KR20120129997A - 지속적 가변 구동시스템을 가지는 과급기 - Google Patents

지속적 가변 구동시스템을 가지는 과급기 Download PDF

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KR20120129997A
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crankshaft
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KR1020127024702A
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다니엘 오웬거
카렌 이. 베반
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이턴 코포레이션
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Abstract

엔진시스템은 공기흐름의 양을 선택적으로 제한하기 위해 가변적으로 개방 및 폐쇄되도록 구성되는 절기판을 포함한다. 엔진시스템은 또한 공기 유입구와, 공기 유출구와, 회전가능한 구동축과 구동축과 관련된 회전자들을 포함하는 과급기를 포함하고, 과급기는 공기흐름의 역누설을 실질적으로 방지하는 흐름률을 가지도록 그 크기가 이루어진다. 엔진시스템은 연소챔버들과 관련 회전 가능한 크랭크축을 포함하는 연소기관과 구동축과 크랭크축 간에 회전 가능한 에너지를 가변적으로 전달하도록 구성되는 지속적 가변 변속기(CVT)를 더 포함한다.

Description

지속적 가변 구동시스템을 가지는 과급기{SUPERCHARGER WITH CONTINUOUSLY VARIABLE DRIVE SYSTEM}
본 발명은 엔진에 공기를 공급하기 위한 양변위 공기펌프{positive displacement air pump)에 관한 것이다. 제어방법은 고정 용량 과급기(fixed capacity supercharger)와 조합하여 지속적 가변 변속기를 사용한다.
일반적으로 연소기관(combustion engine)에 제공되는 공기의 양은 엔진이 제공할 수 있는 출력의 양에 비례적으로 관련된다. 출력은, 자동차와 같은 차량을 포함하는, 다양한 장치에 회전축 에너지로서 공급될 수 있다. 엔진 출력은 분당 그의 출력축(output shaft) 회전(RPM)들과 축이 제공하는 토크에 관련된다. 주어진 엔진 RPM에서 가변 출력을 가지기 위하여, 출력축 토크는 반드시 변해야 한다. 출력축 토크는 많은 변수들의 함수이지만, 엔진에 도입되는 공기의 양에 크게 관련된다.
공기 승압 시스템(air boosting systems)들은 엔진이 보다 많은 공기를 소모하도록 하여, 출력축에서 보다 많은 토크를 만들 수 있게 된다. 이러한 한 승압시스템은, 병렬 엽상 회전자(parallel lobed rotors)를 포함하는 양변위 공기펌프(positive displacement air pump)인 과급기(supercharger)이다. 과급기는 내연기관에 공기 또는 다른 가스상태 물질을 제공할 수 있다.
과급기는 공기흐름 밸브(airflow valves)들과 결합되어 엔진에 필요한 정확한 양의 공기를 제공할 수 있다. 과급기는 일반적으로 고정된 분량의 공기에 대해 설계되기 때문에, 바이패스 밸브 또한 포함될 수 있다. 과급기를 통해 흐르는 공기의 전체 양이 바이패스 밸브는 엔진에 필요하지 않을 때 바이패스 밸브가 개방된다. 그런 다음, 과도한 공기는 재순환되어 과급기의 유입구에 다시 도입된다. 재순환되는 과도한 공기는 펌프하기 위하여 여전히 에너지를 필요로 하고, 따라서 승압시스템의 전체적인 효율을 떨어뜨린다.
선행기술 시스템들은 엔진의 회전하는 크랭크축과 과급기의 회전축에 부착되는 풀리(pulley)를 가지는 고정 풀리(fixed pulley) 디자인을 사용하였다. 엔진 RPM이 증가하고, 이에 따라 엔진의 공기 필요성이 증가하면, 고정 풀리는 과급기의 회전자가 더 빨리 회전하도록 하여 추가적인 공기를 제공한다. 풀리는 전형적으로 엔진 RPM과 과급기 RPM 간에 고정비(fixed ratio)를 설정한다. 고정 풀리 시스템이 가변 공기 공급의 장점을 가지지만, 공급되는 공기는 항상 최적의 양이 아니다. 이외에도, 고정비의 사용은, 엔진 또는 과급기 또는 둘 다가 충분하게 그들의 정격 동작범위를 사용할 수 없게 되어, 용량이 낭비되게 되는 시스템이 된다.
본 발명은 엔진에 공기를 공급하기 위한 양변위 공기펌프를 제공하는 것이다.
한 실시에에서, 엔진시스템은 공기흐름의 분량을 선택적으로 제한하기 위하여 가변적으로 개방 및 폐쇄되도록 구성되는 절기판(스로틀밸브)(throttle valve)과; 공기유입구와, 공기유출구와, 회전가능한 구동축과 구동축과 관련되는 회전자들을 포함하는 과급기와; 연소챔버와 그리고 관련된 회전가능한 크랭크축을 포함하는 연소기관(엔진)과, 그리고 구동축과 크랭크축 사이에 회전 에너지를 가변적으로 전달하도록구성되는 지속적 가변 변속기(continuously variable transmission:CVT)를 포함할 수 있다. 과급기는 공기흐름의 역누설(backwards leaking)를 실질적으로 방지하는 흐름율을 가지도록 그 크기가 이루어질 수 있다.
절기판이 개방되고, 구동축이 크랭크축보다 분당 더 많이 회전하도록 CVT가 크랭크축에서 구동축으로 회전 에너지를 전송하고, 그리고 과급기가 가압된 분량의 공기를 연소기관에 공급하도록 엔진시스템이 구성될 수 있다.
절기판이 개방되고, CVT가 구동축에서 크랭크축으로 회전 에너지를 전달하고, 회전자들이 토크를 수용하고, 그리고 과급기가 공기유입구에서 공기유출구로 음의 압력차분(negative pressure differential)을 가지도록 엔진시스템이 구성될수 있다.
또한, 절기판이 부분적으로 폐쇄되고, CVT가 구동축에서 크랭크축으로 회전 에너지를 전달하고, 회전자가 토크를 수용하고, 그리고 과급기가 공기유입구에서 공기유출구로 음의 압력차분을 가지도록 엔진시스템이 구성될 수 있다.
또한, 엔진시스템은 연소가스 재순환밸브와, 공기 흡입 매니폴드와, 그리고 공기 방출 매니폴트를 포함할 수 있는데, 공기 흡입 매니폴드는 과급기와 엔진 사이에 두고, 공기 방출 매니폴드는 연소기관으로부터 공기를 받아들이고, 그리고 연소가스 재순환밸브는 공기 방출 매니폴드에서 공기 흡입 매니폴드로 공기를 가변적으로 전달한다.
다른 실시예에서, 공기 전달 시스템(air transfer systme)은 공기유입구, 공기유출구, 공기유입구에서 공기유출구로 공기를 이동시키기 위한 적어도 하나의 회전자와, 그리고 회전자를 회전시키기 위해 회전자에 연결되는 구동축을 포함하는 양변위 공기펌프(positive displacement air pump)와; 가변적으로 이동가능한 공기 제한플레이트와; 공기 연소챔버와 관련 크랭크축을 포함하는 엔진과; 그리고 가변 양의 회전 에너지를 전달하기 위한 수단을 가지는 CVT를 포함할 수 있다. 지속적 가변 변속기는 회전 에너지를 전달하기 위해 구동축과 크랭크축 사이에 연결될 수 있다.
상기 설명과 다음의 상세한 설명은 단지 예시적인 것이고 또한 본 발명을 제한하는 것이 아니라는 것을 알아야 한다.
본 발명에 따른 장치는 연료 경제성을 향상시키는 효과가 있다.
본 명세서에 통합되어 일부를 구성하는 첨부도면들은 본 발명의 여러 실시예들이 도시하고 또한 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 이상적인 승압 토크곡선과 선행기술 토크곡선의 예를 보여주는 도면.
도 2a는 개방된 업스트림 절기판과 승압된 공기 공급을 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 2b는 개방된 업스트림 절기판과 과급기 조절을 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 2c는 부분적으로 폐쇄된 업스트림 절기판과 과급기 조절을 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 2d는 개방된 업스트림 절기판과 개방된 연소가스 재순환(EGR) 밸브를 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 3a는 개방된 다운스트림 절기판과 승압된 공기 공급을 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 3b는 개방된 다운스트림 절기판과 과급기 조절을 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 3c는 부분적으로 폐쇄된 다운스트림 절기판과 과급기 조절을 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 3d는 개방된 다운스트림 절기판과 개방된 EGR 밸브를 가지는 엔진시스템의 예를 보여주는 도면.
도 4는 선행기술 고정 풀리비 시스템 과급기의 예에 대한 동작속도의 그래프도.
도 5는 CVT와 과급기 배열의 예에 대한 동작속도의 그래프도.
도 6은 선행기술 고정 풀리비 과급기 배열의 예에서 바이패스된 공기의 양을 보여주는 그래프도.
도 7은 선행기술 고정 풀리비 과급기 배열의 예에 대한 유입출력의 그래프도.
도 8은 CVT와 과급기 배열의 예에 대한 유입출력의 그래프도.
도 9는 CVT와 과급기 배열의 예에 대한 출력 절약의 그래프도.
본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 참조가 상세히 이루어지고, 이의 예들이 첨부도면들에 도시되어 있다. 가능하다면, 도면 전체를 통해 동일하거나 또는 같은 부분들에는 동일 참조번호가 사용되게 된다. 도면 전체를 통해 화살표를 가지는 선은 공기 경로를 나타낸다.
선행기술 공기 공급 및 엔진시스템의 예는 엔진과 유체연통하는 과급기를 포함할 수 있다. 선행기술 과급기는 공기의 양을 가속시키기 위하여 적어도 하나의 엽상 회전자(lobed rotor)와 관련 구동축(drive shaft)을 포함할 수 있다. 구동축은 고정비 풀리 시스템과 관련될 수 있다. 고정비 풀리 시스템은 구동축에 연결되는 제1풀리와 엔진의 크랭크축과 관련되는 제2풀리를 포함할 수 있다. 장력벨트(tension belt)가 제1풀리와 제2풀리 위에 배열되어 엔진 크랭크축에서 구동축으로 회전 출력의 전달이 이루어지게 할 수 있다. 회전출력 전달의 비의 한 예는 4:1이고, 여기서 엔진 크랭크축의 한 회전마다, 구동축의 4회전이 이루어진다. 이는 엔진속도가 증가할 때마다 과급기가 회전자에 의해 전달되는 공기의 양을 증가시키도록 한다.
엔진에 공급된 공기의 양이 엔진의 토크 출력에 직접 영향을 미치기 때문에, 고정비 풀리 시스템은 예측 가능한 토크 증가를 위해 엔진에 예측 가능한 공기의 양을 공급한다. 도 1의 선 E는 선행기술 고정비 과급기 엔진에 대한 토크 곡선을 보여준다. 낮은 엔진속도에서, 지점 1까지 엔진에서 과급기로 에너지의 전달은 이상적인 토크의 양을 위해 충분히 빨리 회전자를 회전시키기에는 불충분하다. 선 F로 도시된 이상적인 토크와 선행기술 토크 간의 차이가 D에 도시되어 있다. 많은 이유로, 지점 1은 엔진의 동작범위에서 가장 임계적인 지점들 중 하나이다. 이 지점은, 무부하상태에서 가동상태로 차량이 이동하는 지점이고, 또한 전형적으로 가장 높은 부하상태이다.
지점 1에서 이상적인 토크를 이루기 위하여, 과급기는 엔진에 많은 공기를 제공하여야만 하지만, 그의 능력을 벗어나 동작하여서는 안된다. 고정 풀리 시스템의 사용에 직접 관련되는 엔진속도와 과급기속도에서, 엔진속도가 증가하면, 과급기는 과속할 위험성이 있다. 따라서, 지점 1에서 이상에 가까운 토크를 달성하기 위하여 풀리들 간에 비를 훨씬 많이 증가시킬 수 없는데, 이는 나중의 엔진 동작속도에서 과급기의 과속을 야기하기 때문이다. 절충안으로서, 선행기술 디자인들은 전형적으로, 지점 1에서 토크의 감소를 수용하여, 지점 2에서 이들 시스템들은 이상적인 토크 곡선에 맞춘다. 이 지점을 지나면, 과급기는 너무 많은 공기를 공급하지마, 그의 동작속도 내에 있다. 만일 공기가 엔진에 공급되었다면, G에 도시된 바와 같이 과도한 양의 발생을 야기시킬 수 있다. 과도한 토크를 피하기 위하여, 예컨대, 과도한 공기는 바이패스밸스에 의해 우회되어, 엔진의 연속챔버(연소실)로 공기의 과도한 공급을 차단한다. 바이패스밸브는 공기의 재순환, 또는 공기의 유출이 이루어지게 할 수 있다. 각각의 시나리오에서, 상당한 양의 에너지가 낭비된다.
이상적인 승압 토크 곡선을 이루기 위하여, 본 출원인은 고정비 풀리 시스템 대신에 지속적 가변 변속기(CVT)의 사용을 제안한다. 과급기의 속도는, 공기흐름 출력이 필요한 엔진의 흐름율에 맞도록 제어될 수 있다. 과급기 속도의 변화는, 내연기관의 토크 출력에서 많은, 개개인의 요구에 맞춘 변화가 이루어지게 한다. CVT는 엔진 RPM과는 "독립적"으로 과급기의 속도를 제어하는데 사용될 수 있고 또한 명령된 상태하에서 요구된 엔진 공기흐름에 "의존하여" 과급기의 속도를 제어하는데 사용될 수 있다.
CVT는 엔진 크랭크축과 과급기 구동축 간에 회전 차이가 이루어지게 하는 많은 유형들의 장치들 중 하나일 수 있다. 기계적 형태의 환상체(toroid), 벨트, 성형(planetary), 또는 원뿔형(cone) CVT는 크랭크축에서 구동축으로 회전 에너지 전달이 이루어지도록 한다. 또는, CVT는 독립적 전기모터와 같은, 전기적 형태일 수 있다.
CVT는 회전자의 구동축에서 속도의 다양성을 허용한다. 속도는 모터에서 분당 회전(RPM)보다 크거나 또는 작을 수 있다. CVT는 주문에 따른 공기 공급이 이루어지도록 하고, 따라서, 주문에 따른 토크 출력이 이루어지도록 한다. 지점 1의 낮은 엔진속도들에서 높은 토크 출력이 달성 가능하고, 그리고 지점 2에서 최적의 토크가 달성 가능하다. 지점 3에서, 과급기는 그의 피크 공기흐름이, 그 피크출력(peak power)에 도달한 엔진에 실질적으로 동시에 도달할 수 있게 한다. 지점 3 위에서, 공기흐름은 거의 일정하게 남을 수 있다. 엔진 출력 토크는 감소하게 되고, 출력은 대체로 동일하게 남는다. 영역 G에서 상당한 출력손실 대신에 출력절약이 달성된다.
추가적인 이점은 CVT를 사용하여 달성되고; 엔진속도를 낮춤으로써 연료절약이 10% 이상 증가될 수 있다. 1200 RPM과 같은 낮은 엔진속도들에서 엔진이 동작할 수 있고, 이는 엔진 마찰을 줄인다. 이상적으로, 엔진은 낮은 엔진속도에서 높은 토크를 생산하게 되어, 감속(downspeeding) 이점을 극대화하게 된다. 현재 디자인들은 불충분한 승압(boos), 또는 공기 공급을 가지지만, CVT 디자인은 엔진 속도에 상관없이 과급기가 공기를 공급하도록 허용하는데, 이는 낮은 엔진속도에서 승압을 증가시키고, 이는 증가된 "로 엔트 토크(low end torque)" 해석된다. 낮은 엔진 속도들에서 많은 토크를 가짐으로써, 보다 긴 변속 기어비들이 낮은 엔진 속도에서 사용될 수 있어서, 연료 경제성을 한층 더 증가시키게 된다.
과급기 엔진에 대한 다른 이점은 작은 크기의 과급기를 사용함으로써 이루어질 수 있다. 선행기술 디자인들은 도 1의 지점 2에서 필요한 공기흐름을 기반으로 하여 과급기 크기를 선택한다. 지점 2보다 큰 회전 속도들에서, 과급기 효율은 내부 밀봉(internal sealing)에 의해 제한된다. 낮은 회전 속도들에서, 그리고 높은 압력비들에서, 과급기 효율이 감소하는데, 공기가 유출구에서 유입구로 내부 역누설되기 때문이다. 이상적인 공기흐름을 이루기 위하여 보다 작은 과급기를 사용함으로써, 공기의 역누설이 덜 발생한다. 큰 과급기와 동일한 공기흐름을 달성하기 위하여 작은 과급기는 높은 회전속도들에서 반드시 동작하여야만 한다.
CVT와 조합하여 작은 과급기를 사용하는 마지막 이점은, 바이패스밸브를 제거할 수 있다는 것이다. CVT는 최소값과 최대값 간의 유효 기어비들의 범위를 따라 끊임없이 스위치할 수 있는 매카니즘들의 조합을 포함한다. 따라서, 과급기 속도는, 과급기가 엔진이 필요로 하는 정확한 공기만을 제공하게 되도록 가변될 수 있다. 과급기는 낮은 엔진 속도들에서 빨리 회전할 수 있어서 높은 승압을 달성할 수 있고, 또한 높은 엔진 속도들에서 늦게 회전하여 과속을 방지한다.
CVT를 제어하는 것은, 차량 전자장치들의 일부가 될 수 있어서, 그러므로 모든 상황 하에서 과급기의 위치, 속도 및 기능을 결정하기 위하여 교정방법이 필요하다. 교정방법은 예컨대, 프로세서, 메모리, 메모리에 저장된 알고리즘, 및 제어 전자장치들을가지는 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터는 또한, 엔진, 연료분사시스템, 절기요소(throttling components)들 및 배기가스 재순환밸브와 같은 다른 장치들을 제어하는데 사용될 수 있다.
다음 예는 고정비 풀리 디자인과 CVT 디자인 간의 대조를 도시한다. 6500 RPM의 최대속도를 가지는 2L 엔진이 20,000RPM의 최대속도를 가지는 0.57L 과급기 조합된다. 예 1은 엔진에서 과급기로 에너지를 전달하기 위한 4:1의 비를 가지는 고정 풀리를 포함한다. 예 2는 다양한 에너지 전달비를 가지는 CVT를 사용한다.
표 1(예 1)은 주어진 압력비에 대한 RPM으로 나타낸 과급기 속도를 보여주고(수직) 그리고 RPM으로 엔진속도를 보여준다(수평). 과급기 속도는 고정비 풀리예에 대한 엔진속도에 대해 선형적으로 관련된다. 엔진이 5000RPM에 있으면, 과급기는 그의 능력을 약간 넘어선다. 5500RPM의 엔진속도를 지나면, 과급기는 그의 한계속도를 훨씬 지난다. 따라서, 과급기를 보호하기 위하여, 엔진은 5000RPM을 지나 동작할 수 없다. 이는 능력낭비를 일으키는데, 엔진이 그의 완전 동작범위에 따라 사용되지 않기 때문이다. 표 1에서 빈칸으로 표시되는 바와 같이, 고정비 풀리 시스템은 다양한 압력비들을 제공할 수 없다. 즉, 시스템은 낮은 엔진 RPM에서 높은 승압을 제공할 수 없다. 표 1의 결과가 도 4에 도시되어 있고, 이는 압력비와 엔진속도 RPM에 대한 과급기 속도 RPM을 나타내고 있다.
표 1
Figure pct00001
표 2(예 2)는, CVT-피동 과급기 속도가 엔진속도에 독립적으로 제어되고(수평), 또한 큰 범위의 압력비들이 이루어지는 것(수직)을 보여준다. 증가된 압력비 범위는, 큰 범위의 승압값들이 이루어지도록 한다. 이외에도, 과급기는 높은 승압과 낮은 엔진 RPM에 대해 빨리 회전할 수 있고, 그런 다음에 낮은 승압과 높은 엔진 RPM에 대해 늦게 회전할 수 있다. 표 2의 결과들은 또한 도 5에 도시되어 있는데, 이는 승압비와 엔진속도 RPM에 대한 과급기 속도 RPM을 도시하고 있다.
표 2
Figure pct00002
표 1의 고정 풀리비 과급기는 고정비로 구동되기 때문에, 한계속도는 최대 엔진속도에 반드시 부합되어야만 한다. 따라서, 과급기에 손상을 주는 일이 없이 5000 PRM 위에서 엔진을 회전시키는 것은 고정 풀리예에서는 달성할 수 없다.
표 2의 CVT 예에서 동일 용량 과급기는 동일 속도한계를 가지지만, 풀리비를 변경할 수 있어서 과급기가, 엔진의 작도엄위 위에서 그의 피크 한계속도에 따라 동작할 수 있도록 한다.
가장 통상적인 스파크점화 내연기관은 스토틀바디 내 절기판과 같은 공기흐름 제한특성을 사용하여, 흡입 매니폴드에 부압(subatmospheric pressure)을 생성한다. 부압을 생성하기 위하여, 출력이 소모된다.
과급기와 조합하여 CVT를 사용하면, 과급기에서 큰 작동 자유도가 출력 절약을 낳는다. 회전자는 엔진을 향해 공기를 가압하거나, 또는 엔진에 대한 공기흐름 제한하도록 제어된다. CVT를 통해 회전자를 속도를 늦춤으로써, 선행기술과 비교하면 낮은 출력소모로 부압 유입상태가 흡입 매니폴드에서 생성된다. 회전자의 속도를 늦추는 것은 CVT의 출력 변속비의 변화를 통해 이루어질 수 있고, 또한 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, 회전자에서 생성된 최종 토크가 시스템에서 사용을 위해 엔진 크랭크축으로 다시 공급될 수 있다.
CVT 피동 과급기에서, CVT는 절기판에 의해 이전에 제공된 필요 제한(necessary restriction)들 일부 또는 모두를 수행하기에 충분하도록 엽상 회전자들의 속도를 늦출 수 있다. 이는 과급기 전체에 걸쳐 음의 압력차이를 생성한다. 음의 압력차이는 회전자들에서 토크를 발생하게 된다. 구동시스템과 엔진 크랭크축은 반드시 견뎌야 하지만, 그러나 일반적으로 회전자 상의 토크 에너지의 일부는 엔진 크랭크축에 다시 공급된다. 토크 전달은 시스템에 대한 에너지 이득을 일으킨다.
출력 전달 이점 이외에도, 음의 압력차이는 적절한 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation:EGR)을 보장하기 위해 매니폴드 압력을 제어하는 것과 같은 방법에 대해 이점을 가진다. 즉, 음의 압력차이는 EGR 밸브를 통해, 거의 대기압인 배기스트림에서부터 공기 인출을 도와주고, 또한 엔진의 흡입 스트림으로 다시 돌려보내는데 도와준다.
토크 에너지 전달의 예들을 도 2a 내지 3d에서 볼 수 있다. 도 2d와 3d는 또한 EGR 이점을 설명한다. 예들은, 병렬 엽상 회전자(parallel lobed rotor)로 구성되는 양변위 공기펌프(positive displacement air pump)인, 과급기(201, 201', 201", 201''', 301, 301', 301" 및 301''')를 포함한다. 공기 흐름양과, 공기 흐름율과, 공기 흐름압력은 적절한 크기의 과급기를 선택하고 또한 회전자들의 움직임을 제어함으로써 제어될 수 있다. 특정 대기압과 비율들이 예들에 도시되어 있지만, 회전자 속도, CVT 설정, 절기판 위치, 엔진크기, 과급기 크기, 풀리비, 또는 엔진속도 중에서 하나 이상을 선택함으로써 다른 값들이 구현될 수 있다. 도 2a - 3d의 각각의 시스템은 도시된 단수형 값들 이외에, 다양한 양과 음의 압력값들을 이룰 수 있어서, 시스템이 광범위한 부하와 환경 조건들 하에서 동작하도록 한다. 예컨대, 시스템은 실질적으로 낮은 최종 토크를 발생할 수 있고 또한 높은 고도 영역에서 동작할 수 있다.
도 2a - 3d의 예들은 20,000 RPM의 한계속도를 가지는 0.57L 과급기를 사용한다. CVT(206, 206', 206", 206''', 301, 301', 301" 및 301''')는 관련 과급기 회전자의 회전속도를 제어하고 또한 예컨대, 환상체, 벨트, 성형, 또는 원뿔형을 포함하는, 기계적 또는 전기적 모터유형들 중 하나일 수 있다. 벨트 및 풀리형 CVT가 도 2a - 3d에 도시되어 있지만, 다른 에너지 전달 또는 전송 CVT들 또한 사용할 수 있다.
엔진(203, 203', 203", 203''', 303, 303', 303'', 303''')는 자동차용의 연소형이거나, 다른 동력장치일 수 있고, 그리고 4, 6, 8 또는 12 실린더들을 포함할 수 있다. 각 실린더와 관련된 피스톤들에 의한 작동을 위해, 내측 크랭크축은 커넥팅 로드(connecting rod)들을 연결한다. 오일펌프, 피스톤 밀봉체, 및 스파크 플러그들 또한 포함된다. 각 실린더는 공기를 교환하기 위한 적어도 하나의 밸브르 f가지지만, 또한 두 개의 흡입밸브들과 두 개의 배기 방출밸브들과 같은, 많은 밸브들을 가질 수 있다. 흡입 매니폴트시스템은 공기 흡입밸브들과 관련될 수 있거나 또는 공기를 분배할 수 있고 또한 한 실시예에서 각 공기 흡입밸브에 대한 하나의 도관으로서 배열되는 다수의 공기 도관들을 포함하거나, 또는 매니폴드시스템은 단일의 분배몸체(distribution body)를 포함할 수 있다. 이외에도, 배기 방출밸브들은, 각 배기 방출밸브에 대한 배기 방출도관, 또는 단일 분배몸체를 포함하는 관련 배기 매니폴트시스템을 가질 수 있다.
절기판(210, 210', 210'', 210''', 310, 310', 310'' 및 310''')은, 예컨대 회전 가능한 버터플라이 플레이트(rotatable butterfly plate)를 가지는 통로(passage way), 또는 회전 가능한 관통(pass-through) 플레이트를 포함하는, 시스템을 통한 공기 흐름의 양을 선택적으로 제한하기 위한 소정의 공지 절기 매카니즘일 수 있다.
도 2a는 승압상태와, 벨트(209) 장력과, 그리고 압력측정(P1, P2, P3 및 P4)들 간에 관계의 예를 설명한다. 개방된 절기판(210)은 거의 대기압인, 예컨데 P1=~100kPa의 공기를 받아들인다. 절기판(210)은 공기압력을 대기압으로 선택적으로 조정할 수 있다. 그런 다음, 과급기(201)가 CVT(206)를 통해 양의 구동출력(positve drive power)를 받아들여 회전자들을 회전시켜, 압력 P2=100kPa의 공기를 흡입하고 또한 회전자들을 통해 인터쿨러(intercooler)(202)로 공기를 보낸다. 과급기(201)는 P3에서, P3=200kPa일 수 있는 고압 공기흐름을 생성하여, P3/P2/=2.0의 유효 압력비를 생성한다.
CVT(206)는 높은 전달비에서 동작하여 엔진(203)에서 과급기(201)로 높은 분량의 에너지를 전달한다. CVT 풀리(207)와 엔진 풀리(208)를 가로지르는 벨트(209)는 과급기-풀링(supercharger-pulling) 측에서의 장력보다 엔진-풀링(engine-pulling) 측에서 높은 장력을 가진다. 예에 도시된 바와 같이, T1=400N 이고, T2=1000N 이다. 즉, 과급기(201)는 엔진(203)에서부터 토크 출력을 인출하여 P3에서 높은 압력을 생성한다.
인터쿨러(202)로부터 공기는 엔진(203)의 연소챔버 내로 도입되는데, 여기서 공기는 연소목적을 위해 사용되고, 또한 머플러(205)를 향해 방출된다. 방출된 공기는 배기 제한(exhaust restriction)으로부터의 압력에 P4=~100kPa 일 수 있다.
도 2b는 과급기(201')에서부터 업스트림에 엔진 절기판(210')을 가지는 예를 도시하고 있다. 엔진 절기판(210')은 개방되어 있다. 과급기(201')로부터 승압이 필요없으면, 과급기(201')가 엔진 절기기능 모두를 제공하도록 CVT(206')가 과급기(201')의 속도를 제어한다. 따라서, 과급기(201')는 음의 구동출력으로 작동한다. 즉, CVT(206')는 엔진(203')의 크랭크축으로 다시 토크 에너지를 제공하는 전달자(conduit)이다. CVT(206')는 낮은 비율로 동작하는데, 이는 크랭크 축에서 과급기로 에너지 전달이, 과급기에서 크랭크축으로 역으로 에너지 전달보다 낮다는 것을 의미한다. 벨트(209')는 그의 텐셔닝(장력)(tensioning)을 통해 에너지 전달을 돕는다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 벨트(209')는 CVT 풀리(207')와 엔진 풀리(108')에 걸쳐 팽팽하게 된다. 벨트(209')의 과급기-풀링 측은 장력 T1=700N을 가지는데, 이는 벨트(209')의 엔진-풀링 측 상의 장력 T2=400N 보다 크다. 즉, 과급기(201')가 엔진(203')에 토크 출력을 제공한다.
도 2b의 예에서, 과급기(201)를 가로질러 압력강하(pressure drop)가 발생한다. 예컨대, 공기 분위기압(ambient pressure)으로, 예컨대 P1~100pPa으로 도입된다. 절기판(210')은 공기 압력을 대가압으로 선택적으로 조정할 수 있다. 그런 다음, 공기는 P2=100kPa 로 과급기(201')로 도입하고 그리고 P3=80kPa으로 방출되며, P3/P2=0.8의 유효 압력비를 가진다. 감소된 압력의 공기는 선택적 인터쿨러(202')에서 냉각되고 그리고 엔진(203')으로 제공된다. 연소챔버에사 사용한 후, 사용한 공기는 배기 제한으로부터의 추가적 압력에 P4=100kPa 를 더한 압력으로 선택적 머플러(205')로 도입된다.
도 2c는 엔진 절기판(210'')과 과급기(201'') 둘 다로부터 엔진 절기기능을 가지는 예를 도시한다. 이 연소는 P2에서 압력강하를 생성하고, 또한 P3에서 제2압력강하를 생성한다.
엔진 절기판(210'')은 과급기(201'')로부터 업스트림에 있고 또한 부분적으로 폐쇄된다. 과급기(201'')로부터 승압이 필요없는 동안에, CVT(206'')는, 과급기(201'')가 엔진 절기기능의 일부를 제공하도록 과급기(201'')의 속도를 제어한다. 절기 기능의 나머지는 절기판(210'')에 의해 제공된다. 프로세서와 그리고 저장된 엔진 제어알고리즘을 구비한 메모리를 가지는 컴퓨터 시스템이 과급기(201'')와 절기판(210'')에 의해 제공되는 절기의 정도를 도와줄 수 있다.
과급기(201'')는 음의 구동출력으로 작동한다. 즉, CVT(206'')는 엔진(203'')의 크랭크축으로 역으로 토크 에너지를 제공하는 전달자이다. CVT(206'')는 낮은 비율로 동작하는데, 이는, 크랭크축에서 과급기로 에너지 전달이 과급기에서 크랭크축으로 역으로 에너지 전달보다 낮다는 것을 의미한다. 벨트(209'')는 CVT(207'')와 엔진 풀리(208'')에 걸쳐 팽팽하게 된다.
도시한 예에서, 벨트(209'')의 과급기-풀링 측은 장력 T1=600N을 가지고, 이는 벨트(209'')의 엔진-풀링 측에서의 장력 T2=400N 보다 크다. 즉, 과급기(201'')는 엔진(203'')의 크랭크축에 토크 출력을 제공한다.
또한 도시한 예에서, 공기는 분위기압, 또는 P1=~100kPa로 시스템에 도입된다. 절기판(201'')에 의해 영향을 받은 후, 공기는 P2=80kPa로 과급기(201'')에 도입되고 또한 P3=65kPa로 방출되며, P3/P2=0.8의 유효 압력비를 가진다. 감소된 압력의 공기가 선택적 인터쿨러(202'')에서 냉각되고 또한 엔진(203'')에 제공된다. 연소챔버에서 사용한 후, 사용한 공기는 연소 제안으로부터의 추가 압력에 P4=100kPa 를 더한 압력으로 선택적 머플러(205')에 도입된다.
도 2d는 과급기(201''')로부터 업스트림에 절기판(210''')을 가지는 마지막 예이다. 이 예는 또한 배기가스 재순환(EGR)밸브(211)를 포함한다. CVT(206''')는, 과급기(201''')는 이 예의 필수적 엔진 절기의 모두를 제공하도록 과급기(201''')의 속도를 제어한다. 엔진 절기판(210''')은 과급기(201'')의 업스트림에 위치하고 또한 개방된다. 과급기(201''')는 음의 구동출력으로 동작한다. 즉, CVT(206''')는 엔진(203''')의 크랭크축으로 역으로 토크 에너지를 제공하는 전달자이다. CVT(206''')는 낮은 비율로 동작하는데, 이는, 크랭크축에서 과급기로 에너지 전달이 과급기에서 크랭크축으로 역으로 에너지 전달보다 낮다는 것을 의미한다. 벨트(209''')는 CVT 풀리(207''')와 엔진 풀리(208''')에 걸쳐 팽팽하게 된다. 이 예에서, 벨트(209''')의 과급기-풀링 측은 장력 T1=700N을 가지고, 이는 벨트(209''')의 엔진-풀링 측 상의 장력 T=2400N 보다 크다. 즉, 과급기(201''')는 엔진(203''')의 크랭크축에 토크 출력을 제공한다.
공기는 분위기압 P1=~100kPa 로 시스템에 도입된다. 절기판(210''')은 공기 압력을 대기압으로 선택적으로 조정할 수 있다. 그런 다음, 공기는 P2=~100kPa 로 과급기(201''')에 도입되고 또한 P3=80kPa 로 방출되고, P3/P2/0.8의 유효 압력비를 가진다. 감소된 압력의 공기는 선택적 인터쿨러(202''')에서 냉각되고 또한 엔진(203''')에 제공된다. 연소챔버에서 사용한 후, 사용된 공기는 연소제한으로부터의 추가적 압력에 P4=100kPa 를 더한 압력으로 선택적 머플러(205''')를 향해 방출된다. 사용된 공기의 일부 또는 모두는 배기가스 재순환(EGR)밸브(211)를 통해 엔진(203''')로 도입하는 공기 내로 재순환되거나, 또는 사용된 공기의 일부 또는 모두는 머플러(205''')를 통해 시스템 외부로 방출된다.
엔진(203''')의 흡입 매니폴드로 배기가스가 도입하는 것이 이득이 있는 상황에서 EGR 밸브는 유용하다. 흡입 매니폴드는 인터쿨러(202''')와 엔진(203''') 사이에 들어간다. 압력차이로 인해 공기가 흐르기 때문에, 흡입시스템에서, P4에서 낮은 압력은 거의 대기압인 배기에서 대기압 약간 아래인 흡입 매니폴드로 공기가 흐르도록 한다.
도 3a - 3d는, 절기판이 과급기의 다운스트림에 있는 경우의 예를 보여준다. 도 3a는 분위기압 P5=~100kPa에서 과급기(301)로 도입되는 공기를 보여준다. 과급기(301)는 승압을 제공하는데, 이는 분위기압 이상으로 공기압력을 증가시키고, 또한 공기는 압력 P6로, 예컨대 P6=200kPa로 방출된다. 이 예에서, 유효 압력비는 P6/P5=2.0이다. 그런 다음, 공기는 선택적 인터쿨러(302)에서 냉각되고 그리고 개방된 절기판(310)에 공급된다. 절기판(310)을 떠나는 공기는 또한 압력 P7=200kPa 에 있고, 그리고 연소기관(303)에서 사용된다. 사용된 공기는 엔진(303)을 떠나고 그리고 배기 제한으로부터 추가적 압력에 P8=~100kPa 를 더한 압력으로 선택적 머플로(304)로 도입된다.
CVT(306)는 높은 전달비로 작동하여 엔진(303)의 크랭크축에서 과급기(301)의 회전자 구동축으로 높은 분량의 에너지를 전달한다. CVT 풀리(307)와 엔진 풀리(308)에 걸쳐 있는 벨트(309)는, 과급기-풀링 측 상의 장력 T3보다 높은 엔진-풀링 측 상의 장력 T4를 가진다. 예컨대, T4=1000N 이고 또한 T3=400N 이다. 즉, 과급기(301)는 엔진(303)으로부터 토크 출력을 인출하여 P6에서 고압 공기를 생성한다.
도 3b는 엔진 절기(engine throttling)를 제공하는 과급기(301')의 예를 보여준다. 시스템은 과급기(301')에 의한 공기 승압을 필요로 하지 않아, CVT(306')는 과급기(301')의 속도를 제어하여, 과급기(301')는 엔진 절기기능의 모두를 제공하고 또한 엽상 회전자들의 속도가 늦추어져 회전자 상에 토크를 생성한다. 이 토크는 CVT(306') 상의 낮은 전달비를 통해 엔진(303')의 크랭크축에 공급된다. 벨트(309')는 CVT 풀리(307')와 엔진 풀리(308')에 걸친다. 벨트(309')의 과급기-풀링 측에서의 장력 T3는 벨트(309')의 엔진-풀링 측에서의 장력 T4보다 크다. 즉, 과급기(301')의 구동출력은 음이다. 도시한 예에서, T3=700N 이고, T4=400N이다.
분위기압 P5=~100kPa 로 공기는 과급기(301')로 도입된다. 과급기(301')는 이에 걸쳐 음의 압력차이를 가지고, 또한 공기는 압력 P6=80kPa로 방출되며, P6/P5=0.8의 유효 압력비를 가진다. 그런 다음, 공기는 선택적 인터쿨러(302')로 도입되고 또한 개방된 절기판(310')으로 공급된다. 절기판(310')을 떠나는 공기는 압력 P7=80kPa 에 있고, 그리고 연소기관(303')에서 사용된다. 사용된 공기는 엔진(303')로부터 방출되고 그리고 배기제한으로부터의 추가적 압력에 P8=~100kPa를 더한 압력으로 선택적 머플러(304')에 도입된다.
도 3c는 과급기(301'')와 절기판(310'') 둘 다에 의한 엔진 절기의 예를 도시하고 있다. 과급기(301')는 절기 기능의 모두를 제공하지 않는다. 따라서, 절기판(310'')은 부분적으로 폐쇄되어, 엔진(303'')에 대한 절기기능의 일부를 공급한다. 프로세서와 저장된 제어 알고리즘을 가지는 메모리를 구비하는 컴퓨터시스템은 과급기(301'')와 절기판(310'')에 의해 제공되는 절기의 정도를 도와준다.
시스템은 과급기(301'')에 의한 공기 승압을 필요로 하지 않아, CVT(306'')가 과급기(301'')의 속도를 제어하여, 과급기(301')는 엔진 절기기능의 일부를 제공하고 또한 엽상 회전자들은 속도가 늦추어져 회전자 상에 토크를 생성한다. 회전자들로부터의 토크는 CVT(306'') 상의 낮은 전달비를 통해 엔진(303'')의 크랭크축에 공급된다. 벨트(309'')는 CVT 풀리(307'')와 엔진 풀리(308'')에 걸쳐진다. 이 예에서, 벨트(309'')의 과급기-풀링 측에서 장력 T3=700N은 벨트(309'')의 엔진-풀링 측에서 장력 T4=400N 보다 크다. 즉, 과급기(301'')의 구동출력은 음이다.
압력 P5=~100kPa의 공기가 과급기(301'')로 도입된다. 과급기(301'')는 이에 걸쳐 음의 압력차이를 가지고, 그리고 압력 P6=80kPa로 방출되어, P6/P5=0.8의 유효 압력비를 가진다. 그런 다음, 공기는 선택적 인터쿨러(302'')로 도입되고 그리고 적어도 부분적으로 폐쇄된 절기판(310'')에 공급된다. 공기는 압력 P7=65kPa에서 절기판(310'')을 떠나고, 그리고 연소기관(303'')에서 사용된다. 사용된 공기는 엔진(303'')에서 방출되고 그리고 연소제한으로부터의 추가적 압력에 P8=~100kPa를 더한 압력으로 선택적 머플러(304'')에 도입된다.
도 3d는 배기가스 재순환(EGR)을 가지는 다운스트림 절기의 예를 도시하고 있는데, 여기서 과급기(301''')는 CVT(306''')에서부터 속도제어를 통해 절기의 일부 또는 전부를 제공한다. 과급기(301''')는 음의 구동출력으로 동작한다. 즉, CVT(306''')는 엔진(303''')의 크랭크축으로 역으로 토크 에너지를 제공하는 전달자이다. CVT(306''')는 낮은 비율로 동작하는데, 이는, 크랭크축에서 과급기로 에너지 전달은 과급기에서 크랭크축으로 역으로 에너지 전달보다 낮다는 것을 의미한다. 벨트(309''')는 CVT 풀리(307''')와 엔진 풀리(308''')에 걸쳐 팽팽하게 된다. 이 예에서, 벨트(309''')의 과급기-풀링 측은 장력 T3=700N을 가지고, 이는 벨트(309''')의 엔진-풀링 측에서 장력 T4=400N보다 크다. 즉, 과급기(301''')는 엔진(3030''')의 크랭크축에 토크 출력을 제공한다.
공기는 압력 P5=~100kPa에서 과급기(301''')로 도입된다. 공기는 P6=80kPa에서 방출되고, P6/P5=0.8의 유효 압력비를 가진다. 감소된 압력은 공기는 선택적 인터쿨러(302''')에서 냉각되고, 또한 공기를 엔진(303''')으로 통과시키는 개방된 절기판(310''')에 제공된다. 연소챔버에서 사용한 후, 사용된 공기는 배기제한으로부터의 추가적 압력에 P4=100kPa를 더한 압력에서 선택적 머플러(304''')를 향해 방출된다. 사용된 공기의 일부 또는 모두는 배기가스 재순환(EGR)밸브(311)를 통해 엔진(303''')에 도입하는 공기스트림 내로 재순환될 수 있거나, 또는 사용된 공기의 일부 또는 모두는 머플러(304''')를 통해 시스템으로부터 방출될 수 있다.
EGR밸브는, 엔진(303''')의 흡입 매니폴드에 배기가스를 도입할 때의 상황에서 유용하다. 흡입 매니폴드는 인터쿨러(302''')와 엔진(303''') 사이에 개재된다. 압력차이로 인해 공기가 흐르기 때문에, 흡입시스템에서 낮은 압력은, P4에서 거의 대기압인 배기에서 대기압 약간 아래인 흡입 매니폴드 내로 공기가 흐르도록 한다.
CVT(20, 206', 206'', 206''', 301, 301', 301'' 및 301''')는 회전자 속도의 엄밀한 제어를 허용하여, 따라서 연소를 위해 공급되는 공기의 분량의 엄밀한 제어가 이루어지게 한다. 정확한 공기량 제어로 인해, 도 2a - 3d의 예들에서 바이패스밸브가 없다. 바이패스밸브를 제거함으로써, 예시적 시스템들에 대해 출력 절약이 이루어지게 한다.
도 6은 선행기술의 고정 풀리비의, 2L 엔진을 가지는 0.57 과급기에서 우회되는 공기량의 백분율을 도시하고 있다. 선행기술 시스템은 동작범위의 일부에 대해서만 최적 동작을 가지도록 설계되어, 동작범위의 잔여부분에 대해 과도한 공기량의 흡입을 일으킨다. 낮은 엔진 RPM과 높은 압력비에서, 바이패스(우회)되는 공기량이 전혀 또는 거의 없다. 압력비가 감소하고 또한 엔진속도가 증가하면, 바이패스밸브를 사용하여 바이패스되는 전체 공기분량의 백분율이 증가한다. 바이패스된 공기량은 도 7에 도시된 바와 같이 선행기술 과급기를 구동하기 위해 추가적인 엔진 출력을 필요로 한다.
고정 풀리비 디자인 대신에 CVT 구동을 사용하면, 과급기는 낮은 엔진 속도들에서 빨리 회전하여 승압을 증가시키고, 또한 높은 엔진 속도들에서 늦게 회전하여 과급기를 과속하는 것을 차단한다. CVT 피동 과급기에 대해 필요한 엔진 출력은 도 8에 도시되어 있다.
도 7과 8을 비교하면, 도 7에서 낮은 엔진 속도들에서 누락된 셀들은, 선행기술 과급기가 공기량 흡입 동안 고압비를 제공할 수 없다는 것을 나타낸다. 그러나, 도 8의 CVT 피동 과급기는 전체 엔진동작 범위에 대해 공기량 흡입의 높은 압력비를 제공할 수 있다.
도 9는 고정 풀리비 디자인 대신에 CVT 구동으로 과급기를 동작시킴으로써 절약되는 입력출력을 도시하고 있다. CVT 구동으로 절약하는 입력출력은 부분 부하 조건 하에서 4000 - 5000 엔진 RPM에서 거의 3-5kW이고 또한 2000 - 2500 RPM에서 1-1.5kW이다. 2L 엔진에 있어서, 출력 절약은 낮은 부하에서 중간 부하까지에서 거의 1-3% 연료경제적 이득으로 환산할 수 있다. CVT 피동 과급기는 낮은 엔진 속도에서 높은 압력비(보다 "로우 엔드 승압")와 감소된 과급기 입력출력의 조합된 이점이 이루어지도록 한다.
앞선 설명에서, 다양한 바람직한 실시예들이 첨부도면들을 참조하여 기술하였다. 그러나, 다음에 오는 청구항들에 주어진 본 발명의 광범위한 범위를 이탈하는 일이 없이, 다양한 다른 수정안들과 변경안들이 이루어질 수 있고, 또한 추가적인 실시예들이 구현될 수 있다는 것을 명백히 알게 될 것이다. 예컨대, 다른 동작 상태들을 이루기 위하여 다른 압력값들(P1 - P8)을 구현할 수 있다. 또한, 벨트 장력(T1 - T4)을 조정할 수 있다. 따라서 상세한 설명과 도면들은 제한적인 의미보다는 설명적인 것으로 간주될 수 있다.
여기에서 기술되는 본 발명의 상세한 설명과 실시예를 고려하면, 본 발명의 다른 실시예들이 본 기술분야의 당업자에게 자명하게 될 것이다. 상세한 설명과 예들은, 다음에 오는 청구항들에 의해 표시되는 본 발명의 진짜 범위와 사상으로, 단지 예시적인 것으로 고려될 수 있다.

Claims (18)

  1. 공기흐름의 양을 선택적으로 제한하기 위하여 가변적으로 개방 및 폐쇄되도록 구성되는 절기판(스로틀밸브)을 포함하고;
    공기 유입구와, 공기 유출구와, 회전가능한 구동축과 구동축과 관련된 회전자를 포함하는 과급기를 포함하되, 과급기는 공기흐름의 역누설을 실질적으로 방지하는 흐름율을 가지도록 그 크기가 이루어지고;
    연소챔버들과 관련 회전가능한 크랭크축을 포함하는 연소기관을 포함하고; 그리고
    구동축과 크랭크축 간에 회전 에너지를 가변적으로 전달하도록 구성되는 지속적 가변 변속기(CVT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    절기판이 개방되고,
    구동축이 크랭크축보다 분당 더 많이 회전하도록 크랭크축에서 구동축으로 회전 에너지를 전달하도록 CVT가 구성되고; 그리고
    과급기는 가압된 분량의 공기를 연소기관으로 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    절기판이 개방되고,
    구동축에서 크랭크축으로 회전 에너지를 전달하도록 CVT가 구성되고,
    회전자는 토크를 수용하도록 구성되고, 그리고
    과급기는 공기 유입구에서 공기 유출구로 음의 압력차이를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    절기판은 부분적으로 폐쇄되고,
    구동축에서 크랭크축으로 회전 에너지를 전달하도록 CVT는 구성되고,
    회전자들은 토크를 수용하도록 구성되고, 그리고
    과급기는 공이 유입구에서 공기 유출구로 음의 압력차이를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  5. 제1항에 있어서, 배기가스 재순환밸브와, 공기 흡입 매니폴드와, 그리고 공기 배기 매니폴드를 더 포함하고, 공기 흡입 매니폴드는 과급기와 엔진 사이에 배치되고, 공기 배기 매니폴드는 연소기관으로부터 공기를 받아들이고, 그리고 배기가스 재순환밸브는 공기 배기 매니폴드에서 공기 흡입 매니폴드로 공기를 가변적으로 전달하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  6. 제1항에 있어서, 과급기는 엔진과 절기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  7. 제1항에 있어서, 절기판은 과급기와 엔진 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  8. 제1항에 있어서, CVT는 전기모터, 환상체형 변속기, 벨트 및 풀리형 변속기, 또는 원뿔형 변속기 중 하나인 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  9. 제1항에 있어서, CVT는, 회전자가 과급기를 통과하는 공기에 저항하여, 회전자 상에 토크를 생성하도록 크랭크축에서 구동축으로 회전 에너지의 전달을 제한하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  10. 제9항에 있어서, 토크는 구동축으로 전달되고 또한 CVT는 토크를 크랭크축으로 전달하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템.
  11. 공기 유입구와, 공기 유출구와, 공기 유입구에서 공기 유출구로 공기를 이동시키는 적어도 하나의 회전자와, 그리고 회전자를 회전시키기 위해 회전자에 연결되는 구동축을 포함하는 양변위 공기펌프와;
    가변적으로 이동가능한 공기 제한 플레이트를 포함하는 밸브와;
    공기 연소챔버와 관련 크랭크축을 포함하는 엔진과; 그리고
    가변 량의 회전 에너지를 전달하기 위한 수단을 가지는 지속적 가변 변속기(CVT)를 포함하고,
    CVT는 회전 에너지의 전달을 위해 구동축과 크랭크축 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
  12. 제11항에 있어서, CVT 는 구동축의 회전속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
  13. 제12항에 있어서, 구동축은 크랭크축보다 큰 분당 회전(RPM)으로 회전하여, 양변위 공기펌프의 회전자들이 회전하도록 하여 가압된 공기를 엔진에 제공하는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
  14. 제12항에 있어서, 크랭크축은 구동축보다 큰 RPM으로 회전하는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
  15. 제14항에 있어서, 구동축의 회전속도는, 회전자가 공기흐름을 제한하도록 하기에 충분히 늦어, 회전자 상에 토크를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
  16. 제14항에 있어서, 구동축의 회전속도는, 회전자가 공기흐르을 제한하도록 충분히 낮아, 양변위 펌프에 걸쳐 음의 압력차이를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
  17. 제16항에 있어서, 엔진은 공기 연소챔버와 관련되는 공기 흡입 매니폴드를 포함하고, 음의 압력차이가 공기 흡입 매니폴드에서 부압을 생성하는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    공기 연소챔버와 관련된 공기 배기 매니폴드와; 그리고
    공기 배기 매니폴드에서 공기 흡입 매니폴드로 공기를 가변적으로 전달시키기 위한 배기가스 재순환밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기전달시스템.
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