KR20150095205A - 배기 가스 재순환 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20150095205A
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아밋 쿠마 샤르마
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Abstract

배기 가스 재순환의 실린더간 편차를 감소시키기 위한 다양한 방법 및 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 시스템은 제1 수의 실린더를 갖는 엔진(302)의 제1 실린더 그룹(303), 제1 수의 실린더의 정수배가 아닌 제2 수의 실린더를 갖는 엔진의 제2 실린더 그룹(304), 및 제1 실린더 그룹(303) 및 제2 실린더 그룹(304)에 결합된 배기 시스템을 포함한다. 적어도 하나의 작동 모드에서, 배기 시스템은 엔진의 흡기부(321)에 유동적으로 결합된 제1 실린더 그룹의 배기 포트 및 흡기부(321)로부터 유동적으로 분리된 제2 실린더 그룹의 배기 포트를 갖는다.

Description

배기 가스 재순환 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEMS FOR EXHAUST GAS RECIRCULATION}
본 명세서에 개시된 요지의 실시예는 내연기관에 있어서의 배기 가스 재순환에 관한 것이다.
엔진은 규제된 NOx 배출물을 저감하기 위해, 배기 가스 재순환(exhaust gas recirculation: EGR)이라 칭하는 프로세스인, 엔진 배기 시스템으로부터 엔진 흡기 시스템으로의 배기 가스의 재순환을 이용할 수도 있다. EGR을 갖는 실린더 내에서 발생된 입자상 물질(particulate matter)은 EGR의 양에 현저히 의존하고, EGR이 제어되지 않으면 기하급수적으로 증가한다. 연료 소비, 구성요소 신뢰성 및 제어 전략 복잡성을 최적화하면서, 점점 더 엄격한 규제를 준수하기 위해, 다기통 엔진 내의 실린더간 배출물 편차를 최소화하는 것이 바람직하다. 이는 균일하고 제어된 양의 EGR을 모든 실린더에 전달함으로써 성취될 수 있다.
몇몇 엔진 시스템에서, 하나 이상의 실린더의 그룹은 엔진의 흡기 통로에만 결합되는 배기 매니폴드를 가질 수도 있어 실린더의 그룹이 적어도 몇몇 조건 하에서 EGR을 위한 배기 가스를 발생하는 것에 전용되게 된다. 이러한 실린더는 "도너 실린더(donor cylinder)"라 칭할 수도 있다. "비-도너 실린더(non-donor cylinder)"라 칭하는 다른 실린더는 엔진의 배기 통로에만 결합된 배기 매니폴드를 가질 수도 있다. 통상적으로, 동등한 수의 도너 및 비-도너 실린더가 엔진 내에 존재될 수도 있는 데; 예를 들어 V-12 엔진에서, 하나의 실린더 뱅크(6개의 실린더)는 도너 실린더로 구성될 수도 있고, 반면에 다른 실린더 뱅크(또한 6개의 실린더)는 비-도너 실린더로 구성될 수도 있다. 이 유형의 배열은 전달된 외부 EGR의 양에 있어서의 실린더간 편차뿐만 아니라 포집된 실린더내 EGR의 양에 있어서의 실린더간 편차를 유도할 수도 있다.
일 실시예에서, 시스템은 제1 수의 실린더를 갖는 엔진의 제1 실린더 그룹, 제1 수의 실린더의 정수배가 아닌 제2 수의 실린더를 갖는 엔진의 제2 실린더 그룹, 및 제1 실린더 그룹 및 제2 실린더 그룹에 결합된 배기 시스템을 포함한다. 적어도 하나의 작동 모드에서, 배기 시스템은 엔진의 흡기부에 유동적으로 결합된 제1 실린더 그룹의 배기 포트 및 흡기부로부터 유동적으로 분리된 제2 실린더 그룹의 배기 포트를 갖는다.
이 방식으로, 제2 실린더 그룹(예를 들어, 엔진 흡기부에 결합되지 않은 비-도너 실린더)의 실린더의 수는 제1 실린더 그룹(예를 들어, 엔진 흡기부에 결합된 도너 실린더)의 실린더의 수에 의해 균등하게 나눠지지 않는다. 예를 들어, 제1 수의 실린더는 3개의 실린더를 포함할 수도 있고, 반면에 제2 수의 실린더는 5개의 실린더를 포함할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 실린더간 배기 가스 재순환(EGR) 양은 1% 이하와 같은 비교적 낮은 레벨로 서로 다를 수 있다. 따라서 원하는 차량 배출물을 유지한다.
상기 간략한 설명은 상세한 설명에서 더 설명되는 개념의 선택으로부터 간단화된 형태로 소개하도록 제공된 것이라는 것이 이해되어야 한다. 이는 그 범주가 상세한 설명에 이어지는 청구범위에 의해서만 규정되는 청구된 요지의 주요 또는 본질적인 특징을 식별하도록 의도된 것은 아니다. 더욱이, 청구된 요지는 상기에 또는 본 명세서의 임의의 부분에 설명된 임의의 단점을 해결하는 구현예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 비한정적인 실시예의 이하의 설명의 숙독으로부터 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 엔진 시스템을 갖는 해양 선박의 실시예의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 일 실린더의 개략도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 도너 실린더 및 복수의 비-도너 실린더를 갖는 엔진의 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도너 실린더 구성을 갖는 엔진에 대한 실린더 파라미터의 예를 도시하고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스를 안내하기 위한 방법을 도시하고 있는 흐름도.
도 6 내지 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 도너 실린더 구성을 갖는 엔진에 대한 실린더 파라미터의 다른 예를 도시하고 있는 도면.
이하의 설명은 배기 가스 재순환(EGR)을 엔진에 전달하는 다양한 실시예에 관한 것으로서, 여기서 엔진은 비동등한 수의 도너 및 비-도너 실린더를 갖는다. 비동등한 수의 도너 및 비-도너 실린더를 제공함으로써, 배기 매니폴드 내의 피크 배기 매니폴드 압력 및 압력 진폭의 편차가 감소될 수도 있어, 연소 중에 존재하는 실린더간 배기 잔류물의 양(예를 들어, 외부 EGR 및 내부 EGR)의 더 낮은 편차를 유도한다. 일 예에서, 직렬식 8기통 엔진에서, 실린더 1 내지 5는 비-도너 실린더일 수도 있고, 반면에 실린더 6 내지 8은 도너 실린더일 수도 있다. 이 구성은 1% 이하로 서로 다를 수 있는 양으로 외부 EGR을 각각의 실린더에 전달하면서 배기 배관 복잡성을 최소화한다. 또한, 특정 캠 프로파일을 사용함으로써, 내부 EGR은 또한 1% 이하으로 서로 다를 수 있는 양으로 각각의 실린더 내에 존재할 수도 있다. 부가적으로, 몇몇 실시예에서, 감쇠 체적(damping volume)이 실린더에 전달된 과급 공기(charge air)(EGR을 포함함) 내의 압력 변동을 감소시키는 데 사용될 수도 있다. 이와 같이, 입상 물질 및/또는 NOx 배출물이 저감될 수도 있다.
본 명세서에 설명된 접근법은 다양한 엔진 유형 및 다양한 엔진 구동 시스템에 채용될 수도 있다. 이들 시스템의 몇몇은 고정식(stationary)일 수도 있고, 다른 시스템들은 반이동식(semi-mobile) 또는 이동식(mobile) 플랫폼 상에 있을 수도 있다. 반이동식 플랫폼은 평상형 트레일러(flatbed trailer) 상에 장착되는 것과 같이, 작동 기간들 중에 재배치될 수도 있다. 이동식 플랫폼은 자기 추진형(self-propelled) 차량을 포함한다. 이러한 차량은 채광 장비, 해양 선박, 온로드(on-road) 운송 차량, 오프-하이웨이 차량(off-highway vehicle: OHV) 및 철도 차량을 포함할 수 있다. 명료한 예시를 위해, 해양 선박이 본 발명의 실시예를 구체화하는 시스템을 지원하는 예시적인 이동식 플랫폼으로서 제공된다.
도너 실린더 구성의 추가의 설명에 앞서, EGR 시스템이 해양 선박과 같은 선박 내의 엔진에 대해 구성될 수도 있는 플랫폼의 예가 개시되어 있다. 예를 들어, 도 1은 수체(body of water)(101)에서 작동하도록 구성된 배(ship)와 같은 해양 선박(100)으로서 본 명세서에 도시되어 있는 시스템의 실시예의 블록도이다. 해양 선박(100)은 엔진(104)을 갖는 추진 시스템(102)을 포함한다. 그러나, 다른 예에서, 엔진(104)은 발전소 용례에서와 같은 고정식 엔진, 또는 철도 차량 추진 시스템 내의 엔진일 수도 있다. 도 1의 실시예에서, 프로펠러(106)는 엔진(104)에 의해 회전되도록 엔진(104)에 기계적으로 결합된다. 다른 예에서, 추진 시스템(102)은 엔진에 의해 구동되는 발전기를 포함할 수도 있고, 이 발전기는 이어서 예를 들어 프로펠러를 회전하는 모터를 구동한다.
엔진(104)은 흡기 도관(114)을 포함하는 공기 유입 시스템(108)을 통한 연소를 위해 흡기 공기를 수용한다. 흡기 도관(114)은 해양 선박(100)의 외부로부터 주위 공기를 수용한다. 엔진(104) 내의 연소로부터 발생하는 배기 가스가 배기 통로(116)에 공급된다. 배기 가스는 배기 통로(116)를 통해, 그리고 해양 선박(100)의 배기 스택(118) 외로 유동한다. 일 예에서, 엔진(104)은 압축 착화를 통해 공기와 디젤 연료를 연소하는 디젤 엔진이다. 다른 비한정적인 실시예에서, 엔진(104)은 압축 착화(및/또는 불꽃 점화)를 통해 가솔린, 케로신, 바이오디젤 또는 유사한 농도의 다른 석유 정제물을 포함하는 연료를 연소할 수도 있다.
해양 선박(100)은 추진 시스템(102)에 관련된 다양한 구성요소를 제어하기 위한 제어기(148)를 더 포함한다. 일 예에서, 제어기(148)는 컴퓨터 제어 시스템을 포함한다. 제어기(148)는 해양 선박 작동의 온보드(on-board) 모니터링 및 제어를 가능하게 하기 위한 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(도시 생략)를 더 포함한다. 제어기(148)는 작동 파라미터 및 작동 조건을 결정하고 이에 대응하여 다양한 엔진 액추에이터(152)를 조정하여 해양 선박(100)의 작동을 제어하기 위해, 본 명세서에 더 설명된 바와 같이, 추진 시스템(102)의 제어 및 관리를 감독하면서, 다양한 엔진 센서(150)로부터 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(148)는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 엔진 회전수, 엔진 부하, 부스트 압력, 배기 압력, 주위 압력, 주위 온도 등을 포함하는 신호들을 다양한 엔진 센서(150)로부터 수신할 수도 있다. 이에 대응하여, 제어기(148)는 실린더 밸브, 스로틀 등과 같은 다양한 구성요소에 명령을 송신함으로써 추진 시스템(102)을 제어할 수도 있다.
도 2는 도 1을 참조하여 전술된 엔진(104)과 같은 멀티-실린더 내연기관의 연소 챔버 또는 실린더(200)의 실시예를 도시하고 있다. 엔진은 도 1을 참조하여 전술된 차량 시스템(100)과 같은 차량 시스템과 또한 통신할 수도 있는 제어기(202)를 포함하는 제어 시스템에 의해 적어도 부분적으로 제어될 수도 있다. 일 예에서, 제어기(202)는 컴퓨터 제어 시스템을 포함한다. 제어기(202)는 차량 작동의 온보드 모니터링 및 제어를 가능하게 하기 위한 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(도시 생략)를 더 포함할 수도 있다. 제어기(202)는 차량 시스템의 제어 및 관리를 감독하면서, 작동 파라미터 및 작동 조건을 결정하고 이에 대응하여 다양한 엔진 액추에이터를 조정하여 차량의 작동을 제어하기 위해, 다양한 엔진 센서로부터 신호들을 수신하도록 구성될 수도 있다. 제어기(202)는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 엔진 회전수, 엔진 부하, 부스트 압력, 배기 압력, 주위 압력, CO2 레벨, 배기 온도, NOx 배출물, 냉각 슬리브(228)에 결합된 온도 센서(230)로부터의 엔진 냉각제 온도(engine coolant temperature: ECT)를 포함하는 신호들을 다양한 엔진 센서로부터 또한 수신할 수도 있다. 이에 대응하여, 제어기(202)는 교류기, 실린더 밸브, 스로틀, 연료 분사기 등과 같은 다양한 구성요소에 명령을 송신함으로써 차량 시스템을 제어할 수도 있다. 일 예에서, 제어기(202)는 도 1의 제어기(148)와 동일한 제어기일 수도 있다.
실린더(즉, 연소 챔버)(200)는 그 내부에 위치된 피스톤(206)을 갖는 연소 챔버벽(204)을 포함할 수도 있다. 피스톤(206)은 크랭크샤프트(208)에 결합될 수도 있어 피스톤의 왕복 운동이 크랭크샤프트의 회전 운동으로 변환되게 된다. 몇몇 실시예에서, 엔진은 각각의 실린더가 크랭크샤프트(208)의 2회전 동안 점화 순서로 점화하는 4행정 엔진일 수도 있다. 다른 실시예에서, 엔진은 각각의 실린더가 크랭크샤프트(208)의 1회전 동안 점화 순서로 점화하는 2행정 엔진일 수도 있다.
실린더(200)는 흡기 통로(210)를 포함하는 흡기부로부터 연소를 위해 흡기 공기를 수용한다. 흡기 통로(210)는 엔진이 위치되어 있는 차량의 외부로부터 공기를 필터링하는 에어 필터(도시 생략)로부터 주위 공기를 수용한다. 흡기 통로(210)는 예를 들어 실린더(200)에 추가하여 엔진의 다른 실린더와 연통할 수도 있다.
엔진 내의 연소로부터 발생하는 배기 가스는 배기 통로(212)를 포함하는 배기부에 공급된다. 배기 가스는 배기 통로(212)를 통해 몇몇 실시예에서(도 2에는 도시되어 있지 않음) 터보차저로 그리고 대기중으로 유동한다. 배기 통로(212)는 예를 들어 실린더(200)에 추가하여 엔진의 다른 실린더로부터 배기 가스를 또한 수용할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 차량 시스템은 하나 초과의 배기 통로를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 실린더의 도너 그룹은 제1 배기 매니폴드에 결합될 수도 있고, 실린더의 비-도너 그룹은 제2 배기 매니폴드에 결합될 수도 있다. 이 방식으로, 실린더의 그룹들 중 하나는 선택된 작동 조건 하에서 흡기 통로(210)에 배기 가스를 재순환하는 도너 실린더만을 포함할 수도 있다.
도 2를 계속 참조하면, 엔진의 각각의 실린더는 하나 이상의 흡기 밸브 및 하나 이상의 배기 밸브를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 실린더(200)는 실린더(200)의 상부 영역에 배치된 적어도 하나의 흡기 포핏 밸브(poppet valve)(214) 및 적어도 하나의 배기 포핏 밸브(216)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 몇몇 실시예에서, 실린더(200)를 포함하는 엔진의 각각의 실린더는 실린더 헤드에 배치된 적어도 2개의 흡기 포핏 밸브 및 적어도 2개의 배기 포핏 밸브를 포함할 수도 있다.
흡기 밸브(214)는 액추에이터(218)를 거쳐 제어기(202)에 의해 제어될 수도 있다. 유사하게, 배기 밸브(216)는 액추에이터(220)를 거쳐 제어기(202)에 의해 제어될 수도 있다. 몇몇 조건 중에, 제어기(202)는 액추에이터(218, 220)에 제공된 신호를 변경하여 각각의 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐를 제어할 수도 있다. 흡기 밸브(214) 및 배기 밸브(216)의 위치는 각각의 밸브 위치 센서(222, 224)에 의해 각각 결정될 수도 있다. 밸브 액추에이터는 예를 들어, 전기 밸브 작동형 또는 캠 작동형 또는 이들의 조합일 수도 있다.
흡기 및 배기 밸브 타이밍은 동시에 제어될 수도 있고, 또는 가변 흡기 캠 타이밍, 가변 배기 캠 타이밍, 듀얼 독립 가변 캠 타이밍 또는 고정 캠 타이밍의 임의의 가능성이 사용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 흡기 밸브 및 배기 밸브는 공통 밸브 액추에이터 또는 작동 시스템, 또는 가변 밸브 타이밍 액추에이터 또는 작동 시스템에 의해 제어될 수도 있다. 또한, 흡기 밸브 및 배기 밸브는 작동 조건에 기초하여 제어기에 의해 가변 리프트를 갖도록 제어될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 엔진의 각각의 실린더는 그에 연료를 제공하기 위한 하나 이상의 연료 분사기와 조합될 수도 있다. 비한정적인 예로서, 도 2는 실린더(200)가 연료 분사기(226)를 포함하는 것을 도시하고 있다. 연료 분사기(226)는 연료를 그 내부에 직접 분사하기 위해 실린더(200)에 직접 결합된 것으로 도시되어 있다. 이 방식으로, 연료 분사기(226)는 연소 실린더(200) 내로의 연료의 직접 분사로서 알려진 것을 제공한다. 연료는 연료 탱크, 연료 펌프, 및 연료 레일(도시 생략)을 포함하는 고압 연료 시스템으로부터 연료 분사기(226)에 전달될 수도 있다. 일 예에서, 연료는 압축 착화를 통해 엔진 내에서 연소되는 디젤 연료이다. 다른 비한정적인 실시예에서, 제2 연료는 압축 착화(및/또는 불꽃 점화)를 통한 가솔린, 케로신, 바이오디젤, 또는 유사한 농도의 다른 석유 정제물일 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 복수의 도너 실린더(303) 및 복수의 비-도너 실린더(304)를 갖는, 도 1을 참조하여 전술된 엔진(104)과 같은 엔진(302)을 갖는 시스템(300)의 실시예를 도시하고 있다. 도 3a 및 도 3b의 실시예에서, 엔진(302)은 8개의 실린더를 갖는 I-8 엔진이다. 다른 예에서, 엔진은 V-6, V-8, V-10, V-12, V-16, I-4, I-6, 대향형 4(opposed 4) 또는 다른 엔진 유형일 수도 있다. 엔진(302)은 이하에 더 상세히 설명되는 배기부(320)와 흡기부(321)에 결합된다.
도 3a 및 도 3b의 실시예에서, 도너 실린더(303)는 3개의 실린더(예를 들어, 도 3a에 6, 7 및 8로 표기되어 있는 실린더)를 포함하는 제1 실린더 그룹으로서 도시되어 있다. 비-도너 실린더(304)는 5개의 실린더(예를 들어, 도 3a에 1, 2, 3, 4 및 5로 표기되어 있는 실린더)를 포함하는 비-도너 실린더 그룹으로서 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 엔진은 적어도 하나의 도너 실린더 및 적어도 하나의 비-도너 실린더를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 엔진은 5개의 도너 실린더 및 7개의 비-도너 실린더, 또는 다른 도너 및 비-도너 구성을 가질 수도 있다. 몇몇 예에서, 엔진은 동등한 수의 도너 및 비-도너 실린더를 가질 수도 있고, 반면에 다른 예에서 , 엔진은 비동등한 수의 도너 대 비-도너 실린더를 가질 수도 있다. 또한, 엔진이 비동등한 수의 도너 및 비-도너 실린더를 포함하는 몇몇 예에서, 비-도너 실린더의 수는 도너 실린더의 수의 정수배가 아닐 수도 있다(예를 들어, 3개의 도너 실린더 및 5개의 비-도너 실린더). 엔진은 임의의 원하는 수의 도너 실린더 및 비-도너 실린더를 가질 수도 있는 데, 도너 실린더의 수는 통상적으로 비-도너 실린더의 수보다 작거나 같다.
도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 도너 실린더(303)는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템(309)의 부분인 제1 배기 매니폴드(308)에 결합된다. 제1 배기 매니폴드(308)는 도너 실린더의 배기 포트에 결합된다. 이와 같이, 본 예에서, 도너 실린더(303)는 제1 배기 매니폴드(308)에만 결합된다. 각각의 도너 실린더(303)로부터의 배기 가스는 EGR 시스템(309)의 EGR 통로(314)를 통해 흡기 통로(306) 내의 배기 가스 입구(318)로 안내되고, 대기중으로는 안내되지 않는다. 도너 실린더로부터 EGR 통로(314)를 통해 흡기 통로(306)로 유동하는 배기 가스는 EGR 냉각기(316)를 통해 통과하여 배기 가스가 흡기 통로로 복귀하기 전에 배기 가스를 냉각한다. EGR 냉각기(316)는 액체 냉각제 또는 다른 냉각제와 유체 연통하여 도너 실린더(303)로부터 배기 가스를 냉각한다. 몇몇 실시예에서, 액체 냉각제는 예를 들어, 도 2에 도시되어 있는 냉각 슬리브(228)와 같은, 각각의 실린더를 둘러싸고 있는 냉각 슬리브를 통해 유동하는 동일한 냉각제일 수도 있다. 흡기 통로(306)(예를 들어, 그 상류측에 재순환된 배기 가스가 진입함) 내에 배치된 하나 이상의 과급 공기 냉각기(338, 340)가 과급 공기의 냉각을 더 증가시키도록 조정될 수도 있어 과급 공기와 배기 가스의 혼합물 온도가 원하는 온도로 유지되게 된다.
도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 실시예에서, 비-도너 실린더(304)는 제2 배기 매니폴드(310)에 결합된다. 제2 배기 매니폴드(310)는 적어도 비-도너 실린더의 배기 포트에 결합되지만, 몇몇 예에서, 도너 실린더의 배기 포트에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 도너 실린더들 중 하나 이상으로부터의 배기 가스는 EGR 유동 밸브(311)와 같은 제어 요소를 거쳐 제2 배기 매니폴드(310)로 유도될 수도 있어, EGR의 양이 예를 들어 원하는 바에 따라 감소될 수도 있게 된다. 따라서, 몇몇 예에서, 비-도너 실린더(304)는 제2 배기 매니폴드(310)에만 결합된다. 비-도너 실린더(304)로부터의 배기 가스는 배기부(320)로, 이어서 대기중으로[배기 가스 처리 시스템(130) 및 제1 및 제2 터보차저(325, 327)를 통해 통과한 후에] 유동한다. 배기 시스템은 제2 배기 매니폴드(310)에 결합된 배기 통로(312)를 포함하고, 전술된 바와 같이, 배기 가스 처리 장치, 요소, 및 구성요소, 예를 들어 디젤 산화 촉매, 입상 물질 트랩, 탄화수소 트랩, SCR 촉매 등을 포함할 수도 있다. 또한, 몇몇 예에서, 비-도너 실린더(304)로부터의 배기 가스는 터보차저[제1 및 제2 터보차저(325, 327)와 같은]의 터빈을 구동할 수도 있다.
몇몇 실시예는 제1 배기 매니폴드(308)와 제2 배기 매니폴드(310) 사이[또는 EGR 통로(314)와 배기 통로(312) 사이]의 연통 통로를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 연통은 밸브[예를 들어, EGR 유동 밸브(311)]를 포함할 수도 있고, 제어기는 도너 실린더와 비-도너 실린더 사이의 연통을 제어하기 위해 밸브를 작동할 수도 있다. 이러한 예에서, 도너 실린더로부터의 배기 가스는 흡기 통로 대신에 대기중으로 안내될 수도 있고 또는 비-도너 실린더로부터의 배기 가스 유동은 흡기 통로로 안내될 수도 있다.
엔진이 V-엔진인 실시예에서, 배기 매니폴드(308, 310)는 선내(inboard) 배기 매니폴드일 수도 있다. 예를 들어, 각각의 실린더의 배기 포트는 V-형상부의 내부에 정렬되어 있다. 다른 실시예에서, 배기 매니폴드(308, 310)는 선외(outboard) 배기 매니폴드일 수도 있다. 예를 들어, 각각의 실린더의 배기 포트는 V-형상부의 외부에 정렬되어 있다.
도너 실린더(303) 및 비-도너 실린더(304)는 단일의 흡기 매니폴드(322)를 포함하는 흡기부(321)에 각각 결합된다. 흡기 매니폴드(322)는 엔진(302)의 각각의 실린더의 흡기 포트에 결합될 수도 있다. 흡기 매니폴드(322)는 흡기 통로(306)로부터 신선한 공기 및/또는 도너 실린더(303)를 거쳐 흡기 포트(306)에 안내된 배기 가스를 수용할 수도 있다.
EGR의 양은 EGR 유동 밸브(311)와 EGR 배압 밸브(311)에 의해 제어될 수도 있다. 전술된 바와 같이, EGR 유동 밸브(311)는 대기중으로 안내된 도너 실린더로부터 배기의 양을 조절할 수도 있다. EGR 배압 밸브는 EGR 통로(314) 내에서 유동하는 배기물의 압력을 조절하고 그리고/또는 EGR 통로(314)를 통해 도너 실린더(303)로 흡기 공기 및 배기물의 역류를 방지할 수도 있다. EGR 유동 밸브(311) 및 EGR 배압 밸브(313)는 도 2의 제어기(202) 또는 도 1의 제어기(148)와 같은 제어기로부터 송신된 신호에 기초하여 조절될 수도 있다.
도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(300)은 직렬로 배열된 제1 터보차저(325) 및 제2 터보차저(327)를 갖는 2단 터보차저를 더 포함하고, 각각의 터보차저(325, 327)는 흡기 통로(306)와 배기 통로(312) 사이에 배열된다. 2단 터보차저는 동력 출력 및/또는 엔진 운전 효율을 증가시키기 위해 연소 중에 더 큰 과급 농도를 제공하기 위해 흡기 통로(306) 내로 흡입된 주위 공기의 공기 과급을 증가시킨다. 제1 터보차저(325)는 비교적 더 낮은 압력에서 작동하고, 제1 압축기(332)를 구동하는 제1 터빈(330)을 포함한다. 제1 터빈(330) 및 제1 압축기(332)는 제1 샤프트(331)를 거쳐 기계적으로 결합된다. 제1 터보차저는 터보차저의 "저압 스테이지"라 칭할 수도 있다. 제2 터보차저(327)는 비교적 더 높은 압력에서 작동하고, 제2 압축기(336)를 구동하는 제2 터빈(334)을 포함한다. 제2 터보차저는 터보차저의 "고압 스테이지"라 칭할 수도 있다. 제2 터빈 및 제2 압축기는 제2 샤프트(333)를 거쳐 기계적으로 결합된다.
전술된 바와 같이, 용어 "고압" 및 "저압"은 상대적이고, "고압"이 "저압"보다 높은 압력이라는 것을 의미한다. 역으로, "저압"은 "고압"보다 낮은 압력이다.
본 명세서에 사용될 때, "2단 터보차저"는 일반적으로 2개 이상의 터보차저를 포함하는 다단 터보차저 구성을 칭할 수도 있다. 예를 들어, 2단 터보차저는 직렬로 배열된 고압 터보차저 및 저압 터보차저, 직렬로 배열된 3개의 터보차저, 고압 터보차저에 급기하는 2개의 저압 터보차저, 2개의 고압 터보차저에 급기하는 하나의 저압 터보차저 등을 포함할 수도 있다. 일 예에서, 3개의 터보차저는 직렬로 사용된다. 다른 예에서, 단지 2개의 터보차저는 직렬로 사용된다.
도 3a에 도시되어 있는 실시예에서, 제2 터보차저(327)는 배기 가스가 제2 터보차저(327)를 바이패스하게 하는 터빈 바이패스 밸브(335)를 구비한다. 터빈 바이패스 밸브(335)는 개방될 수도 있어, 예를 들어 제2 터빈(334)으로부터 이격하여 배기 가스 유동을 전환한다. 이 방식으로, 압축기(336)의 회전 속도, 및 따라서 터보차저(325, 327)에 의해 엔진(302)에 제공된 부스트가 정상 상태 조건 중에 조절될 수도 있다. 부가적으로, 제1 터보차저(325)는 터빈 바이패스 밸브를 또한 구비할 수도 있다. 다른 실시예에서, 단지 제1 터보차저(325)만이 터빈 바이패스 밸브를 구비할 수도 있고, 또는 단지 제2 터보차저(327)만이 터빈 바이패스 밸브를 구비할 수도 있다. 부가적으로, 제2 터보차저는 가스가 제2 압축기(336)를 바이패스하게 하여 예를 들어 압축기 서지를 회피하는 압축기 바이패스 밸브를 구비할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 터보차저(325)는 압축기 바이패스 밸브를 또한 구비할 수도 있고, 반면에 다른 실시예에서, 단지 제1 터보차저(325)만이 압축기 바이패스 밸브를 구비할 수도 있다.
따라서, 시스템(300)에 진입하는 흡기 공기가 흡기 통로(306)를 통해 이동할 수도 있고, 여기서 제1 압축기(332)와 제2 압축기(336)에 의해 압축될 수도 있다. 흡기 공기는 제1 및 제2 압축기(332, 336) 사이에 배치된 과급 공기 냉각기(338)에 의해, 그리고 제2 압축기(336)의 하류측에 배치된 과급 공기 냉각기(340)에 의해 냉각될 수도 있다. 도너 실린더(303)로부터의 EGR은 EGR 입구(318)에서 흡기 통로(306)에 진입할 수도 있다. EGR 및 신선한 흡기 공기는 몇몇 예에서 혼합기에서 혼합될 수도 있다.
도 3a에 도시되어 있는 예에서, 감쇠 체적(350)은 EGR 입구(318)의 하류측에 위치되어, 신선한 공기와 EGR의 혼합물이 흡기 매니폴드(322)에 도달하기 전에 감쇠 체적(350)을 통해 통과된다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 감쇠 체적(350)은 EGR 입구(318)의 상류측에서 EGR 통로(314) 내에 위치될 수도 있어 단지 EGR만이 감쇠 체적(350)을 통해 통과되게 된다.
감쇠 체적(350)은 유입 가스의 파동 동역학을 변경하는 큰 체적(감쇠 체적의 상류측 및/또는 하류측의 흡기 통로의 단위 길이당 체적에 대한)을 규정하는 덕트 부재/구조체를 포함한다. 큰 체적은 유입 유동 내의 편차를 감쇠하고 따라서 유출 유동의 편차를 감소시킨다. 감쇠 체적의 이익은 감쇠 체적의 형상에 의존할 수도 있다.
일 예에서, 감쇠 체적(350)은 직선형 파이프(예를 들어, 직선형 실린더)로서 성형될 수도 있다. 다른 예에서, 감쇠 체적(350)은 중앙 실린더 영역을 흡기 통로에 결합하는 2개의 테이퍼 영역을 포함하는 실린더로서 성형될 수도 있다. 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 감쇠 체적(350)은 수집 영역(352)[감쇠 체적(350)의 확대 이미지 내에 점선에 의해 경계 형성됨]을 포함한다. 수집 영역(352)은 각각의 방향에서 흡기 통로(306)를 향해 테이퍼질 수도 있고, 따라서 제1 테이퍼 영역(354a) 및 제2 테이퍼 영역(354b)을 포함한다. 각각의 테이퍼 영역은 플랜지를 거쳐 흡기 통로(306)에 결합될 수도 있다. 이와 같이, 제1 플랜지(356a)는 제1 테이퍼 영역(354a)을 흡기 통로(306)에 결합하고, 제2 플랜지(356b)는 제2 테이퍼 영역(354b)을 흡기 통로(306)에 결합한다.
가스 유동(예를 들어, 흡기 공기 및/또는 EGR)은 제2 테이퍼 영역(354b)을 통해 감쇠 체적(350)에 진입할 수도 있다. 수집 영역(352)을 향한 테이퍼링에 기인하여, 가스 유동은 팽창할 수도 있다. 이와 같이, 제2 테이퍼 영역(354b)은 팽창 영역이라 칭할 수도 있다. 가스 유동은 이어서 제1 테이퍼 영역(354a)을 통해 감쇠 체적(350)을 나온다. 흡기 통로(306)를 향한 테이퍼링에 기인하여, 제1 테이퍼 영역(354a)은 수축 영역이라 칭할 수도 있다.
수집 영역(352)은 제1 직경(358)을 가질 수도 있다. 제1 직경(358)은 감쇠 체적(350)의 최대 직경 또는 폭일 수도 있다. 제1 테이퍼 영역(354a) 및 제2 테이퍼 영역(354b)의 모두는 수집 영역(352)의 측벽에 대해 소정 각도(364)로 흡기 통로(306)를 향해 테이퍼지는 테이퍼진 측벽을 가질 수도 있다. 그러나, 측벽은 단지 각각의 테이퍼 영역의 부분에 대해서만 테이퍼질 수도 있고, 이 지점에서 측벽은 흡기 통로(306)/가스 유동의 방향과 평행하게 연장할 수도 있다. 테이퍼 영역의 이 부분은 제1 직경(358)보다 작은 제2 직경(360)을 가질 수도 있다. 또한, 흡기 통로(306)는 제1 직경(358) 및 제2 직경(360)의 모두보다 작은 제3 직경(362)을 가질 수도 있다.
따라서, 일 예에서, 감쇠 체적(350)은 흡기 공기 및/또는 EGR이 감쇠 체적에 진입하고 중앙 수집 영역을 향해 팽창하는 팽창 영역을 갖는 실린더로서 성형될 수도 있다. 가스가 수집 영역을 통해 유동함에 따라, 가스는 수축 영역에 진입하고, 여기서 가스 유동 체적이 감쇠 체적 외부로 유동하기 전에 수축된다. 팽창 영역 및 수축 영역은 수집 영역의 직경보다 작은 직경을 각각 가질 수도 있다. 흡기 통로의 직경은 감쇠 체적의 팽창 영역, 수집 영역 및 수축 영역의 직경보다 작을 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 감쇠 체적의 측벽은 수집 영역과 감쇠 체적의 각각의 단부 사이에서 테이퍼질 수도 있다(예를 들어, 여기서 각각의 플랜지는 감쇠 체적을 흡기 통로에 결합함). 측벽은 팽창 영역 및 수축 영역의 부분에 대해 테이퍼질 수도 있다(예를 들어, 이들 측벽은 팽창 영역 및 수축 영역의 길이의 절반에 대해 테이퍼질 수도 있음). 그러나, 다른 실시예에서, 측벽은 팽창 영역과 수축 영역의 전체 길이에 걸쳐 연속적으로 테이퍼질 수도 있다. 또한, 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이 감쇠 체적(350)은 플랜지를 거쳐 흡기 통로에 결합된 개별 구성요소이다. 몇몇 실시예에서, 흡기 통로로부터 개별 구성요소인 대신에, 감쇠 체적은 단순히 흡기 통로의 확장부일 수도 있다. 또한, 도 3a의 감쇠 체적(350)은 실린더로서 성형되지만, 감쇠 체적은 직사각형, 원형 등과 같은 다른 적합한 형상을 가질 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 감쇠 체적은 63 리터와 같은 적합한 크기를 가질 수도 있다. 다른 예에서, 감쇠 체적은 50 리터 또는 60 리터와 같은 다른 체적을 가질 수도 있다. 감쇠 체적은 일 예에서 엔진의 실린더의 총 체적과 같거나 큰 과급 공기(예를 들어, 신선한 흡기 공기 및/또는 EGR)의 체적을 보유하도록 치수 설정될 수도 있다.
감쇠 체적은 실린더에 분배된 과급 공기(예를 들어, 신선한 흡기 공기 및/또는 EGR) 내의 압력 변동을 흡수하도록 작용할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, EGR 유동 및 실린더 압력은 모든 실린더들 사이에서 평형화될 수도 있어, 실린더들 사이의 EGR의 변동을 감소시킨다. 도 6 및 도 7은 전술된 바와 같이, 3개의 도너 실린더를 갖는 엔진 내에 감쇠 체적을 포함하는 예시적인 효과를 도시하고 있다.
도 6은 어떻게 감쇠 체적의 크기(예를 들어, 체적)가 실린더들 사이의 외부 및 내부 EGR의 퍼센트의 편차에 영향을 미치는지를 도시하고 있는 도면(600)이다. 감쇠 체적의 체적은 수평축을 따라 도시되어 있고, 실린더들 사이의 EGR 편차(% EGR 범위)는 수직축을 따라 도시되어 있다. 점선 곡선(602)에 의해 도시되어 있는 내부 EGR(% 포집 EGR) 및 실선 곡선(604)에 의해 도시되어 있는 외부 EGR(% EGR)의 모두에 대해, 감쇠 체적의 체적이 증가함에 따라, 실린더간 EGR %의 편차가 감소한다.
도 7은 포집된 EGR의 실린더간 편차에 대한 감쇠 체적의 영향을 도시하고 있는 도면(700)이다. 포집된 EGR %는 수직축에 플롯팅되어 있고, 3개의 도너 실린더 및 5개의 비-도너 실린더를 갖는 8기통 직렬 엔진의 각각의 실린더는 수평축에 플롯팅되어 있다. 실선 곡선(702)에 의해 도시되어 있는 바와 같이, 엔진 시스템 내의 감쇠 체적의 포함은 감쇠 체적을 포함하지 않는 엔진 시스템에 비교하여 포집된 EGR %의 실린더간 편차를 감소시킨다[점선 곡선(704)에 의해 도시되어 있음]. 예를 들어, 감쇠 체적을 갖는 경우, 포집된 EGR %는 대략 35%의 고(실린더 2)로부터 34.2%의 저(실린더 3)의 범위이다. 대조적으로, 감쇠 체적이 없는 경우, 포집된 EGR %는 35.3%의 고(실린더 8)로부터 33.8%의 저(실린더 1)의 범위이다. 따라서, 감쇠 체적의 포함은 실린더들 사이의 포집된 EGR %의 편차를 감쇠시킨다.
도 3b를 다시 살펴보면, 도너 실린더 그룹(303)의 각각의 실린더 및 비-도너 실린더 그룹(304)의 각각의 실린더는 실린더 블록(326)에 결합된 실린더 헤드(324)를 포함한다. 실린더 헤드(324)는 엔진(302)의 부분으로서 포함된 복수의 실린더 헤드 중 하나이다. 따라서, 엔진(302)은 엔진 블록에 결합된, 엔진의 각각의 실린더에 대해 1개씩, 복수의 실린더 헤드를 포함한다. 각각의 실린더 헤드는 적어도 하나의 흡기 포트 및 적어도 하나의 배기 포트를 포함한다. 각각의 흡기 포트는 흡기 매니폴드(322)에 결합된다. 또한, 도너 실린더 그룹(303)의 각각의 배기 포트는 제1 배기 매니폴드(308)에 결합되고, 비-도너 실린더 그룹(304)의 각각의 배기 포트는 제2 배기 매니폴드(310)에 결합된다.
따라서, 시스템(300)은 제1 배기 매니폴드에 결합된 복수의 도너 실린더를 포함하는 제1 실린더 그룹(303)을 갖는 엔진(302)을 포함한다. 제1 배기 매니폴드는 엔진 흡기 시스템의 흡기 통로에 유동적으로 결합된 EGR 통로에 유동적으로 결합된다. 따라서, 도너 실린더로부터 생성된 배기 가스는 연소를 위해 과급 공기의 부분으로서 사용되도록 흡기부로 재차 안내된다. 엔진(302)은 제2 배기 매니폴드에 유동적으로 결합된 복수의 비-도너 실린더를 포함하는 제2 실린더 그룹(304)을 갖는다. 제2 배기 매니폴더는 터보차저로 이어지는 배기 통로에 유동적으로 결합된다. 배기물은 먼저 고압 터빈을 통해 유동한다. 몇몇 배기 유동은 터빈 바이패스 밸브(335)를 통해 고압 터빈을 바이패스할 수 있다. 고압 터빈 외부로의 배기 유동은 터빈 바이패스 밸브(335)를 통해 통과하는 임의의 유동과 조합하고 저압 터빈에 진입한다. 저압 터빈에서 나온 배기 유동은 대기중으로 이어진다. 따라서, 비-도너 실린더로부터 생성된 배기 가스는 대기중으로 안내된다.
도시되어 있는 예에서, 제1 도너 실린더 그룹은 3개의 실린더를 포함하고, 제2 비-도너 실린더 그룹은 5개의 실린더를 포함한다. 따라서, 제2 실린더 그룹(304) 내의 실린더의 수(예를 들어, 5개의 실린더)는 제1 실린더 그룹(303)의 실린더의 수의 정수배는 아니다(예를 들어, 3개의 실린더). 예에서, 시스템(300)의 엔진(302)은 단지 3개의 도너 실린더 및 5개의 비-도너 실린더를 갖는다. 도너 실린더는 엔진(302)의 제1 단부 상에 배열되고, 반면에 비-도너 실린더는 도너 실린더로부터 엔진의 제2 대향 단부 상에 배열된다. 이와 같이, 제1 도너 실린더 그룹은 연속적이고, 제2 비-도너 실린더 그룹은 연속적이다. 달리 말하면, 도너 실린더 그룹은 그 사이에 개재하는 어떠한 비-도너 실린더도 포함하지 않고, 비-도너 실린더 그룹은 그 사이에 개재하는 어떠한 도너 실린더도 포함하지 않는다. 엔진의 일 단부에 하나의 그룹으로 도너 실린더 및 엔진의 다른 단부에 다른 그룹으로 비-도너 실린더를 제공함으로써, 배기 매니폴드 및 통로와 EGR 시스템의 패킹(packing) 및 안내 경로 설정(routing)에 있어서의 복잡성이 감소될 수도 있다. 그러나, 다른 예에서, 도너 및 비-도너 실린더는 실린더 번호 3 내지 5를 포함하는 도너 실린더 및 실린더 번호 1, 2 및 6 내지 8을 포함하는 비-도너 실린더와 같은 다른 구성으로 배열될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 도너 실린더 및 비-도너 실린더는 단일의 흡기 매니폴드에 각각 결합된다. 신선한 공기는 먼저 저압 압축기에 장착된 에어 필터(도시 생략)를 통해 통과한다. 신선한 공기는 저압 압축기를 통해 유동하고, 제1 스테이지 냉각기[과급 공기 냉각기(338)]를 가로질러 냉각된다. 본 실시예에서, 제1 스테이지 냉각기는 예를 들어 냉각제 용기로부터 냉각제로서 물을 이용하는 액체-공기 냉각기이다. 다음에, 신선한 공기는 고압 압축기를 통해 유동하고, 제2 스테이지 냉각기[제2 과급 공기 냉각기(340)]에 걸쳐 냉각된다. 본 실시예에서, 제2 스테이지 냉각기는 또한 물 냉각제를 이용한다. 제2 스테이지 냉각기 후에, 신선한 공기는 감쇠 체적 내로 유입되고, 여기서 EGR 배기물과 혼합하고 흡기 매니폴드에 진입한다.
3개의 도너 실린더 및 5개의 비-도너 실린더를 포함함으로써, 도너 및 비-도너 실린더의 모두에 있어서의 피크 실린더 압력 및 압력파의 진폭은 4개의 도너 실린더 및 4개의 비-도너 실린더를 갖는 유사한 엔진에 비교할 때 감소될 수도 있어(표 1 참조), 실린더들 사이의 EGR의 더 균일한 분포를 유도한다.
4개의 도너 및 3개의 도너 실린더 엔진 구성의 실린더 압력 프로파일
도너 구성 도너 피크
실린더 압력
(kPa)		 비-도너
피크 실린더
압력 (kPa)		 도너 압력
진폭
(kPa)		 비-도너
압력 진폭
(kPa)
4 도너(5678) 653 529 215 296
3 도너(678) 622 489 189 210
이와 같이, 전달된 외부 EGR의 양의 실린더간 편차는 일 예에서 1% 이하로 감소될 수도 있다. 또한, 각각의 실린더를 위한 흡기 및/또는 배기 밸브 개방 및 폐쇄의 타이밍을 최적화된 프로파일로 설정함으로써, 내부 EGR(예를 들어, 실린더내 포집 배기 가스) 편차가 또한 감소될 수도 있다. 일 예에서, 모든 도너 실린더 및 비-도너 실린더는 동일한 캠 프로파일을 가질 수도 있는 데, 즉 각각의 실린더는 그 각각의 흡기 밸브 및 배기 밸브를 동시에 개방하고 폐쇄할 수도 있다. 일 예에서, 도너 및 비-도너 실린더는 42°의 밸브 중첩 주기를 포함하는 캠 프로파일을 가질 수도 있다. 다른 예에서, 도너 및 비-도너 실린더는 상이한 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 가질 수도 있다. 예를 들어, 비-도너 실린더의 배기 밸브는 32°의 밸브 중첩 주기를 갖는 것과 같이, 도너 실린더의 배기 밸브보다 조기에 폐쇄될 수도 있다.
배기 밸브 폐쇄 타이밍은 실린더들 사이의 연소를 위해 사용된 포집 배기물의 편차를 최소화하도록 수정될 수 있다. 실린더 내의 전체 포집 배기물은 도너 실린더 배기물로부터의 외부 EGR 및 실린더로부터 연소 생성물의 불완전한 비움에 기인하는 내부 EGR의 조합이다. 동일한 배기 밸브 폐쇄 타이밍에 대해, 실린더 배기 배압이 증가함에 따라, 적은 배기물이 배기 행정 중에 실린더를 나올 수 있어, 더 많은 내부 EGR을 생성한다. 배기 밸브 폐쇄 시간을 지연시킴으로써, 더 많은 배기물이 배기 행정 중에 실린더를 나올 수 있어, 적은 내부 EGR을 생성한다. 도너 실린더는 도너 실린더에 의해 수행된 펌핑 작업에 기인하여 비-도너 실린더에 비교할 때 더 높은 배기물 배압을 갖기 때문에, 배기 밸브 폐쇄 시간은 도너 및/또는 비-도너 실린더에 대해 조정되어 실린더들 사이에 실린더 내 포집 배기물을 더 균일하게 분배할 필요가 있을 수도 있다. 일 예에서, 도너 실린더는 일 배기 밸브 폐쇄 시간을 사용하고, 비-도너 실린더는 제2 배기 밸브 폐쇄 시간을 사용한다. 외부 EGR의 편차 및/또는 실린더간 포집 배기 편차에 대한 요구에 따라 각각의 실린더에 대한 상이한 배기 밸브 폐쇄 시간을 선택하는 것이 바람직할 수도 있다.
도 8a 및 도 8b는 포집(예를 들어, 내부) EGR의 편차에 대한 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 영향을 도시하고 있다. 도 8a는 도너 실린더와 비-도너 실린더가 유사한 캠 프로파일을 갖도록 설정된 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 갖는 엔진과, 도너 실린더와 비-도너 실린더 간에 상이한 캠 프로파일을 갖도록 설정된 타이밍 시스템을 갖는 엔진 간에 포집 EGR의 범위를 도시하고 있는 도면(800)이다. 구체적으로, 민무늬 막대(802)는 도너 실린더 및 비-도너 실린더의 모두에 대해 10도 TDC의 배기 밸브 폐쇄 타이밍에 대해 대략 1.8인 비교적 높은 포집 EGR % 범위를 나타내고 있다. 대조적으로, 빗금친 막대(804)에 의해 도시되어 있는 바와 같이, 비-도너 실린더의 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 도너 실린더보다 조기가 되도록 설정함으로써(예를 들어, 비-도너 실린더에 대해 32° 및 도너 실린더에 대해 42°의 밸브 중첩), 편차는 1 이하로 감소된다. 또한, 도 8b의 도면(850)에 도시되어 있는 바와 같이, 도너 실린더의 배기 밸브보다 조기에 비-도너 실린더의 배기 밸브를 폐쇄함으로써[점선 곡선(854)에 의해 도시], 비-도너 실린더(실린더 1 내지 5)의 포집 EGR %는 비-도너 실린더가 도너 실린더와 동일한 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 가질 때[실선(852)에 의해 도시]의 비-도너 실린더의 포집 EGR %에 비교할 때 증가한다.
따라서, 비동등한 수의 도너 및 비-도너 실린더가 존재하도록(3개의 도너 및 5개의 도너 실린더와 같이) 엔진, 배기부 및 흡기부를 구성하고, 뿐만 아니라 감쇠 체적을 포함하고 그리고/또는 도너 실린더의 배기 밸브보다 조기에 비-도너 실린더의 배기 밸브를 폐쇄함으로써, 실린더들 사이의 외부 및 내부 EGR 편차의 모두는 1% 이하와 같은 소정의 임계치 미만으로 감소될 수도 있다. 표 2는 엔진(302)과 같은 3-도너 실린더 엔진 내의 모든 실린더에 대한 평균 외부 및 내부 EGR 및 그 범위를 나타내고 있다. 나타낸 바와 같이, 내부 EGR(예를 들어, 포집 EGR) 및 외부 EGR의 모두는 1% 미만의 범위(예를 들어, 실린더간 편차)를 가질 수도 있다.
3개의 도너 실린더를 갖는 직렬식 8 실린더 엔진 내의 EGR
평균 범위
외부 EGR(%) 33.52 0.38
포집 EGR(%) 35.18 0.84
AFR 23.96 1.31
도 4는 도 3의 엔진(302)과 같은, 3개의 도너 실린더(실린더 번호 6 내지 8) 및 5개의 비-도너 실린더(실린더 번호 1 내지 5)를 갖는 직렬식 8 실린더 엔진의 각각의 실린더에 대한 퍼센트 EGR 및 공기-연료비(AFR)를 도시하고 있는 도면(400)이다. 실선(402)에 의해 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 실린더 내의 포집 EGR의 양은 약 34.5% 내지 약 35.5%의 범위이고, 반면에 각각의 실린더 내의 외부 EGR의 양(예를 들어, 도너 실린더로부터 발생하는 배기 가스)은 점선(404)에 의해 도시되어 있는 바와 같이 약 33% 내지 약 35.5%의 범위이다. 또한, 각각의 실린더 내의 포집 AFR은 이점쇄선(406)에 의해 도시되어 있는 바와 같이, 약 23.4 내지 약 23.6의 범위이다.
따라서, 일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 시스템은 제1 수의 실린더를 갖는 엔진의 제1 실린더 그룹, 제1 수의 실린더의 정수배가 아닌 엔진의 제2 실린더 그룹, 및 제1 실린더 그룹과 제2 실린더 그룹에 결합된 배기 시스템을 포함하는 시스템을 제공한다. 적어도 하나의 작동 모드에서, 배기 시스템은 엔진의 흡기부에 유동적으로 결합된 제1 실린더 그룹의 배기 포트 및 흡기부로부터 유동적으로 분리된 제2 실린더 그룹의 배기 포트를 갖는다.
제1 수의 실린더 및 제2 수의 실린더는 조합하여 엔진의 모든 실린더를 포함할 수도 있다. 즉, 엔진은 제1 실린더 그룹(예를 들어, 도너 실린더) 및 제2 실린더 그룹(예를 들어, 비-도너 실린더) 내의 것들 이외에 어떠한 실린더도 갖지 않는다. 본 발명의 일 양태에서, 제1 실린더 그룹의 실린더는 단지 엔진의 도너 실린더이고, 제2 실린더 그룹의 실린더는 단지 엔진의 비-도너 실린더이다. 다른 양태에서, 제1 실린더 그룹 내의 실린더는 제2 그룹 내의 실린더는 제외되는데, 즉 제1 그룹의 실린더의 어느 것도 또한 제2 그룹의 실린더가 아니고, 그 반대도 마찬가지이다.
시스템은 흡기부 내에 위치된 감쇠 체적을 더 포함할 수도 있고, 감쇠 체적은 과급 공기를 엔진에 분배하기 전에 과급 공기를 수집하기 위한 팽창 영역을 포함하고, 과급 공기는 제1 실린더 그룹으로부터 배기 공기 및 흡기 공기 중 하나 이상을 포함한다.
일 예에서, 엔진은 직렬식 8기통 엔진이고, 제1 수의 실린더는 3개의 실린더이고, 제2 수의 실린더는 5개의 실린더이다. 제1 배기 매니폴드는 제1 실린더 그룹에 결합될 수도 있고, 제2 배기 매니폴드는 제2 실린더 그룹에 결합될 수도 있고, 제1 배기 매니폴드는 흡기부에 유동적으로 결합되고 제2 배기 매니폴드는 배기부에 유동적으로 결합된다. 흡기 매니폴드는 흡기부와, 제1 실린더 그룹 및 제2 실린더 그룹에 유동적으로 결합될 수도 있다.
제1 실린더 그룹 및 제2 실린더 그룹의 각각의 실린더는 각각의 흡기 밸브 및 각각의 배기 밸브를 포함할 수도 있고, 시스템은 각각의 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개방 타이밍 및 폐쇄 타이밍을 설정하도록 구성된 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 더 포함할 수도 있다. 일 예에서, 제1 실린더 그룹의 각각의 실린더와 제2 실린더 그룹의 각각의 실린더는 동일한 흡기 및/또는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 가질 수도 있다. 다른 예에서, 제2 실린더 그룹의 각각의 배기 밸브의 배기 밸브 폐쇄 타이밍은 제1 실린더 그룹의 각각의 배기 밸브의 배기 밸브 폐쇄 타이밍보다 조기이다.
시스템은 차량의 부분으로서 포함될 수도 있고, 차량은 차량을 이동시키기 위한 추진 시스템을 더 포함할 수도 있다. 엔진은 추진 시스템에 동력 공급하기 위해 추진 시스템에 결합될 수도 있다.
실시예에서, 시스템은 흡기부 및 배기부에 결합된 직렬식 8기통 엔진을 포함한다. (즉, 엔진은 단지 8개의 실린더 및 8개의 실린더만을 갖는다.) 엔진은 흡기부에 배기 가스를 안내하도록 구성된 3개의 실린더를 갖는 도너 실린더 그룹을 포함한다. 시스템은 배기 가스를 대기중으로만 안내하도록 구성된 5개의 실린더를 갖는 비-도너 실린더 그룹을 더 포함한다. 양태에 따르면, 도너 실린더 그룹 및 비-도너 실린더 그룹은 그에 전용인데, 즉 도너 실린더 그룹의 실린더의 어느 것도 비-도너 실린더가 아니고, 그 반대도 마찬가지이다.
다른 실시예에서, 시스템은 흡기부 및 배기부에 결합된 직렬식 8기통 엔진을 포함한다. 엔진은 배기 가스를 흡기부에 안내하도록 구성된 3개의 실린더를 포함하는 도너 실린더 그룹을 포함한다. 도너 실린더 그룹의 각각의 실린더는 제1 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 갖는 각각의 배기 밸브를 가질 수도 있다. 시스템은 배기 가스를 대기중으로만 안내하도록 구성된 5개의 실린더를 포함하는 비-도너 실린더 그룹을 더 포함한다. 비-도너 실린더 그룹의 각각의 실린더는 제1 배기 밸브 폐쇄 타이밍보다 조기인 제2 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 갖는 각각의 배기 밸브를 가질 수도 있다. 몇몇 예에서, 연소 중에 엔진의 각각의 실린더 내의 배기 잔류물의 양의 실린더간 편차는 1% 이하일 수도 있다. 배기 잔류물은 도너 실린더 그룹으로부터의 배기 가스 재순환(EGR) 및 포집 배기 가스를 포함할 수도 있다. 예에서, 연소 중에 엔진의 각각의 실린더 내의 포집 배기물의 양의 실린더간 편차는 1% 이하이다.
예에서, 도너 실린더 그룹의 각각의 실린더는 650 kPa 이하의 최대 배기 매니폴드 압력 및 200 kPa 이하의 배기 매니폴드 압력 진폭을 가질 수도 있다. 비-도너 배기 매니폴드 그룹의 각각의 실린더는 500 kPa 이하의 최대 배기 매니폴드 압력 및 220 kPa 이하의 배기 매니폴드 압력 진폭을 가질 수도 있다. 도너 실린더 그룹은 엔진의 제1 단부 상에 위치될 수도 있고, 비-도너 실린더 그룹은 엔진의 제2 대향 단부 상에 위치될 수도 있다. 달리 말하면, 엔진의 제1 단부로부터 엔진의 제2 단부로 연장하는 엔진의 방향에서, 도너 실린더 그룹의 3개의 실린더는 제1, 제2 및 제3 실린더 위치의 각각에서 제1 단부에서 시작하여 연속적으로 배열되고, 비-도너 실린더 그룹의 5개의 실린더는 제3 실린더 위치의 옆의 제4 실린더 위치에서 시작하여 제2 단부로 연장하여 연속적으로 배열된다.
시스템은 흡기 매니폴드의 상류측의 흡기부의 흡기 통로에 위치된 감쇠 체적을 더 포함할 수도 있고, 흡기 매니폴드는 도너 실린더 그룹의 각각의 실린더 및 비-도너 실린더 그룹의 각각의 실린더에 유동적으로 결합된다. 감쇠 체적은 팽창 영역, 수집 영역, 및 수축 영역을 포함할 수도 있고, 여기서 수집 영역의 제1 직경은 팽창 영역의 제2 직경보다 크고, 팽창 영역의 제2 직경은 흡기 통로의 제3 직경보다 크다.
도 5는 도 3의 엔진(302)에서와 같이, 불균일한 도너/비-도너 실린더 구성을 갖는 엔진 내에 배기 가스를 안내하기 위한 방법(500)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(500)은 502에서, 도너 실린더 그룹으로부터 엔진의 흡기부로 배기 가스를 안내하는 것을 포함한다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 도너 실린더 그룹은 제1 배기 매니폴드를 거쳐 엔진 흡기부에 유동적으로 결합될 수도 있다. 도너 실린더 그룹으로부터의 배기 가스는 흡기부를 거쳐 엔진으로 재차 재순환될 수도 있어 후속의 연소를 위해 신선한 공기와 조합된다. 이와 같이, 504에 지시되어 있는 바와 같이, 도너 실린더로부터 배기물을 안내하는 것은 도너 실린더 및 흡기부에 유동적으로 결합된 제1 배기 매니폴드를 통해 배기물을 안내하는 것을 포함할 수도 있다. 실린더에 전달된 배기 가스의 양의 실린더간 편차를 원하는 임계치(예를 들어, 1%) 미만으로 유지하기 위해, 엔진은 비동등한 수의 도너 및 비-도너 실린더를 갖고 배열될 수도 있고, 특히 도너 실린더의 수의 정수배가 아닌 다수의 비-도너 실린더를 갖고 배열될 수도 있다. 일 예에서, 506에 지시되어 있는 바와 같이, 도너 실린더로부터 배기물을 안내하는 것은 3개의 도너 실린더로부터 배기물을 안내하는 것을 포함할 수도 있다.
508에서, 방법(500)은 비-도너 실린더 그룹으로부터 대기중으로 배기 가스를 안내하는 것을 포함한다. 몇몇 예에서, 비-도너 실린더 그룹으로부터 배기물은 대기중으로만 안내될 수도 있는 데, 흡기부에 안내되는 것을 의미하지는 않는다. 510에 지시되어 있는 바와 같이, 비-도너 실린더로부터 배기물을 안내하는 것은 비-도너 실린더 및 대기에 유동적으로 결합된 제2 배기 매니폴드를 통해 배기물을 안내하는 것을 포함할 수도 있다. 제2 배기 매니폴드는 제1 배기 매니폴드로부터 분리될 수도 있다. 부가적으로, 512에 지시되어 있는 바와 같이, 비-도너 실린더로부터 배기 가스를 안내하는 것은 5개의 비-도너 실린더로부터 배기 가스를 안내하는 것을 포함할 수도 있다.
514에서, 신선한 공기와 배기 가스의 혼합물(도너 실린더로부터)이 흡기부 및 도너 및 비-도너 실린더 그룹의 모두의 각각의 실린더에 유동적으로 결합된 흡기 매니폴드를 거쳐 연소를 위해 실린더에 안내된다. 도너 및 비-도너 실린더(예를 들어, 3개의 도너 및 5개의 비-도너 실린더)의 구성에 기인하여, 연소 중에 각각의 실린더 내의 배기 잔류물의 양의 실린더간 편차는 516에 지시되어 있는 바와 같이, 1%와 같은 임계량 미만에서 변경될 수도 있다. 배기 잔류물은 도너 실린더로부터 발생하는 외부 EGR, 뿐만 아니라 흡기 및 배기 밸브 타이밍에 기인하여 실린더 내에 포집된 실린더내 배기물을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 신선한 공기와 배기 가스의 혼합물을 실린더에 안내하는 것은 518에서, 흡기 매니폴드의 상류측에서 흡기 통로에 위치된 감쇠 체적을 통해 신선한 공기 및/또는 배기 가스를 안내하는 것을 포함할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 감쇠 체적은 실린더에 전달된 신선한 공기 및/또는 배기 가스의 양의 변동을 감쇠할 수도 있다.
520에서, 방법(500)은 도너 실린더의 배기 밸브보다 조기에 비-도너 실린더의 배기 밸브를 폐쇄하는 것을 포함할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 비-도너 실린더 내의 포집 EGR의 양은 비-도너 실린더의 배기 밸브가 도너 실린더의 배기 밸브와 동일한 타이밍에 폐쇄되는 경우에 비교하여 증가할 것이다. 비-도너 실린더 내의 포집 EGR의 양을 증가시킴으로써, 모든 실린더 사이의 포집 EGR의 양은 덜 변경될 것이다.
실시예에서, 엔진을 위한 방법은 엔진의 복수의 비-도너 실린더로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것과, 엔진의 복수의 도너 실린더로부터 엔진 흡기부로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것과, 복수의 비-도너 실린더 및 복수의 도너 실린더 내의 연소를 위한 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것을 포함한다. 연소 중에 배기 잔류물의 실린더간 편차는 지정된 임계치보다 작을 수도 있고, 배기 잔류물은 전달된 재순환된 배기 가스(예를 들어, 도너 실린더로부터) 및 포집 배기 가스(예를 들어, 내부 EGR) 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
일 예에서, 배기 잔류물의 실린더간 편차의 지정된 임계치는 1% 이하이다. 엔진은 8개의 실린더를 포함하는 직렬식 엔진일 수도 있고, 여기서 복수의 비-도너 실린더로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것은 5개의 비-도너 실린더로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것을 포함하고, 복수의 도너 실린더로부터 엔진 흡기부로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것은 3개의 도너 실린더로부터 엔진 흡기부로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것을 포함한다.
복수의 도너 실린더로부터 흡기부로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것은 복수의 도너 실린더에 결합된 제1 배기 매니폴드를 통해 재순환된 배기 가스를 안내하는 것을 포함할 수도 있고, 복수의 비-도너 실린더로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것은 복수의 비-도너 실린더에 결합된 제2 배기 매니폴드를 통해 배기 가스를 안내하는 것을 포함할 수도 있다.
복수의 비-도너 실린더 및 복수의 도너 실린더 내의 연소를 위해 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것은 복수의 비-도너 실린더 및 복수의 도너 실린더에 결합된 흡기 매니폴드에 도달하기 전에 감쇠 체적을 통해 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것을 포함할 수도 있다. 감쇠 체적은 흡기 매니폴드의 상류측에서 흡기 통로의 원통형 팽창 영역을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 감쇠 체적은 대략 63 리터의 체적을 갖는 직선형 파이프를 포함할 수도 있다.
본 명세서에 사용될 때, 단수형으로 언급되고 단수로 표현되는 요소 또는 단계는 이러한 배제가 명시적으로 언급되지 않으면, 복수의 상기 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는 것으로서 이해되어야 한다. 더욱이, 본 발명의 "일 실시예"의 참조는 언급된 특징들을 또한 구체화하는 부가의 실시예의 존재를 배제하는 것으로서 해석되도록 의도된 것은 아니다. 더욱이, 반대로 명시적으로 언급되지 않으면, 특정 특성을 갖는 요소 또는 복수의 요소를 "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는" 실시예는 그 특성을 갖지 않는 부가의 이러한 요소를 포함할 수도 있다. 용어 "구비하는" 및 "여기에서"는 각각의 용어 "포함하는" 및 "여기서"의 평이한 언어 등가물로서 사용된다. 더욱이, 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등은 단지 라벨로서만 사용되고, 이들의 대상물에 수치적 요구 또는 특정 위치 순서를 부여하도록 의도된 것은 아니다.
이 기록된 설명은 최선의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고, 또한 임의의 장치 또는 시스템을 구성하고 사용하는 것과 임의의 구체화된 방법을 수행하는 것을 포함하여, 당 기술 분야의 숙련자들이 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범주는 청구항에 의해 정의되고, 당 기술 분야의 숙련자에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수도 있다. 이러한 다른 예들은 청구범위의 문자 언어와는 상이하지 않은 구조적 요소를 가지면 또는 청구범위의 문자 언어와 비실질적인 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함하면 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
100: 해양 선박 101: 수체
102: 추진 시스템 104: 엔진
106: 프로펠러 108: 공기 유입 시스템
114: 흡기 도관 116: 배기 통로
118: 배기 스택 148: 제어기
150: 엔진 센서 152: 엔진 액추에이터

Claims (15)

  1. 제1 수의 실린더를 갖는 엔진(302)의 제1 실린더 그룹(303);
    상기 제1 수의 실린더의 정수배가 아닌 제2 수의 실린더를 갖는 엔진(302)의 제2 실린더 그룹(304); 및
    상기 제1 실린더 그룹(303) 및 상기 제2 실린더 그룹(304)에 결합되는 배기 시스템으로서, 적어도 하나의 작동 모드에서 상기 배기 시스템은 엔진의 흡기부(321)에 유동적으로 결합된 제1 실린더 그룹(303)의 배기 포트 및 상기 흡기부(321)로부터 유동적으로 분리된 제2 실린더 그룹(304)의 배기 포트를 갖는 것인 배기 시스템
    을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡기부(321)에 위치된 감쇠 체적(damping volume)(350)을 더 포함하고, 상기 감쇠 체적(350)은 상기 엔진(302)에 과급 공기를 분배하기 전에 과급 공기를 수집하기 위한 팽창 영역(354b)을 포함하고, 상기 과급 공기는 상기 제1 실린더 그룹(303)으로부터 배기 가스 또는 흡기 공기 중 하나 이상을 포함하는 것인 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 수의 실린더는 3개의 실린더이고, 상기 제2 수의 실린더는 5개의 실린더인 것인 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배기 시스템은 상기 제1 실린더 그룹(303)에 결합된 제1 배기 매니폴드(308) 및 상기 제2 실린더 그룹(304)에 결합된 제2 배기 매니폴드(310)를 포함하고, 상기 제1 배기 매니폴드(308)는 상기 흡기부(321)에 유동적으로 결합되고, 상기 제2 배기 매니폴드(310)는 배기부(320)에 유동적으로 결합되는 것인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 흡기부(321)에, 그리고 상기 제1 실린더 그룹(303) 및 상기 제2 실린더 그룹(304)에 유동적으로 결합된 흡기 매니폴드(322)를 더 포함하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 실린더 그룹(303) 및 상기 제2 실린더 그룹(304)의 각각의 실린더는 각각의 흡기 밸브(214) 및 각각의 배기 밸브(216)를 포함하고, 각각의 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개방 타이밍 및 폐쇄 타이밍을 설정하도록 구성된 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 더 포함하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 실린더 그룹(304)의 각각의 배기 밸브의 배기 밸브 폐쇄 타이밍은 상기 제1 실린더 그룹(303)의 각각의 배기 밸브의 배기 밸브 폐쇄 타이밍보다 이른 것인 시스템.
  8. 차량을 이동시키기 위한 추진 시스템; 및
    제1항의 시스템으로서, 엔진(302)이 상기 추진 시스템에 동력을 공급하기 위해 추진 시스템에 결합되는 것인 시스템
    을 포함하는 차량.
  9. 제1항에 있어서, 제1 수의 실린더 및 제2 수의 실린더는 합하여 상기 엔진(302)의 모든 실린더를 포함하는 것인 시스템.
  10. 엔진의 복수의 비-도너 실린더(non-donor cylinder)로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것(508);
    상기 엔진의 복수의 도너 실린더(donor-cylinder)로부터 엔진 흡기부(502)로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것(502);
    상기 복수의 비-도너 실린더 및 상기 복수의 도너 실린더 내에서의 연소를 위해 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것(514)
    을 포함하au, 연소 중에 배기 잔류물의 실린더간 편차는 지정된 임계치보다 작고, 상기 배기 잔류물은 전달된 재순환된 배기 가스 또는 포집 배기 가스 중 하나 이상을 포함하는 것인 엔진을 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서, 배기 잔류물의 실린더간 편차의 지정된 임계치는 1% 이하인 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 엔진은 8개의 실린더를 포함하는 직렬식 엔진이고, 상기 복수의 비-도너 실린더로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것(508)은 5개의 비-도너 실린더로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것을 포함하고, 상기 복수의 도너 실린더로부터 엔진 흡기부로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것(502)은 3개의 도너 실린더로부터 엔진 흡기부로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것을 포함하는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 도너 실린더로부터 흡기부로 재순환된 배기 가스를 안내하는 것(502)은 상기 복수의 도너 실린더에 결합된 제1 배기 매니폴드를 통해 재순환된 배기 가스를 안내하는 것을 포함하고, 상기 복수의 비-도너 실린더로부터 대기중으로만 배기 가스를 안내하는 것은 상기 복수의 비-도너 실린더에 결합된 제2 배기 매니폴드를 통해 배기 가스를 안내하는 것을 포함하는 것인 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 복수의 비-도너 실린더 및 상기 복수의 도너 실린더 내에서의 연소를 위해 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것(514)은 상기 복수의 비-도너 실린더 및 복수의 도너 실린더에 결합된 흡기 매니폴드에 도달하기 전에 감쇠 체적을 통해 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것을 포함하고, 상기 감쇠 체적은 상기 흡기 매니폴드의 상류측에서 흡기 통로의 원통형 팽창 영역을 포함하는 것인 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 복수의 비-도너 실린더 및 상기 복수의 도너 실린더 내에서의 연소를 위해 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것(514)은 상기 복수의 비-도너 실린더 및 복수의 도너 실린더에 결합된 흡기 매니폴드에 도달하기 전에 감쇠 체적을 통해 신선한 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 전달하는 것을 포함하고, 상기 감쇠 체적은 직선형 파이프를 포함하는 것인 방법.
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