(40)가 100% 닫힌 경우를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선로직을 나타낸다.
단계S10과 같이 엔진이 구동되면, 각종 센서를 통해 엔진구동에 따른 차량 정보가 ECU(60)에 입력되어진다.
단계S20은 검출되어진 차량정보를 이용해 현 차량의 엔진운전영역을 판단하는 과정으로서, 본 실시예에선 적어도 3개의 운전영역으로 구분하고 각각의 운전영역에 따라 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)를 다르게 제어함으로써, 슈퍼차저(20,200)를 통한 터보랙 개선으로 저속 고부하 영역 사용도를 향상함은 물론, 슈퍼차저(20)와 함께 구성된 LP-EGR(30)를 통한 저속 고부하 영역에서 연비개선율을 크게 높일 수 있게 된다.
상기 3개의 운전영역은 터보랙 및 저속토크영역과 중부하영역 및 중고부하영역으로 구분되어진다.
단계S30은 터보랙 및 저속토크영역에 대한 제어로서, 이 모드에서는 단계S31과 같이 슈퍼차저(20,200)가 구동되고 동시에 단계S32에서 이어진 단계S321내지 단계S323과 같은 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)가 최적 제어되어진다.
도 7(가)는 엔진 시스템이 단계S30에서 구현되는 터보랙 및 저속토크영역으로 제어됨을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 엔진 시스템은 ECU(60)가 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)를 각각 개별적으로 제어하지 않고 밸브구동수단(70,70a,70b)을 이용해 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)를 연동제어하는 경우이다.
본 실시예에서 상기와 같은 차이는 단지 ECU(60)가 EGR밸브(33)를 직접 제어하여 완전히 닫을 때 유로제어밸브(40)를 직접 제어하여 반대로 완전히 열어주느냐 또는 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)가 연결된 밸브링크(72,72a,72b)를 액추에이터(71,71a,71b)로 조작하는냐 차이일 뿐, 그 결과는 모두 동일하다.
엔진시스템이 단계S30과 같이 터보랙 및 저속토크영역에 따라 제어되면, 슈퍼차저(20,200)는 흡기계(4)의 외기라인(5)으로부터 외기를 흡입하여 LP-EGR(30)의 EGR라인(31)으로 흘려보내게 된다.
이러한 상태에서는 단계S321과 같이 바이패스밸브(50)는 0% 개도량으로 제어되어 흡기계(4)를 통한 외기도입이 없고 단계S322와 같이 EGR밸브(33)도 0% 개도량으로 제어되어 LP-EGR(30)을 통한 배기가스 도입이 없는 반면, 단계S323과 같이 유로제어밸브(40)는 100% 개도량으로 제어됨으로써 터보차저(10)로는 슈퍼차저(20,200)를 이용한 외기만 공급되어진다.
이어, 단계S40은 중부하영역에 대한 제어로서, 이 모드에서는 단계S42과 같이 슈퍼차저(20,200)가 구동되고 동시에 단계S32에서 이어진 단계S321내지 단계S323과 같은 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)가 최적 제어되어진다.
도 7(나)는 엔진 시스템이 단계S40에서 구현되는 중부하영역으로 제어됨을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 터보차져(10)에 연결된 EGR라인(31)에는 흡기계(4)를 통한 외기흐름과 슈퍼차저(20,200)의 구동에 따른 또 다른 외기흐름과 LP-EGR(30)을 통한 배기가스흐름이 함께 형성되어진다.
이러한 상태에서는 단계S421과 같이 바이패스밸브(50)는 100% 개도량으로 제어되어 흡기계(4)를 통한 외기도입이 최대로 이루어지는 반면, 단계S422와 같이 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40)는 서로 반대로 작용됨으로써 배기가스유량증가시 슈퍼차저(20,200)를 통한 또 다른 외기유량은 없거나 또는 그 역으로 구현되어진다.
즉, EGR밸브(33)가 0% 개도량으로 제어될 때 유로제어밸브(40)는 100% 개도량 -> 0% 개도량으로 제어되거나, 유로제어밸브(40)가 0% 개도량으로 제어될 때 EGR밸브(33)는 100% 개도량 -> 0% 개도량으로 제어되어진다.
그러므로, 흡기계(4)를 통한 외기유량은 일정하지만 EGR밸브(33)를 통한 배기가스유량과 유로제어밸브(40)를 통한 또 다른 외기유량은 가변적으로 제어되어진다.
이어, 단계S50은 중고부하영역에 대한 제어로서, 이 모드에서는 단계S51과 같이 슈퍼차저(20,200)가 구동되지 않고 대신 단계S52에서 이어진 단계S521내지 단계S523과 같은 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)가 최적 제어되어진다.
도 7(다)는 엔진 시스템이 단계S50에서 구현되는 중고부하영역으로 제어됨을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 터보차져(10)에 연결된 EGR라인(31)에는 LP-EGR(30)을 통한 배기가스흐름과 함께 흡기계(4)를 통한 외기흐름이 형성되는 반면, 슈퍼차저(20,200)가 구동되지 않으므로 슈퍼차저(20,200)의 구동에 따른 또 다른 외기흐름은 형성되지 않는다.
이러한 상태에서는 단계S521과 같이 EGR밸브(33)는 100% 개도량으로 제어되어 LP-EGR(30)을 통한 배기가스도입이 최대로 이루어지는 반면, 단계S522와 같이 유로제어밸브(40)는 0% 개도량으로 제어되고 바이패스밸브(50)는 0% 개도량 -> 100% 개도량으로 제어됨으로써 흡기계(4)를 통한 외기유량이 가변적으로 제어되어진다.
상기와 같이 본 발명에 따른 엔진시스템은 터보차저(10)를 기반으로 전동식이나 기계식 슈퍼차저(20,200)와 함께 LP-EGR(30)로 함께 구성되고, 외기와 배기가스 유량을 제어하는 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)를 연동시켜 구성함으로써, 엔진룸의 레이아웃(Lay Out)이 저하되는 것을 방지하고 다운사이징(Downsizing)된 엔진시스템을 구축할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 엔진시스템에서는 외기와 배기가스 유량을 제어하는 EGR밸브(33)와 유로제어밸브(40) 및 바이패스밸브(50)가 터보랙 및 저속토크영역과 중부하영역 및 중고부하영역으로 구분되어 최적제어됨으로써, 슈퍼차저(20,200)를 통한 터보랙 개선으로 저속 고부하 영역 사용도를 향상함은 물론, 슈퍼차저(20)와 함께 구성된 LP-EGR(30)를 통한 저속 고부하 영역에서 연비개선율을 크게 높일 수 있게 된다.
1 : 엔진 2 : 흡기메니폴드
3 : 배기메니폴드 4 : 흡기계
5 : 흡기라인 5a : 에어클리너
6 : 흡기인테이크 7 : 배기계
8 : 배기라인 9a,9b : 필터
10 : 터보차저 20 : 슈퍼차저
20a : 흡기분기라인 30 : LP-EGR
31 : EGR라인 32 : EGR분기라인
33 : EGR밸브 40 : 유로제어밸브
50 : 바이패스밸브 60 : ECU
70,70a,70b : 밸브제어기
71,71a,71b : 액추에이터 72,72a,72b : 밸브링크
200 : 기계식 슈퍼차저 201 : 마그네틱클러치
202 : 벨트 200a : 흡기분기라인
200b : 흡기연결라인

Claims (16)

  1. 에어클리너를 갖추고 엔진으로 외기를 공급해주는 흡기계와;
    적어도 1개 이상의 필터를 갖추고 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출하는 배기계와;
    배기가스로 구동되어 상기 엔진으로 공급되는 외기를 과급시켜주는 터보차저와;
    상기 흡기계의 외기흐름구간에서 분기되는 또 다른 외기흐름을 형성하는 슈퍼차저와;
    상기 배기계에서 분기되는 배기가스흐름을 상기 터보차저로 보내도록 상기 터보차저의 압축기로 이어진 EGR라인을 갖춘 EGR과;
    ECU의 제어로 상기 터보차저의 전단에서 상기 외기흐름과 상기 또 다른 외기흐름 및 상기 배기가스흐름을 변화시켜줌으로써, 상기 터보차저를 통해 과급되는 외기와 배기가스의 혼합비율을 가변시키는 밸브수단;
    을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 슈퍼차저는 상기 흡기계의 에어클리너 후단에 형성되는 외기흐름에서 분기되는 또 다름 외기흐름을 형성하고, 또 다른 외기흐름을 상기 EGR의 EGR라인으로 직접보내주는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 슈퍼차저는 전동식 슈퍼차저인 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 슈퍼차저는 상기 흡기계의 에어클리너 후단에 형성되는 외기흐름에서 분기되는 또 다름 외기흐름을 형성하고, 상기 슈퍼차저에서 분기되어진 흡기연결라인으로 또 다른 외기흐름을 상기 EGR의 EGR라인에 이어주는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 슈퍼차저는 상기 엔진의 동력을 이용하는 기계식 슈퍼차저인 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기EGR은 저압 EGR인 LP-EGR이고, 상기 EGR라인은 상기 배기계의 필터 후단부위에서 분기되며 비상필터가 더 설치되어진 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브수단은 배기라인에서 분기된 배기가스를 상기 EGR라인으로 흘려주는 EGR밸브와, 상기 흡기계의 흡기라인을 통해 도입된 외기를 상기 EGR라인으로 흘려주는 바이패스밸브와, 상기 슈퍼차저를 통해 흡입된 또 다른 외기를 상기 EGR라인으로 흘려주는 유로제어밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 EGR밸브와 상기 유로제어밸브는 서로 연동되어 반대로 개폐되고, 상기 바이패스밸브는 독자적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 EGR밸브와 상기 유로제어밸브는 상기 ECU로 제어되는 밸브구동수단으로 작동되는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 밸브구동수단은 상기 EGR밸브나 상기 유로제어밸브중 어느 한 밸브의 개도량을 직접적으로 가변시키는 액추에이터와, 상기 EGR밸브나 상기 유로제어밸브를 양쪽 끝부위로 연결하여 한쪽의 밸브가 열릴 때 반대쪽 밸브는 닫히도록 연동시켜주는 밸브링크로 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 밸브구동수단은 상기 EGR밸브나 상기 유로제어밸브를 양쪽 끝부위로 연결하여 한쪽의 밸브가 열릴 때 반대쪽 밸브는 닫히도록 연동시켜주는 밸브링크와, 상기 밸브링크를 직접조작하는 액추에이터로 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템.
  12. 엔진구동에 따른 차량 정보를 읽고, 취득되어진 차량정보로부터 엔진운전영역을 판단하는 초기조건설정단계;
    상기 엔진운전영역을 터보랙 및 저속토크영역과, 중부하영역과, 중고부하영역으로 구분하는 제어구분단계;
    상기 터보랙 및 저속토크영역에서 슈퍼차저를 통한 외기만 엔진으로 공급하고, 상기 중부하영역에서 흡기계를 통한 외기를 기본으로 상기 슈퍼차저를 통한 또 다른 외기나 또는 EGR을 통한 배기가스중 하나가 혼합되는 혼합기를 엔진에 공급하며, 상기 중고부하영역에서 상기 EGR을 통한 배기가스를 기본으로 상기 슈퍼차저를 통한 또 다른 외기도입이 없이 상기 흡기계를 통한 외기를 혼합한 혼합기를 엔진에 공급하는 제어실행단계;
    상기 제어실행단계가 완료되면, 엔진구동에 따른 차량 정보를 취득하는 초기상태로 복귀되는 제어완료단계;
    를 포함해 실행되는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 터보랙 및 저속토크영역에서는 상기 슈퍼차저가 상기 흡기계로부터 흡입한 외기를 모두 통과시키도록 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 유로제어밸브를 100% 개도량으로 제어하는 반면, 상기 흡기계가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 바이패스밸브를 0% 개도량으로 제어하고 동시에 상기 EGR라인에 설치된 EGR밸브를 0% 개도량으로 제어하는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 중부하영역에서는 상기 흡기계가 이어진 상기 EGR라인과 연결부위에 설치된 바이패스밸브를 100% 개도량으로 제어하는 반면, 상기 슈퍼차저가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 유로제어밸브를 0% 개도량으로 제어할 때 상기 EGR라인에 설치된 EGR밸브를 100% 개도량으로 제어하거나 또는 그 역으로 제어하는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 유로제어밸브나 상기 EGR밸브가 100% 개도량으로 제어되면, 100% 개도량으로부터 0% 개도량으로 줄어들도록 제어되는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선방법.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 중고부하영역에서는 상기 EGR라인에 설치된 EGR밸브를 100% 개도량으로 제어하는 반면, 상기 슈퍼차저가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 유로제어밸브를 0% 개도량으로 제어하고 동시에 상기 흡기계가 이어진 상기 EGR라인의 연결부위에 설치된 바이패스밸브를 0% 개도량에서 100% 개도량으로 가변시키면서 제어하는 것을 특징으로 하는 터보차저 기반 엔진시스템을 이용한 연비개선방법.
KR1020110043833A 2011-05-11 2011-05-11 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법 KR101262506B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110043833A KR101262506B1 (ko) 2011-05-11 2011-05-11 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법
JP2011192833A JP5864963B2 (ja) 2011-05-11 2011-09-05 ターボチャージャーに基づくエンジンシステムおよびそれを利用した燃費改善方法
US13/285,959 US8931274B2 (en) 2011-05-11 2011-10-31 Engine system based on turbo charger and fuel ratio improving method thereof
DE102011055299A DE102011055299A1 (de) 2011-05-11 2011-11-11 Auf Turbolader basierendes Motorsystem und Kraftstoffverhältnis-Verbesserungs-Verfahren davon
CN201110362168.3A CN102777287B (zh) 2011-05-11 2011-11-15 基于涡轮增压器的发动机系统及其燃料比提高方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110043833A KR101262506B1 (ko) 2011-05-11 2011-05-11 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120126209A true KR20120126209A (ko) 2012-11-21
KR101262506B1 KR101262506B1 (ko) 2013-05-08

Family

ID=47070264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110043833A KR101262506B1 (ko) 2011-05-11 2011-05-11 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8931274B2 (ko)
JP (1) JP5864963B2 (ko)
KR (1) KR101262506B1 (ko)
CN (1) CN102777287B (ko)
DE (1) DE102011055299A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101427968B1 (ko) * 2013-02-06 2014-08-08 현대자동차 주식회사 엔진의 제어방법
KR101490918B1 (ko) * 2013-02-28 2015-02-09 현대자동차 주식회사 엔진의 과급시스템
KR20150058875A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 현대자동차주식회사 배기가스 재순환 장치 및 그 제어방법
US9464597B2 (en) 2013-09-06 2016-10-11 Hyundai Motor Company Engine system
CN107587947A (zh) * 2016-07-06 2018-01-16 现代自动车株式会社 控制车辆增压器的方法和系统
KR102036822B1 (ko) * 2019-04-25 2019-10-25 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 트윈 전동식 슈퍼차져 시스템의 제어 장치 및 방법

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8371120B2 (en) * 2008-01-15 2013-02-12 Southwest Research Institute HCCI combustion timing control with decoupled control of in-cylinder air/EGR mass and oxygen concentration
US9903322B2 (en) * 2012-03-09 2018-02-27 Nissan Motor Co., Ltd. Control device and control method for internal combustion engine with supercharger
JP5243637B1 (ja) * 2012-03-29 2013-07-24 三菱電機株式会社 内燃機関システム
US20140165561A1 (en) * 2012-08-29 2014-06-19 Klint M. Kingsbury Supercharger Turbocharger Bypass Back Draft Inlet Damper for Series Operation
US9151215B2 (en) * 2012-10-01 2015-10-06 Fca Us Llc Artificial aspiration methods and systems for increasing engine efficiency
KR101526388B1 (ko) * 2013-07-18 2015-06-08 현대자동차 주식회사 엔진 시스템
KR101601088B1 (ko) * 2013-12-23 2016-03-09 현대자동차주식회사 엔진 냉각 시스템
KR101683495B1 (ko) * 2014-12-02 2016-12-20 현대자동차 주식회사 터보차저를 갖는 엔진 시스템
GB2535995A (en) * 2015-02-27 2016-09-07 Ford Global Tech Llc A geared valve system
CN106837613A (zh) * 2017-01-03 2017-06-13 浙江吉利控股集团有限公司 一种车辆发动机的低压egr系统
KR101942949B1 (ko) * 2018-06-08 2019-01-28 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 트윈 전동식 슈퍼차져 제어 장치 및 방법
DE102019205044A1 (de) 2019-04-09 2020-11-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Aufladungssystem
CN110566341B (zh) * 2019-08-06 2020-10-02 东风商用车有限公司 一种混联式电动增压系统的控制方法
KR20210070826A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 현대자동차주식회사 하이브리드 차량
CN112523877B (zh) * 2020-10-21 2022-08-30 广西玉柴机器股份有限公司 一种高压废气再循环冷却旁通阀控制方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4466414A (en) * 1981-07-07 1984-08-21 Nippondenso Co., Ltd. Supercharged internal combustion engine
JPS63223325A (ja) * 1987-03-12 1988-09-16 Fuji Heavy Ind Ltd タ−ボチヤ−ジヤ付エンジンの吸気制御装置
JPH02248625A (ja) * 1989-03-22 1990-10-04 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの制御装置
JPH10238354A (ja) * 1996-12-27 1998-09-08 Kanesaka Gijutsu Kenkyusho:Kk ハイブリッド過給エンジン
SE521713C2 (sv) * 1998-11-09 2003-12-02 Stt Emtec Ab Förfarande och anordning för ett EGR-system, samt dylik ventil
DE10023022A1 (de) * 2000-05-11 2001-11-22 Borgwarner Inc Aufgeladene Brennkraftmaschine
US6742335B2 (en) * 2002-07-11 2004-06-01 Clean Air Power, Inc. EGR control system and method for an internal combustion engine
JP4341423B2 (ja) * 2004-02-05 2009-10-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関用過給システム
JP4124143B2 (ja) * 2004-03-04 2008-07-23 トヨタ自動車株式会社 電動機付過給機の制御装置
JP4506324B2 (ja) * 2004-07-20 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 過給機付き車両用内燃機関のｅｇｒシステム
DE502004007683D1 (de) * 2004-09-22 2008-09-04 Ford Global Tech Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
JP2007127070A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Hino Motors Ltd 過給機付内燃機関
JP5031250B2 (ja) 2006-03-29 2012-09-19 いすゞ自動車株式会社 エンジンの三段過給システム
US20080271447A1 (en) 2007-05-03 2008-11-06 Abel John B Method and apparatus for supplying air to an emission abatement device by use of a turbocharger
JP2009108693A (ja) 2007-10-26 2009-05-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
DE102007052899A1 (de) * 2007-11-07 2009-05-14 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
JP2009222007A (ja) 2008-03-18 2009-10-01 Mazda Motor Corp エンジンの過給装置
JP2010038055A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2010270675A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
JP2011001877A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Isuzu Motors Ltd 機械式過給装置を備えた内燃機関及びその過給方法
JP2011007051A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Hino Motors Ltd ディーゼルエンジン
KR20110043833A (ko) 2009-10-22 2011-04-28 삼성전자주식회사 퍼지룰을 이용한 디지털 카메라의 다이나믹 레인지 확장모드 결정 방법 및 장치
JP2012136957A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Isuzu Motors Ltd 内燃機関、及びそのｅｇｒ方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101427968B1 (ko) * 2013-02-06 2014-08-08 현대자동차 주식회사 엔진의 제어방법
KR101490918B1 (ko) * 2013-02-28 2015-02-09 현대자동차 주식회사 엔진의 과급시스템
US9322362B2 (en) 2013-02-28 2016-04-26 Hyundai Motor Company Supercharging system for engine
US9464597B2 (en) 2013-09-06 2016-10-11 Hyundai Motor Company Engine system
KR20150058875A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 현대자동차주식회사 배기가스 재순환 장치 및 그 제어방법
CN107587947A (zh) * 2016-07-06 2018-01-16 现代自动车株式会社 控制车辆增压器的方法和系统
US10227938B2 (en) 2016-07-06 2019-03-12 Hyundai Motor Company Method and system for controlling supercharger of vehicle
CN107587947B (zh) * 2016-07-06 2021-11-16 现代自动车株式会社 控制车辆增压器的方法和系统
KR102036822B1 (ko) * 2019-04-25 2019-10-25 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 트윈 전동식 슈퍼차져 시스템의 제어 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20120285165A1 (en) 2012-11-15
CN102777287A (zh) 2012-11-14
KR101262506B1 (ko) 2013-05-08
US8931274B2 (en) 2015-01-13
JP2012237307A (ja) 2012-12-06
CN102777287B (zh) 2016-03-30
JP5864963B2 (ja) 2016-02-17
DE102011055299A1 (de) 2012-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101262506B1 (ko) 터보차저 기반 엔진시스템 및 이를 이용한 연비개선방법
CN102777289B (zh) 具有专用废气再循环的用于涡轮增压发动机的排气旁路系统
KR101886090B1 (ko) 엔진 시스템
US10151277B2 (en) High and low pressure EGR with a common valve housing
US10731577B2 (en) Method and system for a boosted engine
CN106958489B (zh) 发动机系统
WO2010113431A1 (ja) 過給機付内燃機関の排気再循環システム
US10513976B2 (en) Engine system
US9291092B2 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger
CN102472206B (zh) 用于运行具有排气涡轮增压器的内燃机的方法及内燃机
DE102011004102A1 (de) Lader mit zwei Einlässen und AGR-Durchflußregelung
JP4862604B2 (ja) 内燃機関の排気再循環装置
JP2013108479A (ja) ディーゼルエンジン
KR20190047315A (ko) 엔진 시스템
JP3674254B2 (ja) 過給式エンジンのｅｇｒ装置
JP2010255525A (ja) 内燃機関及びその制御方法
US20180045101A1 (en) A multi-stage exhaust turbocharger system
KR101566133B1 (ko) 내연 엔진 및 내연 엔진을 작동하는 방법
JP2011001877A (ja) 機械式過給装置を備えた内燃機関及びその過給方法
EP3306049A1 (en) Engine system
KR102463199B1 (ko) 엔진 시스템
KR102437227B1 (ko) 엔진의 배기가스 재순환 시스템
JP6404026B2 (ja) 多段過給システム及び多段過給システムの制御方法
CN216617668U (zh) 发动机增压系统及汽车
US20180023455A1 (en) Multi-stage exhaust turbocharger system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180427

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 7