KR101294062B1

KR101294062B1 - 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔

Info

Publication number: KR101294062B1
Application number: KR1020110070517A
Authority: KR
Inventors: 유동근; 배상수; 김원섭; 윤인성
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-08-08
Also published as: KR20130009413A

Abstract

저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔가 개시된다. 개시된 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔는 배기 가스와 공기를 혼합하는 적어도 한 개 이상의 믹싱홀을 지닌 믹서부를 포함하고, 믹서부는 믹싱홀에서 발생하는 와류를 저지하기 위한 와류 방지유닛을 포함할 수 있다.

Description

저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔 {COMPRESSURE FOR LOW PRESSURE EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM}

본 발명의 실시예는 디젤 엔진에서 배출되는 배기 가스 중의 녹스를 저감시키기 위한 저압 배기 가스 순환 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 가스와 신기를 혼합하여 엔진으로 공급할 수 있는 터보차져의 컴프레셔에 관한 것이다.

일반적으로, 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation: EGR) 시스템은 디젤 엔진에서 연소되어 배출된 배기 가스의 일부가 엔진의 흡기 측을 경유하여 연소실로 재유입되도록 함으로써 연소 가능한 신기의 양, 즉 산소농도를 감소시켜 최고 연소온도 저하 및 녹스(NOx: 질소 산화물)를 희석시킬 수 있는 이산화탄소의 증가로 녹스의 발생을 억제하는 시스템이다.

이러한 EGR 시스템은 디젤 입자상 물질 필터(DPF: Diesel Particulate matter Filter)와 같은 촉매장치를 거친 배기 가스를 공기(신기/흡기)와 함께 디젤 엔진의 흡기 매니폴드로 재순환시킬 수 있는 저압 배기 가스 순환(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation: LP-EGR) 시스템을 예로 들 수 있다.

상기 LP-EGR 시스템은 터보 차져의 터빈 후단 측에 디젤 입자상 물질 필터가 설치되고, 디젤 입자상 물질 필터의 후단과 터보 차져의 컴프레셔를 연결하는 LP-EGR 라인이 구비된다.

따라서, LP-EGR 시스템은 디젤 입자상 물질 필터를 통과한 배기가스를 LP-EGR 라인을 통해 터보 차져의 컴프레셔로 공급하게 되는데, 그 배기가스(EGR 가스)는 LP-EGR 라인 상의 LP-EGR 쿨러를 통해 온도가 낮아진 상태로 터보 차져의 컴프레셔로 공급된다.

이 경우, 상기 컴프레셔는 EGR 가스와 공기를 혼합하고 그 혼합 가스를 디젤 엔진의 흡기 매니폴드로 공급하는 것으로, EGR 가스와 공기를 혼합하기 위한 믹싱홀들을 형성하고 있다.

즉, 상기 컴프레셔는 LP-EGR 라인을 통해 공급되는 EGR 가스와 흡기 라인을 통해 공급되는 공기를 혼합하는데, 공기는 믹싱홀들로 유입되면서 EGR 가스와 혼합될 수 있다.

그런데, 종래 기술에서는 공기가 믹싱홀들을 통과할 때 그 믹싱홀의 입구에서 와류가 형성되고, 이렇게 생성된 와류에 의해 공기의 유동이 방해되면서 고주파성 소음을 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 EGR 가스와 공기를 혼합하는 과정에서 발생되는 공기의 와류 형성을 방해하여 고주파성 소음을 저감할 수 있도록 한 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔는, 저압 배기 가스 순환(LP-EGR) 시스템에 구성되는 터보 차져의 컴프레셔로서, 배기 가스와 공기를 혼합하는 적어도 한 개 이상의 믹싱홀을 지닌 믹서부를 포함하고, 상기 믹서부는 상기 믹싱홀에서 발생하는 와류를 저지하기 위한 와류 방지유닛을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔는, 배기 라인에서 터보 차져의 터빈 후단 측에 촉매가 설치되고, 흡기 라인에서 터보 차져의 컴프레셔와 상기 촉매의 후단을 연결하는 LP-EGR 라인이 구비된 저압 배기 가스 순환 시스템에서, 상기 LP-EGR 라인을 통해 EGR 가스가 유입되는 유입부와, 상기 유입부와 연결되며 상기 흡기 라인을 통해 유입되는 공기와 상기 EGR 가스를 혼합하는 믹서부와, 상기 믹서부와 연결되며 공기와 EGR 가스가 혼합된 혼합 가스를 엔진으로 공급하는 유출부를 포함하며, 상기 믹서부는 상기 유입부와 유출부를 연결하는 적어도 한 개 이상의 믹싱홀이 형성되며, 상기 믹싱홀로 유입되는 공기의 와류를 방지하기 위한 와류 방지유닛이 구비된다.

본 발명의 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 있어서, 상기 믹서부는, 상기 공기가 유입되는 제1 섹션과, 상기 제1 섹션과 일체로 연결되며 내주면에 상기 믹싱홀이 형성된 제2 섹션으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 있어서, 상기 와류 방지유닛은 공기가 상기 믹싱홀을 타고 넘어갈 수 있도록 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 연결 부분에서 상기 제2 섹션의 중심 방향으로 돌출된 단차부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 있어서, 상기 와류 방지유닛은 공기가 상기 믹싱홀을 타고 넘어갈 수 있도록 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 연결 부분에서 상기 제2 섹션 부분의 중심 방향 외측으로 들어간 단차부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 있어서, 상기 와류 방지유닛은 공기가 상기 믹싱홀을 타고 넘어갈 수 있도록 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 연결 부분에 상기 믹싱홀을 따라 설치되는 다수 개의 돌기부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 LP-EGR 라인을 통해 EGR 가스가 유입부로 유입되고, 공기가 믹서부의 제1 섹션을 통해 제2 섹션으로 유입되는 과정에 와류 방지유닛에 의해 믹싱홀을 타고 넘어가면서 제2 섹션에서 믹싱홀로 유입되므로, 믹싱홀 입구에서의 공기 와류 형성을 방해하여 공기 와류에 의한 고주파성 소음을 제거할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 저압 배기 가스 순환 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 믹서부를 나타내 보인 일부 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 적용되는 믹서부를 도시한 일부 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 적용되는 믹서부를 도시한 일부 단면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 저압 배기 가스 순환 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴프레셔(100)는 디젤 엔진(110)의 배기 매니폴드에서 배출되는 배기 가스를 흡기 매니폴드로 재순환시켜 배기가스 중의 녹스(NO_X)를 저감시키는 배기 가스 재순환 시스템(Exhaust Gas Recircula: EGR) 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 EGR 시스템은 디젤 입자상 물질 필터(DPF: Diesel Particulate matter Filter)와 같은 촉매장치를 거친 배기 가스를 공기(신기/흡기)와 함께 디젤 엔진(110)의 흡기 매니폴드로 재순환시킬 수 있는 저압 배기 가스 순환 시스템(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation System: LP-EGR System)(200)으로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 LP-EGR 시스템(200)은 디젤 엔진(110)의 배기 라인(120)과 흡기 라인(130) 사이에 터보 차져(140)가 설치되고, 배기 라인(120)에 디젤 입자상 물질 필터(DPF: Diesel Particulate matter Filter)와 같은 촉매(150)가 설치되며, 촉매(150)의 후단과 터보 차져(140)의 흡기 측을 연결하는 EGR 라인(160)이 구비된다.

이 경우, 상기 터보 차져(140)는 터빈(141)과 컴프레셔(100)를 포함하는 바, 터빈(141)은 배기 라인(120)에 설치되며 배기 가스의 배기 압력에 의해 회전하고, 컴프레셔(100)는 흡기 라인(130) 측에 설치되며 터빈(141)과 동일 축으로 연결된다.

그리고, 상기 촉매(150)는 배기 라인(120)에서 터보 차져(140)의 터빈(141) 후단 측에 설치된다. 상기 EGR 라인(160)은 흡기 라인(130)에서 터보 차져(140)의 컴프레셔(100)와 촉매(150)의 후단을 연결한다.

도면에서, 미설명된 참조 부호 170은 상기 EGR 라인(160)에 설치되어 컴프레셔(100) 측으로 유입되는 배기 가스(이하에서는 "EGR 가스" 라고 한다)를 냉각시키기 위한 EGR 쿨러를 나타낸다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 상기 LP-EGR 시스템용 컴프레셔(100)는 EGR 라인(160)을 통해 유입되는 EGR 가스와 흡기 라인(130)을 통해 유입되는 공기(신기/흡기)를 혼합하고, 그 혼합 가스를 디젤 엔진(110)의 흡기 매니폴드로 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 LP-EGR 시스템용 컴프레셔(100)는 EGR 가스와 공기를 혼합하는 과정에 와류에 의해서 고주파성 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔(100)는 기본적으로, 유입부(10)와, 믹서부(30)와, 유출부(50)와, 와류 방지유닛(70: 도 3 참조)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서, 유입부(10)는 LP-EGR 라인(160)을 통해 EGR 가스가 유입되는 부분이고, 믹서부(30)는 유입부(10)와 연결되며 흡기 라인(130)을 통해 유입되는 공기와 상기한 EGR 가스를 혼합하는 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 유출부(50)는 믹서부(30)와 연결되며 공기와 EGR 가스가 혼합된 혼합 가스를 엔진(110)으로 공급하는 기능을 하게 된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 믹서부(30)는 유입부(10)와 유출부(50)를 연결하며 공기가 통과할 수 있는 다수 개의 믹싱홀들(31)이 형성되어 있다.

이러한 믹서부(30)는 도 3에서와 같이, 공기가 유입되는 제1 섹션(41)과, 제1 섹션(41)과 일체로 연결되며 상기한 다수 개의 믹싱홀들(31)이 형성된 제2 섹션(42)으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에서, 상기 와류 방지유닛(70)은 믹싱홀들(31)로 유입되는 공기의 와류 형성을 방해하여 믹서부(30)에 발생하는 고주파성 소음을 제거하기 위한 것이다.

상기 와류 방지유닛(70)은 도 3에서와 같이, 믹서부(30)에서 공기의 유동장 구조를 개선한 것으로, 공기가 믹싱홀(31)을 타고 넘어갈 수 있도록 제1 섹션(41)과 제2 섹션(42)의 연결 부분에서 제2 섹션(42)의 중심 방향으로 돌출된 단차부(71)를 포함하고 있다.

즉, 상기 단차부(71)는 제1 및 제2 섹션(41, 42)의 연결 부분에서 믹싱홀들(31)이 형성된 제2 섹션(42)의 내주면 측이 제1 섹션(41)의 내주면에 대하여 일정 높이로 단차지게 돌출되면서 형성될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔(100)에 의하면, LP-EGR 라인(160)을 통해 EGR 가스가 유입부(10)로 유입되고, 공기가 믹서부(30)의 제1 섹션(41)을 통해 제2 섹션(42)으로 유입되는 과정에 와류 방지유닛(70)의 단차부(71)에 의해 믹싱홀들(31)을 타고 넘어가면서 믹싱홀들(31)로 유입될 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 제1 섹션(41)으로 유입되는 공기가 단차부(71)를 통해 믹싱홀(31)을 타고 넘어가면서 제2 섹션(42)에서 믹싱홀(31)로 유입되면서 EGR 가스와 혼합되므로, 믹싱홀(31) 입구에서의 공기 와류 형성을 방해하게 되고, 이로 인해 와류에 의한 공기의 고주파성 소음을 제거할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 적용되는 믹서부를 도시한 일부 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔(300)는 전기 실시예의 구조를 기본으로 하면서, 믹서부(230)의 제1 섹션(241)과 제2 섹션(242)의 연결 부분에서 제2 섹션(242)의 중심 방향 외측으로 들어간 단차부(271)를 형성하는 와류 방지유닛(270)을 구성할 수 있다.

상기에서, 단차부(271)는 제1 및 제2 섹션(241, 242)의 연결 부분에서 믹싱홀들(231)이 형성된 제2 섹션(242)의 내주면 단부 측이 제1 섹션(241)의 내주면에 대하여 일정 높이로 단차지게 낮아지면서 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 공기가 믹서부(230)의 제1 섹션(241)을 통해 제2 섹션(242)으로 유입되는 과정에 와류 방지유닛(270)의 단차부(271)에 의해 믹싱홀들(231)을 타고 넘어가면서 믹싱홀들(231)로 유입되면서 그 믹싱홀(231) 입구에서 발생하는 공기의 와류 형성을 방해하여 공기의 와류에 의한 고주파성 소음을 제거할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔(300)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예에서와 같으므로, 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔에 적용되는 믹서부를 도시한 일부 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔(400)는 전기 실시예들의 구조를 기본으로 하면서, 믹서부(330)의 제1 섹션(341)과 제2 섹션(342)의 연결 부분에 믹싱홀(331)을 따라 설치되는 다수 개의 돌기부재들(371)을 포함하는 와류 방지유닛(370)을 구성할 수 있다.

상기에서, 돌기부재(371)는 일정 폭과 길이를 지니며 제2 섹션(342)의 내주면에 대응하는 곡률로서 라운드진 블록 형태로 이루어지며, 믹싱홀(331)의 전단에서 공기가 믹싱홀(331)을 타고 넘어갈 수 있게 설치된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 공기가 믹서부(330)의 제1 섹션(341)을 통해 제2 섹션(342)으로 유입되는 과정에 와류 방지유닛(370)의 돌기부재(371)에 의해 믹싱홀들(331)을 타고 넘어가면서 믹싱홀들(331)로 유입면서 그 믹싱홀(331) 입구에서 발생하는 공기의 와류 형성을 방해하여 공기의 와류에 의한 고주파성 소음을 제거할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔(400)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예에서와 같으므로, 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10... 유입부 30, 230, 330... 믹서부
31, 231, 331... 믹싱홀 41, 241, 341... 제1 섹션
42, 242, 342... 제2 섹션 50... 유출부
70, 270, 370... 와류 방지유닛 71, 271... 단차부
371... 돌기부재

Claims

삭제
배기 라인에서 터보 차져의 터빈 후단 측에 촉매가 설치되고, 흡기 라인에서 터보 차져의 컴프레셔와 상기 촉매의 후단을 연결하는 LP-EGR 라인이 구비된 저압 배기 가스 순환 시스템에서,
상기 컴프레셔는, 상기 LP-EGR 라인을 통해 EGR 가스가 유입되는 유입부와, 상기 유입부와 연결되며 상기 흡기 라인을 통해 유입되는 공기와 상기 EGR 가스를 혼합하는 믹서부와, 상기 믹서부와 연결되며 공기와 EGR 가스가 혼합된 혼합 가스를 엔진으로 공급하는 유출부를 포함하며,
상기 믹서부는 상기 유입부와 유출부를 연결하는 적어도 한 개 이상의 믹싱홀이 형성되며, 상기 믹싱홀로 유입되는 공기의 와류를 방지하기 위한 와류 방지유닛이 구비되는 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔.
제2 항에 있어서,
상기 믹서부는,
상기 공기가 유입되는 제1 섹션과, 상기 제1 섹션과 일체로 연결되며 내주면에 상기 믹싱홀이 형성된 제2 섹션으로 이루어지는 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔.
제3 항에 있어서,
상기 와류 방지유닛은,
공기가 상기 믹싱홀을 타고 넘어갈 수 있도록 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 연결 부분에서 상기 제2 섹션의 중심 방향으로 돌출된 단차부를 포함하는 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔.
제3 항에 있어서,
상기 와류 방지유닛은,
공기가 상기 믹싱홀을 타고 넘어갈 수 있도록 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 연결 부분에서 상기 제2 섹션 부분의 중심 방향 외측으로 들어간 단차부를 포함하는 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔.
제3 항에 있어서,
상기 와류 방지유닛은,
공기가 상기 믹싱홀을 타고 넘어갈 수 있도록 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 연결 부분에 상기 믹싱홀을 따라 설치되는 다수 개의 돌기부재를 포함하는 저압 배기 가스 순환 시스템용 컴프레셔.