KR20130086777A - 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템에 관한 것으로, 특히 엔진의 배출가스 에너지를 회수하여 차량용 보조장치에 제공함으로써 연비가 저하되거나 출력이 감소되는 것을 방지함은 물론, 엔진의 운전 조건에 따라 배출가스의 에너지가 변화되는 것에 대응하여 차량용 보조장치에 전달되는 동력을 가변적으로 제어함으로써 운용 안정성을 보장하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템에 관한 것이다.

Description

가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템{Variable control type turbo compound system for vehicle}
본 발명은 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 배출가스 에너지를 회수하여 차량용 보조장치에 제공함으로써 연비가 저하되거나 출력이 감소되는 것을 방지함은 물론, 엔진의 운전 조건에 따라 배출가스의 에너지가 변화되는 것에 대응하여 차량용 보조장치에 전달되는 동력을 가변적으로 제어함으로써 운용 안정성을 보장하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 탄화수소 연료를 사용하는 엔진의 연비를 개선하기 위해 경량화, 터보차저(turbocharger), 연료분사시스템, 냉각시스템 및 다운사이징과 같이 엔진, 부가장치 및 마찰 등 동력 발생 단계에서의 기술 개선이 주를 이루고 있다.
그러나, 최근에는 동력 발생 이후의 단계에서 배출가스나 엔진 냉각수 등으로 버려지는 폐 에너지(Waste Energy)를 회수하여 전기 에너지 또는 기계 에너지로 재생시키는 기술에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.
폐 에너지 회수 기술에 관심이 집중되는 주요한 이유는 높은 효율을 갖는 엔진에서조차 버려지는 에너지가 여전히 상당하며, 연비 개선을 위한 연소 및 엔진 주변장치에 대한 기술개발이 어느 정도 한계에 도달했다고 판단하기 때문이다.
즉, 효율이 향상된 엔진의 일 예로서 대형의 상용 트럭용 디젤 엔진의 에너지 균형을 살펴보면, 연료의 최대 에너지 전환 효율은 42% 수준에 불과하고, 나머지 31%는 기계적 마찰 및 냉각 손실로 버려지고 27%는 배기 에너지 형태로 버려지고 있어서 여전히 그 한계를 극복하지 못하고 있기 때문이다.
이에, 폐 에너지를 활용한 연비 향상 기술로서 현재 가장 활발하게 연구되고 있는 것으로는 엔진 배출가스의 운동 에너지를 회수하는 터보 컴파운드(Turbo Compound) 기술과, 배출가스와 엔진 냉각수 등으로부터 열에너지를 회수하는 열전 발전(Thermo-Electric Generator) 기술 및 랭킨 스팀 사이클(Rankine Steam Cycle) 기술이 있다.
그 중 터보 컴파운드 기술만이 일부 중대형 트럭에 실제 적용되고 있는데, 터보 컴파운드 시스템은 엔진 배기계에 연료 공기의 흡기과급에 사용되는 터보차저 터빈(Turbocharger Turbine) 이외에 블로우 다운 터빈(Blow-down Turbine)을 더 장착함으로써 배출가스의 폐 에너지를 회수하며, 블로우 다운 터빈에서 회수한 에너지의 전달 방식에 따라 기계식과 전기식으로 구분된다.
기계식은 도 1과 같이 엔진(10)의 배출가스 에너지를 기계적 일로 변환시키는 터보차저 터빈(11)으로 터보차저 콤프레서(12)를 작동시켜 엔진(10)에 연료용 압축 공기를 공급하고, 특히 블로우 다운 터빈(20)에서 생성된 동력은 변속기(31a)와 감속 기어(32a)로 이루어진 기계식 동력전달장치(30a)를 통해 크랭크축(40)에 전달함으로써 추가적인 연료 소모 없이 엔진(10)의 출력을 증가시킨다.
전기식은 도 2와 같이 터보차저 터빈(11)으로 터보차저 콤프레서(12)를 작동시켜 엔진(10)에 압축 공기를 공급하고, 특히 블로우 다운 터빈(20)에서 생성된 동력은 발전기(31b)와 모터(32b)로 이루어진 전기식 동력전달장치(30b)를 통해 크랭크축(40)에 전달할 수 있어서, 배출가스 에너지를 전기에너지로 전환하여 활용하게 한다.
한편, 종래에는 이상과 같이 엔진(10) 배출가스의 폐 에너지를 재생하여 크랭크축(40)의 출력을 증가시키고, 이때 차량용 에어컨디셔너의 압축기나, 냉각수 펌프, 연료 펌프 및 연료 팬(냉각 팬)과 같이 엔진(10)의 구동을 보조하는 보조기계류 등을 각각 크랭크축(40)에 연결하여 작동되게 하였다.
따라서, 크랭크축(40)의 동력 중 일부를 압축기에 사용하기 때문에 차량 운전 시 에어컨디셔너(50)를 가동하면 동일한 출력을 유지하기 위해 추가적인 연료를 소모하게 되어 종전과 같이 연비가 악화됨은 물론 동일 연료 소모 시 출력이 감소되는 문제점이 있었다.
또한, 블로우 다운 터빈(20)은 배출가스의 에너지를 회수하여 기계적 일로 변환시키는 것이므로 엔진의 배출가스가 가진 열에너지에 의존적일 수밖에 없는데, 이때 배출가스의 열에너지는 차량(엔진)의 운전 조건에 따라 변화한다.
따라서, 가변(transient) 운전 조건 하에서는 배출가스의 열에너지 역시 시시각각 변화하여 블로우 다운 터빈(20)에서 크랭크축(40)에 공급하는 동력도 변하게되므로 터보 컴파운드 시스템의 운영이 안정적이지 못하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 엔진의 배출가스 에너지를 회수하여 차량용 보조장치에 제공함으로써 연비가 저하되거나 출력이 감소되는 것을 방지함은 물론, 엔진의 운전 조건에 따라 배출가스의 에너지가 변화되는 것에 대응하여 차량용 보조장치에 전달되는 동력을 가변적으로 제어함으로써 운용 안정성을 보장하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템을 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템은 내연기관의 엔진과; 상기 엔진의 배출가스 배출측에 설치되며, 상기 배출가스의 에너지를 기계적 일로 변환시켜 폐 에너지를 회수하는 블로우 다운 터빈(blow-down turbine)과; 상기 블로우 다운 터빈에 연결되어 작동되는 동력전달장치와; 상기 엔진에 의해 회전되는 크랭크축과; 상기 크랭크축과 동력전달장치에 각각 연결되어 있어서 상기 크랭크축과 동력전달장치로부터 동력을 전달받아 구동되는 차량용 보조장치; 및 상기 엔진의 운전 조건에 따라 상기 크랭크축과 동력전달장치에서 상기 차량용 보조장치에 전달되는 동력을 각각 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 동력전달장치는 상기 블로우 다운 터빈의 출력측에 설치된 변속기 및 상기 변속기의 출력측에 설치된 감속 기어를 포함한 기계식 동력전달장치인 것이 바람직하다.
또한, 상기 동력전달장치는 상기 블로우 다운 터빈의 출력측에 설치된 발전기 및 상기 발전의 출력측에 설치된 모터를 포함한 전기식 동력전달장치인 것이 바람직하다.
또한, 상기 크랭크축은 제1액츄에이터를 통해 상기 차량용 보조장치에 연결되고, 상기 블로우 다운 터빈은 제2액츄에이터를 통해 상기 동력전달장치에 연결되고, 상기 동력전달장치는 제3액츄에이터를 통해 상기 차량용 보조장치에 연결되며, 상기 제어유닛은 상기 제1액츄에이터 내지 제3액츄에이터의 연결상태를 각각 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어유닛은 상기 엔진의 운전 조건에 따라 상기 크랭크축과 동력전달장치 모두를 통해 상기 차량용 보조장치를 작동시키거나, 상기 크랭크축과 동력전달장치 중 어느 하나를 통해 상기 차량용 보조장치를 작동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어유닛은 상기 동력전달장치와 차량용 보조장치의 연결상태를 제어함에 있어서, 상기 제2액츄에이터와 제3액츄에이터를 모두 연결시키거나, 상기 제2액츄에이터와 제3액츄에이터를 모두 연결 해제시키거나, 혹은 상기 제2액츄에이터는 연결시키고 제3액츄에이터는 연결 해제시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어유닛은 상기 엔진이 가변 운전상태인 경우와 정속 운전상태인 경우로 구분하여 상기 크랭크축과 동력전달장치에서 상기 차량용 보조장치에 전달되는 동력을 각각 제어하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템에 의하면, 엔진의 배출가스 에너지를 블로우 다운 터빈에서 회수하여 다양한 차량용 보조장치에 다양한 형태로 제공하여 연비가 저하되거나 출력이 감소되는 것을 방지할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템에 의하면, 엔진의 운전 조건에 따라 크랭크축과 동력전달장치에서 차량용 보조장치에 전달되는 동력을 각각 가변적으로 제어함으로써 시스템의 운용 안정성을 향상시킬 수 있게 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 기계식 터보 컴파운드 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전기식 터보 컴파운드 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가변 제어식 터보 컴파운드 시스템을 나타낸 일 실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 가변 제어식 터보 컴파운드 시스템을 나타낸 다른 실시예이다.
도 5는 본 발명에 따른 가변 제어식 터보 컴파운드 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 터보 컴파운드 시스템에 대해 상세히 설명한다.
단, 이하에서 설명되는 블로우 다운 터빈(blow-down turbine)은 파워 터빈(power turbine)이라고도 불리기도 하지만 그 명칭의 차이에도 불구하고 이들이 서로 동일한 구성임은 자명할 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템은 내연기관의 엔진(110)과, 엔진(110)의 배출가스 배출측에 설치된 블로우 다운 터빈(120)과, 블로우 다운 터빈(120)에 연결된 동력전달장치(130a, 130b)와, 엔진(110)에 의해 회전되는 크랭크축(140)과, 상기 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)로부터 동력을 전달받아 구동되는 차량용 보조장치(150) 및 엔진(110)의 운전 조건에 따라 차량용 보조장치(150)에 전달되는 동력을 각각 제어하는 제어유닛(미도시)을 포함한다.
물론, 필요에 따라서는 엔진(110)의 배출가스 배출측에 설치되며 배출가스의 에너지를 기계적 일로 변환시키는 터보차저 터빈(Turbocharger Turbine)(111) 및 상기 터보차저 터빈(111)에 의해 작동되며 연료용 공기를 압축하여 엔진(110)으로 과급시키는 터보차저 콤프레서(112)를 더 포함하여, 종전처럼 폐 에너지를 이용하여 연료용 공기를 공급할 수 있게 한다.
이상과 같은 구성에 의하면, 블로우 다운 터빈(120)에서 배출가스의 폐 에너지를 회수하여 기계적 일로 변환(즉, 동력발생)시키고, 블로우 다운 터빈(120)에서 발생된 동력은 동력전달장치(130a, 130b)를 통해 차량용 보조장치(150)로 전달되므로, 크랭크축(140)과 함께 차량용 보조장치(150)를 작동시키는 구성으로 사용할 수 있게 한다.
따라서, 엔진(110)의 배출가스 에너지를 블로우 다운 터빈(120)에서 회수하여 차량용 보조장치(150)에 제공하므로, 차량용 보조장치(150)를 작동시키기 위해 추가적으로 연료를 소모할 필요가 없고, 그에 따라 연비가 저하되거나 출력이 감소되는 것을 방지할 수 있게 한다.
특히, 차량용 보조장치(150)가 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)에 각각 연결되어 있어서 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)로부터 동력을 전달받아 구동되고, 이때 제어유닛은 엔진(110)의 운전 조건에 따라 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)에서 차량용 보조장치(150)에 전달되는 동력을 각각 제어하므로 터보 컴파운드 시스템을 안정적으로 운용할 수 있게 한다.
한편, 도 3에 일 예로 도시한 바와 같이, 차량용 터보 컴파운드 시스템의 동력전달장치(130a)는 블로우 다운 터빈(120)의 출력측에 설치된 변속기(131a) 및 상기 변속기(131a)의 출력측에 설치되어 차량용 보조장치(150)로 동력을 전달하는 감속 기어(132a)를 포함한 기계식 동력전달장치(130a)가 사용될 수 있다.
변속기(131a)는 유체를 사용하는 방법과 직접 접촉식의 두 가지가 있고 이들 중 어느 것이나 사용될 수 있지만, 유체 커플링(Fluid Coupling) 등을 통한 유체식을 사용하면 직접 접촉식에 비해 동력 전달 효율이 다소 낮기는 하지만 매칭 개발 및 제어 등이 용이하여 시스템 구현성이 높다.
또한, 도 4에 일 예로 도시한 바와 같이, 차량용 터보 컴파운드 시스템의 동력전달장치(130a)는 폐 에너지를 전기 에너지로 변환한 후 차량용 보조장치(150)를 작동시키는 전기식 동력전달장치(130b)도 사용될 수 있다.
전기식 동력전달장치(130b)는 블로우 다운 터빈(120)의 출력측에 설치된 발전기(131b) 및 상기 발전기(131b)의 출력측에 설치되어 발전 전력에 의해 작동되며 차량용 보조장치(150)에 연결된 모터(132b)를 포함한다.
이러한 전기식 동력전달장치(130b)는 발전기(131b)의 발전 전력으로 차량의 배터리를 충전시켜 시동용 등으로 사용하거나, 발전 전력을 차량용 조명장치나 디스플레이장치와 같은 다양한 전기장치에 직접 공급함으로써 좀더 다양한 형태로 활용할 수 있게 한다. 또한, 기계식에 비해 시스템 비용이 고가이기는 하지만 더 넓은 운전범위에서 높은 효율을 유지할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에서 배출가스의 폐 에너지를 회수하여 재활용하는데 사용되는 차량용 보조장치(150)는 동력부하가 크고 차량의 핵심 제어 대상인 크랭크축(140)을 제외하고 폐 에너지를 회수하여 재활용할 수 있기만 하면 다양한 차량의 부품이 될 수 있다.
일 예로, 차량용 보조장치(150)는 주행 중 가동 시 연료 소모에 큰 영향을 주는 에어컨디셔너(151)이고, 에어컨디셔너(151)는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등으로 이루어져 있으므로, 압축기를 블로우 다운 터빈(120)으로 작동시키는 경우에는 블로우 다운 터빈(120)으로 압축용 모터를 작동시켜 냉매를 압축한다.
물론, 압축기 이외에 응축기, 팽창밸브 및 증발기도 블로우 다운 터빈(120)으로 작동시킬 수 있음은 자명하다.
다른 예로, 차량용 보조장치(150)는 냉각수 펌프(152), 연료 펌프(153) 및 연료 팬(154) 등과 같이 엔진(110)의 구동을 보조하는 보조기계류(간략히, '보기류'라고도 함)도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 크랭크축(140)은 제1액츄에이터(Actuator1)를 통해 차량용 보조장치(150)에 연결되고, 블로우 다운 터빈(120)은 제2액츄에이터(Actuator2)를 통해 동력전달장치(130a, 130b)에 연결되며, 동력전달장치(130a, 130b)는 제3액츄에이터(Actuator3)를 통해 차량용 보조장치(150)에 연결되어 있다.
따라서, 크랭크축(140)과 블로우 다운 터빈(120)을 통해 각각 차량용 보조장치(150)를 작동시킬 수 있게 하고, 제어유닛을 통해 크랭크축(140)과 블로우 다운 터빈(120)의 동력전달을 각각 제어할 수 있는 환경을 제공한다.
제어유닛은 중장비를 비롯한 각종 차량에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Controller Unit)나 EPOS(Electronic Power Controller System)에 일체로 구비되거나 모듈화하여 별도로 구비될 수 있으며, 이러한 제어유닛을 통해 제1액츄에이터(Actuator1) 내지 제3액츄에이터(Actuator3)의 연결상태를 각각 제어한다.
연결상태로는 크게 '연결'과 '연결 해제'로 구분된다. 물론, 필요에 따라서 상기 '연결'은 차량용 보조장치(150)로 전달되는 토크나 속도를 여러 단계로 조절할 수 있도록 마치 기어 변경처럼 여러 단계의 '연결'로 구분하고, 그 연결 정도를 각각 제어할 수도 있다.
또한, 제어유닛은 엔진(110)이 가변(transient) 운전상태인 경우와 그 외의 운전상태(예: 정속 운전상태)인 경우로 구분하여 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)에서 차량용 보조장치(150)에 전달되는 동력을 각각 제어하는 것이 바람직하다.
블로우 다운 터빈(120)은 엔진(110)의 배출가스가 가진 열에너지에 의존적이고 이때 배출가스의 열에너지는 차량(엔진)의 운전 조건에 따라 변하는데, 가변 운전 조건 하에서 배출가스의 열에너지가 시시각각 변화하면 블로우 다운 터빈(120)에서 차량용 보조장치(150)에 공급하는 동력도 가변된다.
따라서, 본 발명은 차량이 가변 운전상태인 경우와 그 외 운전상태인 경우로 구분하고, 운전상태에 별로 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)에서 차량용 보조장치(150)에 전달되는 동력을 각각 제어하여 터보 컴파운드 시스템의 운영이 안정적으로 이루어질 수 있게 한다.
즉, 본 발명은 제어유닛을 통해 엔진(110)의 운전 조건에 따라 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b) 모두를 통해 차량용 보조장치(150)를 작동시키거나, 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b) 중 어느 하나를 통해 차량용 보조장치(150)를 작동시킴으로써, 터보 컴파운드 시스템의 운영이 항상 안정적으로 이루어지도록 한다.
예컨대, 가변 운전상태인 경우에는 크랭크축(140)을 통해서만 차량용 보조장치(150)를 작동시키도록 제1액츄에이터(Actuator1)는 차량용 보조장치(150)와 연결시키고, 제2액츄에이터(Actuator2) 및 제3액츄에이터(Actuator3)는 차량용 보조장치(150)와의 연결을 해제시킨다.
그 외, 정속 운전상태인 경우에는 블로우 다운 터빈(120)을 통해서만 차량용 보조장치(150)를 작동시키도록 제1액츄에이터(Actuator1)는 차량용 보조장치(150)와의 연결을 해제시키고, 제2액츄에이터(Actuator2) 및 제3액츄에이터(Actuator3)는 차량용 보조장치(150)와 연결시킨다.
또한, 동력전달장치(130a, 130b)와 차량용 보조장치(150)의 연결상태를 제어함에 있어서, 이상과 같이 제2액츄에이터(Actuator2)와 제3액츄에이터(Actuator3)를 모두 연결시키거나 해제시킬 수 있지만, 그 외 제2액츄에이터(Actuator2)는 연결시키고 제3액츄에이터(Actuator3)는 해제시키도록 제어할 수도 있다.
제어유닛에 의해 제2액츄에이터(Actuator2)는 연결되고 제3액츄에이터(Actuator3)는 연결이 해제되면, 특히 전기식 동력전달장치(130b)를 사용하는 경우 제2액츄에이터(Actuator2)에 의해 블로우 다운 터빈(120)과 발전기(131a)가 연결되어 발전 상태를 유지하므로, 발전기(131a)의 발전전력으로 차량용 배터리를 충전시키거나 각종 전기장치에 전원을 공급할 수 있어서 폐 에너지 회수율을 높일 수 있게 한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 가변 제어식 터보 컴파운드 시스템의 동작 방법에 대해 설명한다.
먼저, 운전이 시작되면 제어유닛은 차량(엔진)의 운전상태를 감시하여 정속운전 상태인지의 여부를 판단(S110)한다. 운전상태의 감시는 상기 제어유닛에서 직접 수행하는 방식 이외에 ECU나 EPOS를 통해 수행된 후 그 결과를 제어유닛에 제공하는 방식도 사용될 수 있다.
운전상태 감시결과 정속 운전상태인 경우에는 제어유닛의 제어하에 제2액츄에이터(Actuator2) 및 제3액츄에이터(Actuator3)와 차량용 부속장치는 연결(S121, S122)시키고, 제1액츄에이터(Actuator1)와 차량용 부속장치의 연결은 해제(S123)시킨다.
따라서, 블로우 다운 터빈(120)을 통해서만 차량용 부속장치를 작동시킴으로써 추가적인 연료 소모 없이도 차량용 부속장치를 작동시킬 수 있게 한다.
반면, 운전상태 감시결과 정속 운전상태가 아닌 경우에는 가변 운전상태인 것으로 판단하고, 제어유닛의 제어하에 제1액츄에이터(Actuator1)와 차량용 부속장치는 연결(S131)시키고, 제2액츄에이터(Actuator2) 및 제3액츄에이터(Actuator3)와 차량용 부속장치의 연결은 해제(S132, S133)시킨다.
따라서, 크랭크축(140)을 통해서만 차량용 부속장치를 작동시킴으로써 배출가스 에너지의 변동으로 터보 컴파운드 시스템의 운영이 불안정해지는 것을 방지한다.
물론, 블로우 다운 터빈(120)을 통해서만 차량용 부속장치를 작동시키거나, 크랭크축(140)을 통해서만 차량용 부속장치를 작동시키는 경우 이외에, 도시는 생략되었지만 더욱 다양하게 바뀔 수 있는 운전상태에 따라 블로우 다운 터빈(120)과 크랭크축(140) 모두를 통해 동시에 차량용 부속장치를 작동시키고, 이때 각각의 연결 정도를 단계별로 미세 조절하는 등의 제어도 가능함은 자명하다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 엔진 111: 터보차저 터빈
112: 터보차저 콤프레서 120: 블로우 다운 터빈
130a: 기계식 동력전달장치 131a: 변속기
132a: 감속 기어 130b: 전기식 동력전달장치
131b: 발전기 132b: 모터
140: 크랭크축 150: 차량용 보조장치
Actuator1: 제1액츄에이터 Actuator2: 제2액츄에이터
Actuator3: 제3액츄에이터

Claims (7)

  1. 내연기관의 엔진(110)과;
    상기 엔진(110)의 배출가스 배출측에 설치되며, 상기 배출가스의 에너지를 기계적 일로 변환시켜 폐 에너지를 회수하는 블로우 다운 터빈(120)(blow-down turbine)과;
    상기 블로우 다운 터빈(120)에 연결되어 작동되는 동력전달장치(130a, 130b)와;
    상기 엔진(110)에 의해 회전되는 크랭크축(140)과;
    상기 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)에 각각 연결되어 있어서 상기 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)로부터 동력을 전달받아 구동되는 차량용 보조장치(150); 및
    상기 엔진(110)의 운전 조건에 따라 상기 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)에서 상기 차량용 보조장치(150)에 전달되는 동력을 각각 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달장치(130a)는 상기 블로우 다운 터빈(120)의 출력측에 설치된 변속기 및 상기 변속기의 출력측에 설치된 감속 기어를 포함한 기계식 동력전달장치(130a)인 것을 특징으로 하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달장치(130b)는 상기 블로우 다운 터빈(120)의 출력측에 설치된 발전기 및 상기 발전의 출력측에 설치된 모터를 포함한 전기식 동력전달장치(130b)인 것을 특징으로 하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 크랭크축(140)은 제1액츄에이터(Actuator1)를 통해 상기 차량용 보조장치(150)에 연결되고, 상기 블로우 다운 터빈(120)은 제2액츄에이터(Actuator2)를 통해 상기 동력전달장치(130a, 130b)에 연결되고, 상기 동력전달장치(130a, 130b)는 제3액츄에이터(Actuator3)를 통해 상기 차량용 보조장치(150)에 연결되며, 상기 제어유닛은 상기 제1액츄에이터(Actuator1) 내지 제3액츄에이터(Actuator3)의 연결상태를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 엔진(110)의 운전 조건에 따라 상기 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b) 모두를 통해 상기 차량용 보조장치(150)를 작동시키거나, 상기 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b) 중 어느 하나를 통해 상기 차량용 보조장치(150)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 동력전달장치(130a, 130b)와 차량용 보조장치(150)의 연결상태를 제어함에 있어서, 상기 제2액츄에이터(Actuator2)와 제3액츄에이터(Actuator3)를 모두 연결시키거나, 상기 제2액츄에이터(Actuator2)와 제3액츄에이터(Actuator3)를 모두 연결 해제시키거나, 혹은 상기 제2액츄에이터(Actuator2)는 연결시키고 제3액츄에이터(Actuator3)는 연결 해제시키는 것을 특징으로 하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 엔진(110)이 가변 운전상태인 경우와 정속 운전상태인 경우로 구분하여 상기 크랭크축(140)과 동력전달장치(130a, 130b)에서 상기 차량용 보조장치(150)에 전달되는 동력을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 제어식 차량용 터보 컴파운드 시스템.
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