KR101316080B1 - 배기가스 정화기능을 갖는 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진 - Google Patents

배기가스 정화기능을 갖는 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진 Download PDF

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Abstract

크로스헤드를 구비한 단류식 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진이 개시된다. 상기 엔진은 직렬의 다수의 실린더(1), 터보차저(5) 및 터보차저의 상류와 배기가스 수용부(3) 하류의 SCR 반응기(19)를 포함한다. 배기가스 수용부(3)는 배기가스를 접선방향으로 유입하고 배기가스 수용부(3) 내부에서 배기가스에 와류를 유발하는 각각의 배기 덕트(35)를 통해 각각의 실린더(1)에 연결된다. 배기가스 수용부(3)는 배출구(33)를 구비한다. 중앙의 축방향 덕트(47) 주위에 다수의 날개(43)를 갖는 장치(42)는 배기가스 수용부(3)를 장치(42) 하류의 혼합 구간(48)과 장치(42) 상류의 배출구 구간(49)으로 분할한다. 선회하는 배기가스는 혼합 구간(48)으로부터 배출구 구간(49)으로 향하는 도중 날개(43)를 따라 통과하고, 날개(43)는 배기가스가 와류를 잃고 압력을 얻도록 한다. 압력 이득은 배출구 구간(49) 내의 배기가스의 일부가 상기 중앙 덕트를 통해 혼합 구간(48)으로 역류하도록 한다. 환원제는 상기 중앙 덕트(47) 내의 흐름에 유입된다. 접선방향의 유입구(35)와 접선방향의 배출구(39)를 갖는 배기가스 수용부(3)를 구비한 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진이 또한 개시된다.

Description

배기가스 정화기능을 갖는 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진{A LARGE TURBOCHARGED TWO-STROKE DIESEL ENGINE WITH EXHAUST GAS PURIFICATION}
본 발명은 크로스헤드 타입의 대형 터보차지 2-행정 내부 연소 피스톤 엔진, 바람직하게는 배기가스 정화 시스템을 구비한 디젤 엔진에 관한 것으로서, 특히 질소 산화물(NOx)에서 배기가스를 정화하기 위한 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 반응기를 구비한 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진에 관한 것이다.
크로스헤드 타입의 대형 2-행정 엔진들은 통상적으로 대형 선박의 추진 시스템에서 이용되거나, 또는 발전소에서 주 원동기로 이용된다. 배출 요건들은 충족되기 어려웠었고 갈수록 더욱 충족시키기 어려운데, 특히 질소 산화물(NOx)과 관련하여 그러하다.
환경 문제의 일반적인 인식이 급속도로 증가하고 있다. 국제해사기구(International Maritime Organisation, IMO)내에서, 현재 바다에서의 대기 오염의 형태의 배출 제한에 대한 토론이 있다. 세계의 여러 지역에서 당국은 유사한 단계를 진행하고 있다. 하나의 예는 현재 토의 중인 미국 환경 보호국(Environmental Protection Agency, EPA)이 제안한 규칙이다.
배기가스에서의 NOx는 일차 및/또는 이차 감소 방법에 의해 감소될 수 있다. 일차 방법은 엔진 연소 과정에 직접 영향을 미치는 방법이다. 감소의 실제 정도는 엔진 유형과 감소 방법에 따라 달라지지만, 10% 내지 80% 이상 변한다. 이차 방법은 엔진 그 자체의 일부를 형성하지 않는 장비를 사용하여, 연료의 최적화된 설정으로부터 엔진의 성능을 변경하지 않고 배출 수준을 감소하는 수단이다. 현재까지 가장 성공적인 이차 방법은 NOx를 제거하는 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 방법이다. 이 방법은 배기가스가 촉매 변환 장치로 진입하기 전에 배기가스에 암모니아 또는 요소를 첨가함으로써 95% 이상 NOx 레벨을 감소시킬 수 있다.
상기 SCR 반응기는 여러 층의 촉매를 포함한다. 촉매 부피 및, 그 결과, 반응기의 크기는 촉매의 활성 및 필요한 NOx 감소의 원하는 정도에 따라 달라진다. 촉매는 일반적으로 단일 구조체(monolithic structure)이며, 이는 촉매가 촉매 반응으로 활성화된 벽인, 많은 수의 병렬 채널을 갖는 촉매의 블록으로 구성된다는 것을 의미한다.
배기가스는 연료 황 함유량에 따라서 적어도 280 내지 350℃의 온도를 가지는데, NOx를 N2 및 H20로 효과적으로 변환시키기 위한 SCR 반응기의 유입구에서, 높은 황 함유량은 높은 온도를 필요로 하고 낮은 황 함유량은 낮은 온도를 필요로 한다.
터보차저(turbocharger)의 터빈의 고압 측의 배기가스는 대략 350 내지 450℃의 온도를 갖는 반면, 터보차저의 터빈의 저압측 배기가스는 일반적으로 대략 250 내지 300℃의 온도를 갖는다.
그 결과, 터보차저의 터빈의 고압 측에 SCR 반응기를 설치하는 것이 유리하다. 그러나, 이러한 반응기는 대략 4 바의 압력에 견뎌야 하고 대략 20 내지 400℃의 온도 변화에 노출된 매우 큰 파이프와 컨테이너를 포함한다는 사실로 인해 터빈의 고압 측의 SCR 반응기의 구성과 관련된 많은 문제가 있다. 열 팽창과 고착은 많은 설계상의 문제를 유발한다.
일반적으로, 환원제는 SCR 반응기의 상류의 배기가스 시스템 내의 위치에서 주입되고 분무된다. 본 발명은 비용을 최소화하면서(압력 강하의 관점에서) 균일한 혼합을 달성하기 위해 배기가스에 암모니아를 혼합하는 문제를 해결한다. 환원제는, 증발하고 분해하면서, 주입된 요소로부터 얻을 수 있는 암모니아이다. 이러한 공정은 시간을 필요로 하며, 증발 시, 배기가스 시스템의 벽과의 접촉에서 증착되지 않도록 해야 한다. 암모니아 또는 요소와 같은 환원제의 정확한 첨가는 중요한데, 그 이유는 배기가스 시스템의 벽과의 액체 환원제의 접촉은 배기가스 시스템의 내벽에서의 환원제의 바람직하지 않은 증착을 유발할 수 있기 때문이다.
이러한 배경에서, 배기가스 스트림에 걸쳐 암모니아 또는 요소의 균일한 분포를 위해 복잡하고 따라서 비싼 스프레이 시스템을 구비하고, 충분한 혼합 하류를 보장하기 위해, 일반적으로 오히려 부피가 큰 전용의 소위 혼합 장치를 사용하는 SCR 시스템을 제공하는 것이 제안되어 왔다. 또한, 상기 혼합 장치는 배기 시스템의 전체 수두 손실(압력 손실)에 기여하며, 이는 터보차저 효율성의 감소에 상응한다. 특히, 터보차저 효율성의 이러한 손실은 연료 효율성 관점에서 용납할 수 없다. 또한, 이러한 압력 손실은 배기가스 우회 스트림에 의해 구동되는 파워 터빈의 적용 가능성을 제한한다(폐열 이용, Waste heat recovery, WHR).
이러한 배경에서, 본 출원서의 목적은 상기한 문제점을 극복하거나 최소한 줄이는 SCR 반응기를 구비한 엔진을 제공하는 것이다.
상기 목적은 크로스헤드를 구비한 단류식(uniflow type) 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진을 제공함으로써 달성되며, 상기 엔진은 직렬의 다수의 실린더, 배기가스에 의해 구동되는 터빈 및 엔진 실린더에 과급 공기를 공급하는 터빈에 의해 구동되는 컴프레서를 구비한 터보차저, 상기 실린더를 따라 연장되고 각각의 배기 덕트를 통해 실린더에 연결된 길다란 원통형 배기가스 수용부, 상기 배기 덕트는 배기가스 수용부 내의 배기가스에 와류(swirl)를 유발하도록 실린더에서 나오는 배기가스를 원통형 배기가스 수용부 내로 접선방향으로 안내하고, 내부에서 중앙의 축방향 덕트 주위에 배치된 다수의 날개를 구비하는 장치, 상기 장치는 배기가스 덕트의 하류 위치에서 상기 배기가스 수용부 내에 배치되고, 및 상기 장치는 배기가스 수용부를 종방향으로, 상기 배기가스 덕트가 위치한 장치의 종방향 면에서의 혼합 구간과 장치의 다른 종방향 면에서의 배출구 구간으로 분할하고, 상기 배출구 구간은 상기 배기가스 수용부 외부의 선택적 촉매 환원 반응기의 유입구와 연결되는 배출구를 포함하고, 상기 선택적 촉매 환원 반응기의 배출구는 터보차저의 터빈의 유입구와 연결되고, 상기 장치는 선회하는 배기가스가 혼합 구간으로부터 배출구 구간으로 향하는 도중 상기 날개를 따라 흐르도록 배열되고, 상기 장치는 날개를 따라 상기 혼합 구간으로부터 상기 배출구 구간으로 통과하는 배기가스가 와류를 잃고 압력을 얻을 수 있도록 더 구성되고, 상기 압력 이득은 상기 날개를 따라 통과한 배기가스의 일부가 상기 축방향 덕트를 통해 상기 배출구 구간으로부터 상기 혼합 구간으로 역류하도록 하여, 상기 날개를 통과한 배기가스의 다른 부분이 상기 배출구를 통해 상기 배출구 구간으로부터 상기 외부의 선택적 촉매 환원 반응기로 흐르고, 환원제 유입 지점에서 배기가스에 첨가되는 환원제의 소스를 포함하며, 상기 환원제 유입 지점은 상기 축방향 덕트 내에 위치되어, 환원제가 배출구 구간으로부터 혼합 구간으로 역류하는 배기가스의 일부와 혼합되도록 한다.
배기가스 수용부 내의 선회 유동(swirling flow)과는 분리된 중앙 덕트 내에 환원제를 분사함으로써, 환원제는 배기가스 수용부의 벽과 접촉하기 전에 증발한다.
일 실시형태에 따르면, 축방향 덕트를 통해 역류하고, 환원제가 첨가된 배기가스는 혼합 구간 내의 선회하는 배기가스와 혼합되도록 한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 축방향 덕트는 혼합 구간 내로 축방향으로 연장된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 축방향 덕트는 혼합 구간 내로 연장된 동심 튜브의 일부이고, 동심 튜브 주위에서 배기가스가 선회한다. 바람직하게, 튜브는 환원제가 튜브를 떠나기 전에 증발하도록 하는데 충분히 길다.
또 다른 실시형태에 따르면, 동심 튜브 내의 배기가스의 흐름은 비선회한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 날개는 덕트로부터 배기가스 수용부의 내벽으로 방사상으로 연장된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 날개는 곡선의 상류 구간과 직선의 하류 구간을 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 날개는 날개를 통해 흐르는 선회하는 배기가스가 와류를 잃고 압력을 얻도록 구성된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 엔진은 직렬의 두 개 이상의 배기가스 수용부를 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 배기가스 수용부는 터보차저의 터빈에 연결되는 우회 도관에 혼합 구간을 연결하는 우회 배출구를 포함한다.
상기 목적은 또한 크로스헤드를 구비한 단류식 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진용 배기가스 수용부를 제공함으로써 달성되며, 상기 배기가스 수용부는 배기가스 수용부 내에서 배기가스 내에 와류를 유발하도록 엔진의 실린더로부터 접선방향으로 배기가스를 받아드리기 위해 배기가스 수용부의 일부 길이를 따라 분포된 각각의 개구부를 수용하는 길다란 원통형 배기가스 수용부, 내부에서 중앙의 축방향 덕트 주위에 배치된 다수의 날개를 구비하는 장치, 상기 장치는 개구부의 하류 위치에서 배기가스 수용부 내에 배치되고, 및 상기 장치는 배기가스 수용부를 종방향으로, 배기가스 덕트가 위치한 장치의 종방향 면에서의 혼합 구간과 장치의 다른 종방향 면에서의 배출구 구간으로 분할하고, 상기 배출구 구간은 배기가스 수용부 외부의 배출구를 포함하고, 상기 장치는 선회하는 배기가스가 혼합 구간으로부터 배출구 구간으로 향하는 도중 상기 날개를 따라 흐르도록 배열되고, 상기 장치는 날개를 따라 상기 혼합 구간으로부터 상기 배출구 구간으로 통과하는 배기가스가 와류를 잃고 압력을 얻을 수 있도록 더 구성되고, 상기 압력 이득은 상기 날개를 따라 통과한 배기가스의 일부가 상기 축방향 덕트를 통해 상기 배출구 구간으로부터 상기 혼합 구간으로 역류하도록 하여, 상기 날개를 통과한 배기가스의 다른 부분이 상기 배출구를 통해 상기 배출구 구간으로부터 흐르고, 환원제 유입 지점을 포함하며, 상기 환원제 유입 지점은 상기 축방향 덕트 내에 위치되어, 환원제가 배출구 구간으로부터 혼합 구간으로 역류하는 배기가스와 혼합되도록 한다.
배기가스 수용부 내의 난류(turbulent flow)와는 분리된 중앙 덕트 내에 환원제를 분사함으로써, 환원제는 배기가스 수용부의 벽과 접촉하기 전에 증발한다.
본 발명의 또 다른 목적은 배기가스 수용부를 통한 배기가스의 흐름에서 에너지 손실을 감소시키는 배기가스 수용부를 제공하는 것이다.
상기 목적은 크로스헤드를 구비한 단류식 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진을 제공함으로써 달성되며, 상기 엔진은 직렬의 다수의 실린더, 배기가스에 의해 구동되는 터빈 및 엔진 실린더에 과급 공기를 공급하는 터빈에 의해 구동되는 컴프레서를 구비한 터보차저, 상기 실린더를 따라 연장되고 각각의 배기 덕트를 통해 실린더에 연결된 길다란 원통형 배기가스 수용부, 상기 배기가스 수용부의 내부는 배기가스 수용부 내의 흐름에 어떠한 장애가 없도록 구성되고, 상기 각각의 배기 덕트는 배기가스 수용부 내의 배기가스에 와류를 유발하도록 실린더에서 나오는 배기가스를 원통형 배기가스 수용부 내로 접선방향으로 안내하도록 구성되고, 터보차저의 터빈으로 이어지는 도관에 연결된 접선방향으로 향한 배출구를 포함한다.
배기가스 내에 배출구를 향한 선회 유동을 형성하도록 하는 접선방향의 유입구를 배기가스 수용부에 제공함으로써, 그리고 접선방향의 배출구를 배치함으로써, 배기가스는 최소한의 에너지 손실을 가지고 배기가스 수용부를 통과할 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 접선방향으로 향한 배출구는 선회하는 배기가스가 흐름 방향의 최소한의 변화를 가지고 배기가스 수용부를 떠나도록 배치되고 구성된다.
본 개시에 따른 엔진 및 배기가스 수용부의 추가의 목적, 특징, 장점 및 특성은 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
본 설명의 다음의 상세한 부분에서, 본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시형태를 참조로 더욱 상세하게 설명될 것이다, 여기에서:
도 1은 일 실시형태에 따른 대형 2-행정 디젤 엔진의 정면도이고,
도 2는 도 1 의 대형 2-행정 엔진의 측면도이고,
도 3은 도 1에 따른 대형 2-행정 엔진의 개략도이고,
도 4는 도 1의 대형 2-행정 엔진의 배기가스 수용부의 단면도이고,
도 5는 도 4의 V-V'선을 따른 단면도이고,
도 6은 도 4의 배기가스 수용부의 확대 투시도이고,
도 7은 또 다른 실시형태에서 따른 배기가스 수용부의 단면도이고,
도 8은 대형 2-행정 엔진의 배기가스 수용부의 또 다른 실시형태의 단면도이고,
도 9는 도 8의 IX-IX'선을 따른 단면도이고,
도 10은 대형 2-행정 엔진의 배기가스 수용부의 또 다른 실시형태의 단면도이고, 및
도 11은 도 10의 XI-XI'선을 따른 단면도이다.
다음의 상세한 설명에서, 대형 2-행정 엔진이 실시형태에 의해 설명될 것이다. 도 1 내지 도 3은 크랭크축(52)과 크로스헤드(43)를 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 디젤 엔진을 도시한다. 도 3은 흡입 및 배기 시스템을 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 디젤 엔진의 개략도를 도시한다. 본 실시형태에서, 상기 엔진은 직렬의 여섯 개의 실린더(1)를 구비한다. 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진은 일반적으로 엔진 프레임(45)에 의해 수용되는 직렬의 다섯 개 내지 열여섯 개의 실린더를 구비한다. 상기 엔진은 예를 들어 해양용 선박에서 주 엔진으로 사용될 수 있거나, 또는 발전소에서 발전기를 작동하기 위한 정치 엔진(stationary engine)으로 사용될 수 있다. 엔진의 총 출력은 예를 들어 5,000 내지 110,000 kW 범위일 수 있다.
상기 엔진은 실린더(1)의 하부 영역에서의 소기(scavenge air) 포트와 실린더(1)의 상부에서의 배기 밸브(4)를 구비한 2-행정 단류식이다. 과급 공기는 과급 공기 수용부(2)로부터 각각의 실린더(1)의 소기 포트(미도시)로 통과된다. 실린더(1) 내의 피스톤(51)은 과급 공기를 압축하고, 연료가 분사되고 연소되어 배기가스가 생성된다. 배기 밸브(4)가 개방될 때, 배기가스는 실린더(1)와 관련된 배기 덕트(35)를 통해 배기가스 수용부(3)로 흐르고 SCR 반응기(19)를 포함하는 제 1 배기 도관(18)을 통해 터보차저(5)의 터빈(6)으로 향하며, 이로부터 배기가스는 제 2 배기 도관(7)을 통해 흘러 나간다. 샤프트(8)를 통해 터빈(6)은 공기 유입구(10)를 통해 공급된 에어를 압축하는 컴프레서(9)를 구동시킨다. 상기 컴프레서(9)는 가압된 과급 공기를 과급 공기 도관(11)으로 전달하여 과급 공기 수용부(2)로 이어진다.
상기 도관(11) 내의 흡기는 대략 200℃의 컴프레서를 떠난 과급 공기를 36 내지 80℃의 온도로 냉각시키는 인터쿨러(12)를 통과한다.
냉각된 과급 공기는 과급 공기 흐름을 낮은 또는 부분적인 부하 조건으로 압축시키는 전기 모터(17)에 의해 구동되는 보조 송풍기(16)를 통과하여 과급 공기 수용부(2)로 흐른다. 높은 부하에서, 터보차저 컴프레서(9)는 충분한 압축된 소기를 전달하고 이후 보조 송풍기(16)는 체크 밸브(15)를 통해 우회된다.
도 3은 SCR 시스템의 레이아웃을 도시한다. 상기 시스템은 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 반응기(19)를 포함한다. 암모니아 또는 요소와 같은 환원제는 상기 SCR 반응기(19)로 진입하기 전에 배기가스에 첨가된다. 배기가스는 상기 SCR 반응기(19)를 통과하기 전에 암모니아 같은 환원제와 혼합되어야 하며, 상기 SCR 반응기(19) 내에서의 화학 반응을 촉진시키기 위해, 온도 수준은 배기가스의 황 함유량에 따라 200 내지 400℃ 사이에 있어야 한다. 본 실시형태에서, 암모니아의 소스는 수성 요소 용액이다.
도 3에 도시된 실시형태에서, 탱크(26)는 수성 요소 용액을 수용한다. 도관(25)은 상기 탱크(26)를 펌프(24)의 유입구와 연결한다. 상기 펌프(24)는 실질적으로 일정한 압력을 제공하도록 구성된다. 상기 펌프(24)의 배출구는 가압된 수성 요소 용액을 전자 제어 밸브(23)를 통해 분사 밸브(21, 도 4 참조)로 전달하는 공급 도관(22)에 연결된다. 본 실시형태에서 상기 전자 제어 밸브(23)는 온/오프 타입이지만, 비례 밸브가 또한 사용될 수 있다. 상기 전자 제어 밸브(23)는 전자 제어 장치(프로세스 컴퓨터, 50)으로부터의 신호에 의해 제어된다.
상기 전자 제어 밸브(23)는 유압식 또는 공압식으로 구동되는 밸브, 또는 순수하게 전자식으로 구동되는 밸브일 수 있다. 상기 분사 밸브(21)는 배기가스 수용부(3) 내부에 장착되고, 상기 분사 밸브(21)는 수성 요소 용액이 배기가스 수용부(3) 내로 분사될 때 그것을 분무시키기 위한 노즐 홀을 갖는 노즐을 구비한다. 상기 분사 밸브(21)는 수성 요소 용액을 분무시키기 위한 충분한 압력이 있을 때 분사가 이루어지는 것을 보장하기 위해 압력 임계치가 초과할 때만 분사를 개시하도록 구성된다. NOx 및 O2 분석기(32)는 제 2 배기 도관(7)에 연결되고, 분석 결과는 전자 제어 장치(50)로 신호로서 전달된다. 상기 센서(32)는 또한 SCR 반응기(19)의 상류 또는 하류뿐만 아니라 터보차저 터빈(6)의 하류의 도관(18) 내의 배기가스의 NOx 함유량을 측정할 수 있다.
배기가스에 분사되는 환원제의 양은 상기 전자 제어 장치(50)에 의해 제어되며, 엔진의 시험대 구동시 측정되는 상이한 구동 조건(부하)에서의 NOx 생성에서 도출된 실제 구동 조건(부하)을 위한 NOx 생성에 근거한다. 배기가스에 분사되는 환원제의 양은 또한 NOx 및 O2 분석기(32)로부터의 신호 또는 경험표(experience table)와 상기 센서(32)로부터의 신호 모두에 근거할 수 있다. 환원제의 분사 타이밍은 엔진의 크랭크축(52)의 실제 위치를 고려하지 않고 이루어질 수 있는데, 이는 분사 지점으로부터 배출구(33)로의 환원제의 경로 상에서 환원제와 배기가스의 혼합을 위해 배기 덕트(35)로부터의 배기가스 제트가 항상 있으므로 필요하지 않기 때문이다.
이제 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 길다란 원통형 배기가스 수용부(3) 및 환원제 유입 시스템의 구성이 실시형태를 통해 더욱 상세하게 설명된다. 배기가스 수용부(3)는 큰 단면적을 갖는 커다랗고 길다란 원통형 수용부이다, 즉 배기가스 수용부는 거의 최대 10 미터의 길이와 최대 1 내지 2 미터의 직경을 가질 수 있다.
상기 배기가스 수용부(3)는 상대적으로 근접한 실린더(1)를 따라 배기 밸브(4)와 배기 덕트(35)가 배치된 실린더(1)의 상부 근처에서 연장된다. 배기 덕트(35)는 배기가스 수용부(3)로 이어진다. 많은 엔진에서, 배기가스 수용부(3)는 직렬 엔진의 모든 실린더(1)를 따라 연장된다. 그러나, 상기 배기가스 수용부(3)를 둘 이상의 부분으로 세로로 분리하는 것이 또한 일반적인데, 예를 들어 매우 많은 수의 실린더를 구비한 대형 엔진에 있어서, 배기가스 수용부(3)의 크기가 제조 설비에서 처리할 수 있는 크기를 초과하지 않도록 하기 위한 것이다. 상기 배기가스 수용부(3)를 여러 부분으로 세로로 분리하는 또 다른 이유는 단일 터보차저(5)와 관련된 분할된 배기가스 수용부(3)의 부분을 각각 갖는 다수의 터보차저(5)의 존재일 수 있다.
일반적으로, 상기 배기가스 수용부(3)의 단면적은 엔진의 피스톤(51)의 단면적과 동일하거나 크다. 상기 배기가스 수용부(3)의 그에 따른 큰 부피는 실린더(1)와 관련된 배기 밸브(4)가 개방될 때 각각의 실린더(1)의 배기 덕트(35)로부터 나오는 배기가스 제트에 의해 형성되는 압력 펄스의 감쇄를 보장한다.
상기 길다란 배기가스 수용부(3)는 도관(18)과 SCR 반응기(19)를 연결하는 배출구(33)를 구비하고 배기가스 수용부(3)에 포집된 배기가스가 SCR 반응기(19)를 통해 터보차저(5)의 터빈(6)으로 흐르게 한다. 본 실시형태에서, 상기 배출구(33)는 배기가스 수용부(3)의 어느 하나의 종방향 단부에 배치되어 배기가스 수용부(3) 내부의 흐름의 주 방향이 배출구(33)를 향해 일 방향으로 있게 된다.
엔진의 실린더(1)는 소정의 점화 순서로 각각 점화한다. 따라서, 배기 밸브(4)는 또한 동일한 순서로 개방되고, 배기 덕트(35)에서 나오는 고속 배기가스 제트(초기에는 100 m/s 이상 나중에 배기 밸브 개방 단계에서는 감소됨)가 동일한 순서로 배기가스 수용부(3)로 진입한다.
배기 덕트(35)는, 실린더(1)에서 나오는 배기가스(펄스)가 배기가스 수용부(3)에 접선방향으로 진입하여 배기가수 수용부 내의 배기가스의 와류(swirl) 또는 와류 유동(swirling motion)을 유발하도록, 원통형 배기가스 수용부에 대해 접선방향으로 향한다. 와류는 배기가스가 배출구(33)를 향해 이동할 때 발생하며, 와류는 도 5에서 화살표로 나타나 있다.
장치(42)는 배기가스 덕트(35)의 하류 위치에서 배기가스 수용부(3) 내에 배치되며, 장치(42)는 배기가스 수용부(3)를 종방향으로, 장치(42)의 상류에서, 즉 배기가스 덕트(35)가 위치한 혼합 장치(42)의 종방향 면에서의 혼합 구간(48)과, 장치(42)의 하류에서, 즉 장치(42)의 맞은 편에서의 배출구 구간(49)으로 분할한다. 장치는 배기가스 수용부(3)의 내경에 대응하는 직경을 갖는 두꺼운 디스크 또는 링의 전체 형상을 갖는다. 장치(42)는 장치(42) 내의 중앙의 축방향 덕트(47) 주위에 배치된 다수의 날개(43)를 구비한다. 날개는 덕트로부터 장치(42)의 외부 영역으로 그리고 배기가스 수용부(3)의 내벽으로 방사상으로 연장된다. 장치의 방사상 외부 영역은 배기가스를 위한 날개가 가득 찬 통로를 형성한다. 날개 또는 블레이드(43)는 곡선의 상류 구간과 직선의 하류 구간을 갖는다. 곡선의 상류 구간은 혼합 구간(48)에 가장 가까운 날개(43)의 단부에 위치하고 선회하는(swirling) 배기가스를 수용하고 배기가스의 와류 성분을 압력 이득으로 전환시킨다. 직선의 하류 구간은 곡선의 상류 구간으로부터 혼합 구간(48)에 가장 가까운 날개(43)의 단부로 연장된다. 곡선 구간은 배출구 구간(49)으로의 배기가스의 흐름 방향을 직선의 비선회 유동(non-swirling flow)으로 안정화시킨다. 날개 또는 블레이드 등의 다른 형상 및 배열이 또한, 장치(42)의 방사상 외부 구간을 통해 유동하는 선회하는 배기가스가 와류를 잃고 압력을 얻을 수 있도록 구성되는 한 사용될 수 있다.
장치의 내부 영역은 덕트(47)에 의해 형성된다. 본 실시형태에서, 덕트(47)는 튜브(40)에 의해 형성되고, 분사 노즐(21) 형태의 환원제 유입 지점은 덕트(47) 내에 배치되거나 또는 튜브(40) 내에서 약간 더 아래에 배치된다. 축방향 덕트(47)는 혼합 구간(48) 내로 방사상으로 연장되고 혼합 구간(48)의 대부분의 길이에 걸쳐 연장된다. 축방향 덕트는 혼합 구간(48) 내로 연장된 동심 튜브(40)의 일부이고, 동심 튜브(40) 주위에서 배기가스가 선회한다. 튜브(40)의 근위 단부는 장치(42) 내의 덕트(47)에 의해 형성되고 튜브(40)의 유입구를 구성한다. 튜브(40)의 원위 단부는 개방되어 있고 배기가스 수용부(3)의 종방향 단부로부터 이격되어 있으며 튜브(40)의 배출구를 구성한다.
배기가스 수용부(3)의 배출구 구간(49)은 도관(18)을 통해 선택적 촉매 환원 반응기(19)의 유입구와 연결된 배출구(33)를 포함한다.
작동시, 각각의 배기 덕트(35)를 통해 실린더(1)에서 나오는 배기가스는 튜브(40) 주위에서 그리고 장치(42)를 향해 와류 유동을 형성한다. 장치(42)는 선회하는 배기가스가 혼합 구간(48)으로부터 배출구 구간(49)으로 향하는 도중 장치의 방사상 외부 영역 내의 날개(43)를 따라 흐르도록 배열된다. 이 과정에서, 배기가스는 와류를 잃고 압력을 얻게 된다, 즉 배기가스의 와류 성분은 배기가스 내에서 압력 이득으로 전환된다. 장치(42)의 방사상 외부 영역을 떠난 배기가스의 압력은 장치(42)의 방사상 외부 영역으로 진입하는 배기가스의 압력보다 높다. 따라서, 튜브(40)의 배출구 근처의 배기가스의 압력은 또한 장치(42)의 방사상 외부 영역을 떠난 배기가스의 압력보다 낮다. 그 결과, 튜브(40)의 유입구에서의 압력은 튜브의 배출구에서의 압력보다 높으며, 이러한 압력차는 혼합 구간(48)으로부터 덕트(47)와 튜브(40)를 통해 혼합 구간으로의 배기가스의 흐름을 유발한다.
혼합 장치 및 배기가스 수용부는 튜브(40)를 통해 혼합 구간(48)으로 역류하는 흐름이 비교적 느리게 비선회하도록 구성된다. 또한, 혼합 장치 및 배기가스 수용부는 장치(42)의 방사상 외부 영역을 떠난 총 배기가스의 일부만이, 바람직하게는 극히 일부만이 혼합 구간(48)으로 역으로 이송되고, 장치(42)의 방사상 외부 영역을 떠난 배기가스의 나머지 부분은 배출구(33)를 통해 촉매 환원 반응기(19)로 흐르도록 구성된다.
장치(42)와 배출구 챔버(49)의 추가로 인해, 배기가스 수용부(3)의 전체 길이는 종래의 배기가스 수용부에 비해 증가된다.
작동시, 환원제는 노즐을 갖는 분사 밸브(21)를 통해 덕트(47)/튜브(40) 내의 층류(laminar flow) 내로 주입되어 배출구 구간(49)에서 혼합 구간(48)으로 역류하는 배기가스와 혼합된다. 비선회 유동은 환원제가 튜브(40)의 내벽과 접촉하지 않는 것을 보장하고, 환원제, 예를 들어, 요소가 배기가스 수용부의 임의의 벽과 접촉하기 전에 증발되고 분해되는 충분한 시간을 갖도록 하여 환원제의 증착 위험을 감소시킨다. 환원제가 요소인 경우, 튜브(40) 내의 배기가스의 높은 온도는 요소가 암모니아 가스로 가수분해(열 분해)되게 하며, 분사된 수성 요소 용액의 물 부분은 증발할 것이다.
덕트(47)/튜브(40) 내의 흐름이 비선회하도록 하는 것을 더욱 보장하기 위해, 환원제가 분사되는 위치 근처에 안내 날개가 구비된다. 바람직하게, 안내 날개는 직선이고 튜브(40) 내에서 방사상으로 연장된다. 안내 날개의 축방향 길이는 일 실시형태에서 튜브(4)의 직경과 거의 동일하다.
본 실시형태에서 상기 환원제 유입 지점은 덕트(47) 내에 위치한 분사 밸브(21)이다. 수성 요소 용액은 분무 또는 제트의 형태로 분사 밸브(21)의 노즐 내의 홀로부터 덕트(47) 내로 분사된다. 기화된 수성 요소 용액은 튜브(40)의 시작에서 배기가스 수용부(3)로 진입한다. 이 지점으로부터, 기화된 수성 요소 용액은 튜브(40)의 층류의 주 방향으로 이송된다.
첨가된 환원제와 함께 배기가스가 튜브(40)를 떠날 때, 상기 혼합 구간(48) 내의 선회하는 배기가스와 혼합된다. 따라서, 환원제는 선회하는 배기가스 내에 존재하고, 환원제와 적절하게 혼합된 대부분의 배기가스는 배출구 구간(49)으로부터 배출구(33)를 통해 SCR 반응기(19)의 유입구로 흐를 것이다. 환원제와 적절하게 혼합된 배기가스는 SCR 반응기(19)를 통해 SCR 반응기(19)의 배출구로 흐른다. 이 과정에서, NOx는 환원제의 도움으로 N2와 물로 환원된다. SCR 반응기(19)의 유입구로부터, 감소된 양의 NOx를 갖는 배기가스는 터보차저(5)의 터빈(6)의 유입구로 흐르며, 이후 제 2 배기 도관(7)로 흐른다. 상기 제 2 배기 도관(7)은 배기가스를 터빈(6)의 배출구로부터 소음기(silencer, 28)의 유입구로 안내한다. 제 3 배기 도관(29)은 배기가스를 상기 소음기(28)의 배출구로부터 대기로 안내한다.
환원제(수성 요소 용액)는 계속되는 스트림으로서 분사될 수 있다. 대안적으로, 환원제는 간헐적으로 분사될 수 있는데, 그 이유는 분사된 환원제가 배기가스 수용부(3)에서 배기가스와 혼합되고 균등하게 분포될 수 있는 충분한 시간과 기회가 있기 때문이다. 따라서, 환원제 분사의 타이밍은 중요하지 않다. 이는 전자 제어 밸브(23)의 작동 시간을 제어하는 전자 제어 장치(50)에 의해 본 실시형태에서 타이임에 근거하는 투여량 주입 시스템의 사용을 가능하게 한다. 따라서, 다양한 전달 속도에 걸쳐 타이밍 제어가 정확한 과정이기 때문에, 비교적 간단하고, 정확하며 신뢰할 수 있는 주입 시스템이 제공된다. 단일 환원제 유입 지점이 충분하다는 사실은 또한 시스템을 단순화한다.
환원제 주입이 이러한 타이밍에 의해 제어될 수 있다는 사실은 분사를 위해 실질적으로 일정한 압력을 유지시킬 수 있고 따라서 환원제가 각각의 분사에서 적절하게 분무화되는 것을 보장할 수 있는 시스템을 용이하게 제공하게 한다.
그 대신에, 환원제 주입 시스템은 분사 압력을 조절함으로써 및/또는 다수의 노즐 중 일정 수의 노즐을 선택적으로 작동시킴으로써 수행되는 제어에 의해 계속되는 스트림을 갖고 작동될 수 있다.
덕트(47)의 직경과 튜브(40)의 길이는 필요와 상황에 따라 조정될 수 있다. 일 실시형태에서, 덕트가 장치(42)의 두께에 걸쳐 방사상으로만 연장되도록 튜브는 매우 짧거나 완전히 생략될 수 있다. 혼합 구간(48) 내에서의 와류의 영향은 비교적 낮은 압력과 잔잔한 흐름을 갖는 혼합 구간(48)의 중앙에 동심 영역을 형성하며, 이는 증발 및 가수분해를 위해 모든 벽에서 떨어진 잔잔한 환경을 환원제에 제공한다. 중앙 튜브(40) 내의 흐름은, 예를 들어, 튜브의 배출구 근처의 흐름 제한 장치(restrictor)에 의해 조정될 수 있다.
하나의 분사 밸브(21)/노즐 대신에, 다수의 밸브 및/또는 노즐을 사용할 수 있다.
도 7은 또 다른 실시형태를 도시한다. 본 실시형태는 도 4의 실시형태와 본질적으로 동일하다. 그러나, 본 실시형태에서, 상기 배기가스 수용부(3)는 각각 종방향 단부에 두 개의 배출구(33)를 구비한다. 따라서, 배기가스 수용부는 배기가스 수용부의 맞은편 종방향 단부에 두 개의 배출구 챔버(49)를 가지며, 이 사이에 하나의 혼합 챔버(48)와 두 개의 장치(42)를 갖는다. 그 외에는, 작동과 구성은 도 4의 실시형태와 동일하다. 도 7의 실시형태는, 예를 들어, 각각의 배출구(33)와 관련된 하나 이상의 터보차저(5)를 갖는, 예를 들어, 5 개의 실린더와 같이, 직렬의 다수의 실린더를 갖는 엔진에 특히 유용하다. 이러한 엔진은 또한 각각 배출구(33)와 터보차저(5) 사이의 두 개의 SCR 장치(19)를 가질 수 있다.
도 8(도 3과 결합하여 - 절단선)은 또 다른 실시형태를 도시한다. 본 실시형태는, 우회 배출구(39) 내에 SCR 우회 배출구(36)와 SCR 우회 밸브(37)가 추가된 것을 제외하고는, 도 4 및 도 6의 실시형태와 본질적으로 동일하다. 우회 배출구(39)는 혼합 구간(48)에 연결되고, SCR(19)을 우회하기 위해, 우회 도관(38)을 통해 터보차저(5)의 터빈(6)의 유입구에 직접 연결된다. 우회 배출구(36), 전자 제어 장치(50)의 제어 하의 우회 밸브(37), 및 우회 도관(38)은 배기가스가 SCR 장치를 우회하도록 한다. 이러한 우회 밸브(37)는 SCR(19)이 결합될 때 폐쇄된다. 일반적으로 SCR은 법률에 의해 요구되는 영역에서만 사용할 수 있다. SCR(19)이 사용되지 않을 때, 배기가스를 직접 터보차저(5)로 연결하는 것이 유익하다(적은 압력 손실, 낮은 연료 소비율, 등). SCR(19)이 결합될 때, 우회 밸브(37)를 천천히(1 시간 정도 동안) 폐쇄함으로써 SCR(19)을 천천히 예열시키는 것이 필요하다. 우회 배관은 접선방향으로 향한 배출구의 역할을 하며, 선회하는 배기가스가 흐름 방향의 최소한의 변화를 가지고 배기가스 수용부를 떠나도록 배치되고 구성된다. SCR가 결합되지 않았을 때, 배기가스 수용부로부터의 배기가스의 접선방향의 배출과 결합된 배기가스 수용부(3)로의 배기가스의 접선방향의 진입은 배기가스 수용부를 통과할 때 배기가스 내에서의 낮은 에너지 손실을 가능하게 한다. 따라서, 터보차저의 터빈을 위한 에너지의 양은 종래의 배기가스 수용부에서보다 높을 수 있다.
도 10 및 도 11은 대형 2-행정 디젤 엔진용 배기가스 수용부의 또 다른 실시형태를 도시한다. 본 실시형태는, 상기 배기가스 수용부(3)가 환원제를 혼합하기 위한 수단을 구비하지 않은 점에서 상기한 실시형태와는 다르지만, 다른 형태의 혼합 시스템이 포함될 수 있다. 본 실시형태에서, 배기가스 수용부(3)는, 상기한 실시형태와 같이, 각각의 배기 도관(35)을 통해 실린더(1)에 연결된 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진의 실린더(1)를 따라 배치된다. 각각의 배기 도관(35)은 배기가스 수용부(3) 내의 배기가스에서 와류를 유발하도록 실린더(1)에서 나오는 배기가스를 원통형 배기가스 수용부(3) 내로 접선방향으로 안내하도록 구성된다. 배기가스 수용부(3)는 에너지 손실을 최소화하도록 최적화되고, 배기가스 수용부(3) 내의 흐름에 어떠한 장애가 없으며, 특히 접선방향의 흐름 또는 접선방향 및 축방향, 즉 나선방향의 흐름을 방지하거나 방해하는 어떠한 장애가 없다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 배기가스 수용부 내부에서 축방향으로 배열된 원통형 튜브(40)가 있을 수 있지만, 접선방향 및/또는 축방향 흐름을 방해하는 모든 물체를 피해야 한다. 또한, 배출구(36)는 선회하는 배기가스가 나선형의 흐름 패턴에서 최소한의 에너지 손실을 갖고 배기가스 수용부를 떠나도록 접선방향으로 향한다. 배출구(36)는 터보차저(5)의 터빈(6)으로 이어지는 도관에 연결된다. 접선방향으로 향한 배출구(36)는, 배기가스 덕트로부터 배출구(36)로의 전체 흐름 패턴이 본질적으로 나선형이기 때문에, 접선방향의 배기 덕트에 의해 개시된 선회하는 배기가스가 흐름 방향의 최소한의 변화 및/또는 가능한 한 점진적인 변화를 가지고 배기가스 수용부(3)를 떠나도록 배치되고 구성된다. 따라서, 배기가스 수용부를 떠나는 배기가스 내의 에너지는 높으며, 배기가스 수용부가 사용된 엔진의 터보차지의 터빈에 더욱 많은 양의 에너지가 전달될 수 있다.
청구범위에서 사용되는 바와 같은 용어 "포함하는"는 다른 구성 요소 또는 단계를 배제하지 않는다. 청구범위에서 사용되는 바와 같은 용어 "하나의"는 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서 또는 기타 장치는 청구범위에 인용된 몇 가지 수단들의 기능을 수행할 것이다.
청구 범위에서 사용된 참조 번호는 범위를 제한하는 것을 해석되어서는 안 된다.
본 발명이 설명의 목적으로 상세하게 설명되었지만, 이러한 세부 사항은 오로지 그러한 목적을 위해서이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 기술 분야의 숙련자에 의해 변경될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 배기가스 재순환을 이용하는 대형 2-행정 엔진에서도 또한 실시될 수 있다.
1: 실린더 2: 과급 공기 수용부
3: 배기가스 수용부 4: 배기 밸브
5: 터보차저 6: 터빈
7: 제 2 배기 도관 8: 샤프트
9: 컴프레서 10: 공기 유입구
11: 과급 공기 도관 12: 인터쿨러
15: 체크 밸브 16: 송풍기
17: 전기 모터 18: 제 1 배기 도관
19: SCR 반응기 21: 분사 밸브
22: 공급 도관 23: 전자 제어 밸브
24: 펌프 25: 도관
26: 환원제 소스 28: 소음기
29: 제 3 배기 도관 32: NOx 및 O2 분석기 (센서)
33: 배출구 35: 배기 덕트
36: SCR 우회 배출구 37: SCR 우회 밸브
38: 우회 도관 39: 우회 배출구
40: 튜브 42: 혼합 장치
43: 크로스헤드 45: 엔진 프레임
47: 축방향 덕트 48: 혼합 구간
49: 배출구 구간 50: 전자 제어 장치
51: 피스톤 52: 크랭크축

Claims (13)

  1. 크로스헤드(53)를 구비한 단류식(uniflow type) 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진에 있어서, 상기 엔진은,
    직렬의 다수의 실린더(1),
    배기가스에 의해 구동되는 터빈(6) 및 엔진 실린더(1)에 과급 공기를 공급하는 터빈(6)에 의해 구동되는 컴프레서(9)를 구비한 터보차저(5),
    상기 실린더(1)를 따라 연장되고 각각의 배기 덕트(35)를 통해 실린더(1)에 연결된 길다란 원통형 배기가스 수용부(3), 상기 배기 덕트(35)는 배기가스 수용부(3) 내의 배기가스에 와류(swirl)를 유발하도록 실린더(1)에서 나오는 배기가스를 원통형 배기가스 수용부(3) 내로 접선방향으로 안내하고,
    내부에서 중앙의 축방향 덕트(47) 주위에 배치된 다수의 날개(43)를 구비하는 장치(42),
    상기 장치(42)는 배기가스 덕트(35)의 하류 위치에서 상기 배기가스 수용부(3) 내에 배치되고, 및
    상기 장치(42)는 배기가스 수용부(3)를 종방향으로, 상기 배기가스 덕트(35)가 위치한 장치(42)의 종방향 면에서의 혼합 구간(48)과 장치(42)의 다른 종방향 면에서의 배출구 구간(49)으로 분할하고,
    상기 배출구 구간(49)은 상기 배기가스 수용부 외부의 선택적 촉매 환원 반응기(19)의 유입구와 연결되는 배출구(33)를 포함하고,
    상기 선택적 촉매 환원 반응기의 배출구는 터보차저(5)의 터빈(6)의 유입구와 연결되고,
    상기 장치(42)는 선회하는 배기가스가 혼합 구간(48)으로부터 배출구 구간(49)으로 향하는 도중 상기 날개(43)를 따라 흐르도록 배열되고,
    상기 장치(42)는 상기 혼합 구간으로부터 상기 배출구 구간으로 통과하는 배기가스가 날개(43)를 통과하며 와류를 잃고 압력을 얻을 수 있도록 구성되고, 상기 압력 이득은 상기 날개(43)를 따라 통과한 배기가스의 일부가 상기 축방향 덕트(47)를 통해 상기 배출구 구간으로부터 상기 혼합 구간으로 역류하도록 하여, 상기 날개(43)를 통과한 배기가스의 다른 부분이 상기 배출구(33)를 통해 상기 배출구 구간으로부터 상기 외부의 선택적 촉매 환원 반응기(19)로 흐르고,
    환원제 유입 지점에서 배기가스에 첨가되는 환원제의 소스(26)를 포함하며, 상기 환원제 유입 지점은 상기 축방향 덕트(47) 내에 위치되어, 환원제가 배출구 구간(49)으로부터 혼합 구간(48)으로 역류하는 배기가스의 일부와 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    축방향 덕트(47)를 통해 역류하고, 환원제가 첨가된 상기 배기가스는 상기 혼합 구간(48) 내의 선회하는 배기가스와 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 축방향 덕트(47)는 혼합 구간 내로 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 엔진.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 축방향 덕트는 혼합 구간(48) 내로 연장된 동심 튜브(40)의 일부이고, 상기 동심 튜브(40) 주위에서 배기가스가 선회하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 동심 튜브(40) 내의 배기가스의 흐름은 비선회(non-swirling)하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 날개(43)는 상기 덕트(47)로부터 상기 배기가스 수용부(3)의 내벽으로 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 엔진.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 날개는 곡선의 상류 구간과 직선의 하류 구간을 갖는 것을 특징으로 하는 엔진.
  8. 제 1 항에 있어서,
    선회하는 배기가스는 날개(43)를 통과하며 와류를 잃고 압력을 얻도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진.
  9. 제 1 항에 있어서,
    직렬의 두 개 이상의 배기가스 수용부(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 수용부(3)는 터보차저(5)의 터빈(6)에 연결되는 우회 도관(38)에 혼합 구간(48)을 연결하는 우회 배출구(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  11. 크로스헤드(53)를 구비한 단류식 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진용 배기가스 수용부(3)에 있어서, 상기 배기가스 수용부(3)는,
    배기가스 수용부(3) 내에서 배기가스 내에 와류를 유발하도록 엔진의 실린더(1)로부터 접선방향으로 배기가스를 받아드리기 위해 배기가스 수용부(3)의 일부 길이를 따라 분포된 각각의 개구부를 수용하는 길다란 원통형 배기가스 수용부(3),
    내부에서 중앙의 축방향 덕트(47) 주위에 배치된 다수의 날개(43)를 구비하는 장치(42),
    상기 장치(42)는 개구부의 하류 위치에서 상기 배기가스 수용부(3) 내에 배치되고, 및
    상기 장치(42)는 배기가스 수용부(3)를 종방향으로, 상기 배기가스 덕트(35)가 위치한 장치(42)의 종방향 면에서의 혼합 구간(48)과 장치(42)의 다른 종방향 면에서의 배출구 구간(49)으로 분할하고,
    상기 배출구 구간(49)은 배기가스 수용부 외부의 배출구(33)를 포함하고,
    상기 장치(42)는 선회하는 배기가스가 혼합 구간(48)으로부터 배출구 구간(49)으로 향하는 도중 상기 날개(43)를 따라 흐르도록 배열되고,
    상기 장치(42)는 상기 혼합 구간으로부터 상기 배출구 구간으로 통과하는 배기가스가 날개(43)를 통과하며 와류를 잃고 압력을 얻을 수 있도록 구성되고, 상기 압력 이득은 상기 날개(43)를 따라 통과한 배기가스의 일부가 상기 축방향 덕트(47)를 통해 상기 배출구 구간으로부터 상기 혼합 구간으로 역류하도록 하여, 상기 날개(43)를 통과한 배기가스의 다른 부분이 상기 배출구(33)를 통해 상기 배출구 구간으로부터 흐르고,
    환원제 유입 지점을 포함하며, 상기 환원제 유입 지점은 상기 축방향 덕트(47) 내에 위치되어, 환원제가 배출구 구간(49)으로부터 혼합 구간(48)으로 역류하는 배기가스와 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 배기가스 수용부(3).
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