KR100882642B1

KR100882642B1 - 배기가스 재순환장치

Info

Publication number: KR100882642B1
Application number: KR1020070100799A
Authority: KR
Inventors: 윤성일
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2009-02-06

Abstract

본 발명은 배기가스 재순환장치에 관한 것으로, EGR파이프(10)의 내경(D4)의 크기와 EGR쿨러(20) 파이프(21)의 내경(D5)의 크기 및 흡기매니폴드(30) 파이프(31)의 내경(D6)의 크기를 모두 동일하게 형성하여, EGR쿨러(20)를 통과한 배기가스가 EGR파이프(10)를 통해 흡기매니폴드(30)쪽으로 원활하게 흘러서 이동할 수 있도록 함으로써 배기가스 재순환장치의 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 된 것이다.

배기가스 재순환장치, EGR, EGR파이프, 배기가스

Description

배기가스 재순환장치{Exhaust gas recirculation}

본 발명은 배기가스 재순환장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 자동차의 배출가스는 연소실의 혼합기 또는 미연소가스가 엔진의 크랭크케이스로부터 새어나오는 블로바이가스(Blow-by Gas)와, 연료탱크 내의 연료가 증발하여 대기 중으로 방출되는 연료증발가스 및, 배기계통으로 배출되는 배기가스 등이 있다.

이러한, 자동차의 배출가스는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC) 등의 유해물질이 포함되어 있는 바, 연소과정에서 발생하는 상기 3원소 중 일산화탄소와 탄화수소에 대하여 질소산화물은 항상 반대의 인과관계를 가지고 있다.

즉, 실용적인 출력범위에서 일산화탄소와 탄화수소가 가장 감소하는 시점에 질소산화물은 가장 많이 발생하는데, 이러한 질소산화물은 연료가 완전연소 할수록, 즉 엔진이 고온일수록 질소산화물의 발생량은 증가하게 된다.

배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation; 이하 EGR 이라 함)는 상기 배출가스 중 배기가스를 흡기계로 재순환시켜 실린더 내의 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물(NOx)의 발생을 억제하는 장치이다.

즉, 배기가스 재순환장치는 엔진의 냉각수온 60℃ 이상이면서 엔진 회전수가 1800rpm 이상일 때 EGR콘트롤밸브를 개방시켜 배기가스의 일부를 흡기계통에 되돌리고, 이에 따라 혼합기가 연소할 때 최고 온도를 낮게 함으로써 질소산화물(NOx)의 생성량을 적게 하는 것이다.

한편, 배기가스 재순환장치의 구성에는 배기가스의 온도를 낮추기 위한 EGR쿨러(EGR cooler)가 있으며, 상기 EGR쿨러는 EGR파이프를 통해 흡기매니폴드와 연결된다.

그러나, 종래의 배기가스 재순환장치는 EGR파이프의 내경의 크기가 EGR쿨러 파이프의 내경 및 흡기매니폴드 파이프의 내경보다 크게 되어 있어, 상기 EGR쿨러에서 상기 흡기매니폴드로 유입되는 배기가스의 흐름에 방해가 되는 문제점이 있었다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 EGR파이프(10)의 양단은 보조관(11,12)이 결합된 이중관의 형태로 되어 있다.

상기 보조관(11,12) 중 한 개의 보조관(11)은 오링(13)을 매개로 상기 EGR파이프(10)의 일단에 외접의 형태로 결합되며, 이와 같이 외접의 형태로 결합된 상기 보조관(11)은 EGR쿨러(20)의 파이프(21)의 단부에 외접의 형태로 결합된다.

그리고, 나머지 한 개의 보조관(12)은 상기 EGR파이프(10)의 타단에 내접의 형태로 결합되며, 이와 같이 내접의 형태로 결합된 상기 보조관(12)은 오링(14)을 매개로 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)의 단부에 내접의 형태로 결합된다.

이에 따라, EGR쿨러(20)의 파이프(21)에서 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)까지 배기가스가 이동하는 구간의 내경 변화를 살펴보면, 상기 EGR파이프(10)의 보조관(11)과 연결된 부위에서 상기 EGR쿨러(20)의 파이프(21)의 내경(D1)은 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)와 연결된 상기 보조관(12)의 내경(D2)과 동일하고, 상기 내경(D1,D2)은 상기 EGR파이프(10)의 내경(D3)보다 작음을 알 수 있다.

이와 같이, EGR파이프(10)의 양단쪽의 내경(D1,D2)보다 상기 EGR파이프(10)의 중간부위의 내경(D3)이 상대적으로 크면, 내경이 변하는 부위(D1,D3)(D3,D2)에서 배기가스의 흐름에 와류현상이 발생하게 되고, 이로 인해 배기가스는 상기 EGR쿨러(20)에서 상기 흡기매니폴드(30)로 원활하게 이동하지 못하게 된다.

이와 같은 문제는 질소산화물(NOx)의 발생을 억제시키는 기능을 감소시키게 되며, 이는 결국 질소산화물(NOx)이 대기중으로 다량 배출되어 대기를 오염시키는 원인으로 작용하게 된다.

본 발명은, EGR쿨러의 파이프에서 흡기매니폴드의 파이프까지 EGR파이프를 통해 배기가스가 이동하는 구간의 내경의 크기를 동일하게 유지할 수 있도록 개선하여, 배기가스가 상기 EGR쿨러에서 상기 흡기매니폴드로 원활하게 흘러서 이동할 수 있도록 하고, 이를 통해 질소산화물(NOx)의 발생을 억제시키는 기능을 더욱 강화시킬 수 있도록 하는 배기가스 재순환장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스를 재순환하도록 양단이 이지알(EGR)쿨러의 파이프 및 흡기매니폴드의 파이프와 연결되어 설치된 이지알(EGR)파이프를 포함하는 배기가스 재순환장치에 있어서, 상기 이지알파이프의 내경과 상기 이지알쿨러의 파이프 내경 및 상기 흡기매니폴드의 파이프 내경이 모두 동일한 크기를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, EGR파이프의 내경과 상기 EGR파이프의 양단과 결합된 EGR쿨러의 파이프 및 흡기매니폴드의 파이프의 내경 크기를 동일하게 함으로써, 상기 EGR쿨러에서 상기 EGR파이프를 통해 흡기매니폴드로 이동하는 배기가스의 흐름을 좋게 하고, 이를 통해 질소산화물(NOx)의 발생을 억제시키는 기능을 더욱 강화시킬 수 있도록 하여, 대기오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2에는 배기가스 재순환장치(EGR)의 일반적인 구성이 도시되어 있다.

상기 배기가스 재순환장치는 도시된 바와 같이, 엔진(1)으로부터 배기매니폴드(2)를 통해 배출되는 배기가스의 일부가 EGR파이프(10)를 통해 흡기매니폴드(30)로 재순환되는 구성이며, 상기 EGR파이프(10)의 소정부위에는 EGR양을 조절하는 EGR콘트롤밸브(3)가 장착된다.

여기서, 도 1에 도시된 미설명 도면부호 4는 흡기매니폴드(30)로 유입되는 공기를 정화시키는 에어클리너이고, 미설명 도면부호 5는 배기매니폴드(2)로부터 배출되는 배기가스의 유해물질을 감소시키는 촉매컨버터를 나타낸 것이다.

그리고, 상기 EGR콘트롤밸브(3)와 상기 흡기매니폴드(30) 사이의 EGR파이프(10)에는 재순환되는 배기가스의 온도를 낮추기 위한 EGR쿨러(20)가 장착된다.

이에 따라, 상기 배기배니폴드(2)에서 EGR파이프(10)로 재순환되는 배기가스는 EGR쿨러(20)의 하우징을 통과하는 과정상에서 냉각수에 의해 온도가 최대한 낮춰지게 되고, 이렇게 온도가 낮춰진 배기가스는 다시 EGR파이프(10)를 통해 흡기매니폴드(30)로 공급되어 혼합기가 연소할 때 최고 온도를 낮춤으로써 질소산화물(NOx)의 생성량을 저감시키게 된다.

한편, 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치는 상기 EGR쿨러(20)를 통과한 배기가스가 EGR파이프(10)를 통해 흡기매니폴드(30)까지 원활하게 흘러서 이동할 수 있는 구조를 갖추도록 하여, 질소산화물(NOx)의 발생을 억제시킬 수 있는 기능을 더욱 강화시킨 구성이다.

이를 달성하기 위해, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 EGR파이프(10)의 내경(D4)과 상기 EGR쿨러(20)의 파이프(21) 내경(D5) 및 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31) 내경(D6)이 모두 동일한 크기를 갖도록 형성된다.

즉, 상기 EGR파이프(10)의 양단에는 그 바깥 둘레면에 보조관(15)이 각각 외접하여 결합됨으로써 이중관의 구조를 갖추게 된다.

그리고, 상기 보조관(15)은 오링(16)을 매개로 상기 EGR쿨러(20)의 파이프(21) 및 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)의 안쪽 둘레면과 내접하여 결합된다.

이때, 상기 EGR파이프(10)의 양단은 도시된 바와 같이 상기 EGR쿨러(20)의 파이프(21) 및 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)와 접촉하여 설치되거나 또는 약간 이격되어 설치될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 EGR쿨러(20)의 파이프(21)의 선단과 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)의 선단에는, 상기 오링(16)을 포함하여 상기 보조관(15)을 감쌀 수 있도록 확장된 직경을 갖는 원형플랜지(21a,31a)가 일체로 형성된다.

따라서, 본 발명의 실시예는 EGR파이프(10)의 내경(D4)의 크기와 EGR쿨러(20) 파이프(21)의 내경(D5)의 크기 및 흡기매니폴드(30) 파이프(31)의 내경(D6)의 크기가 모두 동일하게 형성됨으로써, EGR쿨러(20)를 통과한 배기가스가 EGR파이프(10)를 통해 흡기매니폴드(30)쪽으로 흘러서 이동할 때 배기가스의 흐름에 와류현상의 발생을 예방할 수 있게 되고, 이로 인해 배기가스는 상기 EGR쿨러(20)에서 상기 흡기매니폴드(30)로 원활하게 이동할 수 있게 된다.

이와 같이, 배기가스가 상기 EGR쿨러(20)에서 상기 흡기매니폴드(30)로 원활하게 흘러서 이동하게 되면, 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치는 질소산화물(NOx)의 발생을 억제시키는 기능이 더욱 향상되고, 이 결과 대기중으로 배출되는 질소산화물(NOx)의 양을 더욱 감소시킬 수 있게 된다.

도 1은 이지알(EGR)파이프를 매개로 이지알(EGR)쿨러와 흡기매니폴드가 연결된 종래의 구조를 설명하기 위한 단면도,

도 2는 배기가스 재순환장치(EGR)의 개략적인 구성도,

도 3은 도 1에 대응하는 도면으로서, 이지알(EGR)파이프를 매개로 이지알(EGR)쿨러와 흡기매니폴드가 연결된 본 발명의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 - 이지알파이프(EGR파이프) 15 - 보조관

16 - 오링 20 - 이지알쿨러(EGR쿨러)

21 - 이지알쿨러의 파이프 21a,31a - 원형플랜지

30 - 흡기매니폴드 31 - 흡기매니폴드의 파이프

Claims

삭제
배기가스를 재순환하도록 양단이 이지알(EGR)쿨러의 파이프 및 흡기매니폴드의 파이프와 연결되어 설치된 이지알(EGR)파이프를 포함하는 배기가스 재순환장치에 있어서,

상기 이지알파이프(10)의 내경(D4)과 상기 이지알쿨러(20)의 파이프(21) 내경(D5) 및 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31) 내경(D6)이 모두 동일한 크기를 갖도록 형성되면서;

상기 이지알파이프(10)의 양단에는 바깥 둘레면에 보조관(15)이 각각 외접하여 결합되고;

상기 보조관(15)은 오링(16)을 매개로 상기 이지알쿨러(20)의 파이프(21) 및 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)의 바깥쪽 둘레면과 내접하여 결합된 것;

을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
청구항 2에 있어서, 상기 이지알쿨러(20)의 파이프(21)의 선단과 상기 흡기매니폴드(30)의 파이프(31)의 선단에는,

상기 오링(16)을 포함하여 상기 보조관(15)을 감쌀 수 있도록 확장된 직경을 갖는 원형플랜지(21a,31a)가 일체로 형성된 것;

을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.