KR101395864B1 - 복수의 배기 처리 장치를 가진 배기 시스템 - Google Patents

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Abstract

복수의 연소실을 가지는 엔진의 배기 시스템에 관한 것이다. 배기 시스템은 상기 연소실들 중 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는 제 1 배기 처리 장치를 포함한다. 배기 시스템은 또한 상기 연소실들 중 다른 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는 제 2 배기 처리 장치도 포함한다. 제 2 배기 처리 장치는 또한 제 1 배기 처리 장치의 상류 단부와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는다.

Description

복수의 배기 처리 장치를 가진 배기 시스템{EXHAUST SYSTEM WITH PLURAL EMISSION TREATMENT DEVICES}
본 개시는 배기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 배기 처리 장치를 가진 배기 시스템에 관한 것이다.
이 단락에서의 서술은 단지 본 개시와 관련된 배경기술을 제공하며, 선행 기술을 구성하지 않는다.
배기 처리 장치를 가진 엔진을 위한 배기 시스템을 제공하는 것이 알려져 았있다. 예를 들어, 엔진은 디젤 미립자 필터 (DPF, diesel particulate filter), 디젤 산화 촉매 (DOC, diesel oxidation catalyst), 선택적 촉매 환원 (SCR, selective catalytic reduction)장치, 및/또는 세 방향 촉매(Three way catalyst)를 갖춘 배기 시스템을 포함한다. 이런 배기 처리 장치는 배기 가스와 함께 흐르는 바람직하지 않은 물질의 양을 감소시킨다.
더 상세하게는, 디젤 미립자 필터는 일반적으로 엔진의 연소실에 흐르는 배기가스를 받아들이고 배기가스 내에 포함된 그을음을 모은다. 주기적으로 디젤 미립자 필터는 모아진 그을음을 감소시키고 제거하기 위한 재생이라 불리는 과정을 수행한다. 재생 과정은 수동적으로(상기 필터에 더해진 촉매를 사용하면서) 또는 적극적으로(배기 온도를 증가시키기 위한 엔진을 제어하는 것, 배기 온도를 증가시키는 연료 버너를 사용하는 것, 배기 흐름속에 연료를 분사하는 것에 의해) 행해질 수 있다.
일반적으로, 엔진은 복수의 연소실을 포함하고 각 연소실부터 나오는 배기가스는 매니폴더로 흐른다. 매니폴더는 단일의 배기 처리 장치로 혼합된 배기 가스의 흐름을 안내해 준다. 그러나, 이런 배치에서, 상당한 양의 입력 에너지가 배기 온도를 증가시키기 위해 필요하다. 또한, 상대적으로 큰 배기 처리 장치도 필요하다. 따라서 배기 처리 장치를 위해 차량의 내부에 충분한 공간을 제공해야 하는 어려움이 있다.
또 다른 구성에서, 배기 시스템은 복수의 배기 처리 장치를 포함한다. 각각의 배기 처리 장치는 분리된 연소실과 유체가 흐를 수 있도록 연결되어 있다. 엄밀한 의미에서, 각각의 연소실로부터 나오는 배기가스는 다른 배기 처리 장치로 각기 흐른다. 그러나, 이런 시스템의 형태는 상대적으로 복잡하고, 수많은 구성요소를 포함하며 상대적으로 비용이 많이 들 수 있다.
차량 내의 공간을 많이 차지 않는 크기의 배기 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
배기 시스템의 구성요소는 상대적으로 단순하며, 제작하는데 비용이 덜 드는 배기 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
배기 시스템의 배기 처리 과정이 선행 배기 시스템보다 더 효율적인 재생과정을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
복수의 연소실을 가진 엔진의 배기 시스템은 연소실들 중 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 1 배기 처리 장치를 포함한다. 게다가 상기 배기 시스템은 상기 연소실들 중 다른 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 2 배기 처리 장치를 포함한다. 상기 제 2 배기 처리 장치는 또한 상기 제 1 배기 처리 장치의 하류의 단부와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는다.
또한, 복수의 연소실를 가진 엔진의 배기 시스템은 상류 단부와 하류 단부를 가지는 제 1 배기 처리 장치를 포함한다. 게다가, 상기 배기 시스템은 상류 단부와 하류 단부를 가지는 제 2 배기 처리 장치를 포함한다. 또한, 상기 배기 시스템은 상기 연소실들 중 적어도 하나 및 상기 제 1 배기 처리 장치의 하류 단부와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 상기 제 1 배기 통로를 포함한다. 게다가, 상기 배기 시스템은 연소실들 중 다른 적어도 하나 및 상기 제 2 배기 처리 장치의 상류 단부와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 제 2 배기 통로를 포함한다. 중간의 통로는 상기 제 1 배기 처리 장치의 하류 단부 및 상기 제 2 배기 처리 장치의 상류 단부와 유체 연통하게 제공되었으며, 상기 제 2 배기 처리 장치는 상기 제 1 배기 처리 장치 및 상기 연소실들 중 다른 적어도 하나로부터 배기 가스를 받는다.
게다가, 제 1 그룹과 제 2 그룹으로 배열된 복수의 연소실을 가지는 엔진의 배기 시스템은 상기 제 1 그룹의 연소실들 중 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는 제 1 배기 처리 장치와 상기 제 1 그룹의 연소실들 중 다른 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는 제 2 배기 처리 장치를 가지는 제 1 그룹의 배기 처리 장치를 포함한다. 상기 제 2 배기 처리 장치는 또한 상기 제 1 배기 처리 장치의 하류 단부와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는다. 게다가 상기 배기 시스템은 상기 제2그룹의 연소실들 중 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는 제 3 배기 처리 장치와, 상기 제 2 그룹의 연소실들 중 다른 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는 제 4 배기 처리 장치를 가지는 제 2 그룹의 배기 처리 장치를 포함한다. 상기 제 4 배기 처리 장치는 또한 상기 제 3 배기 처리 장치의 하류 단부와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는다.
본 개시의 응용 영역은 이하에서 제공되는 상세한 설명에 의하여 더 명확해질 것이다. 본 개시의 상세한 설명과 특정 실시예들은 단지 하나의 예시로 제공될 뿐, 본 개시의 범위를 한정하는 의도가 아닌 것으로 이해되어야 한다.
배기 시스템은 선행 시스템보다 더 효율적이고 덜 복잡하며, 비용이 덜 든다 그리고 차량의 배기 시스템의 구성요소의 위치가 선행 시스템보다 더 다양하다.
차량 내에 배기 시스템의 구성요소를 위치시키는 것은 각각의 배기 처리 장치들이 작고 구별된 구성요소이기 때문에 단일의 큰 배기 처리 장치를 가지는 선행 기술의 배기 시스템보다 쉽다.
배기 시스템은 선행 배기 시스템과 비교하여 더 효율적인 재생 과정을 이끈다.
복수의 배기 처리 장치의 재생 과정을 제어하는 제어로직을 포함하는 배기 시스템의 구성요소는 상대적으로 단순하며, 제작하는데 비용이 덜 든다.
여기에 도시된 도면들은 단지 예시 목적으로 제공되며, 본 발명의 범위를 한정하려 하는 것은 아니다.
도 1은 배기 시스템의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 배기 시스템의 배기 처리 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 배기 시스템의 다른 일실시예를 나타낸 개략도이다.
도 4는 배기 시스템의 또다른 일실시예를 나타낸 개략도이다.
이하의 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 개시와 응용 또는 사용에 대한 제한으로 의도되지 않는다. 도면, 해당 참조 번호 표시 또는 해당 부품과 기능들을 통하여 전체적으로 이해되어야 한다.
도 1을 참조하면 엔진(12)의 배기 시스템(10)이 도시되어 있다. 배기 시스템(10)과 엔진(12)은 차량에 장착된다. 엔진(12)은 차량을 이동시키기 위한 토크를 발생시킨다. 아래 더 상세히 기술될 것이지만, 배기 시스템(10)은 엔진(12)으로부터 배기가스를 받고 외부의 대기( 도 1의 ATM로 표시) 중으로 흐르기 전에 그 배기가스를 처리한다.
엔진(12)은 복수의 연소실(14a, 14b, 14c)을 포함한다. 도시된 실시예에서 엔진(12)은 제 1 연소실(14a) , 제 2 연소실(14b), 그리고 제 3 연소실(14c)을 포함한다. 그러나, 엔진(12)은 본 개시의 범위를 벗어남 없이 다른 수의 연소실들(14a, 14b, 14c)을 포함할 수 있을 것이다.
일실시예에서, 엔진(12)은 디젤 엔진이다. 그러나 엔진(12)은 본 개시의 범위를 벗어남 없이 어떤 적절한 유형이 될 수 있을 것이다. 작동 동안, 연료/공기 혼합은 연소실들(14a, 14b, 14c)로 유입되고 연료/공기 혼합은 점화된다. 점화는 출력 샤프트를 움직이게 하는 피스톤(도시되지 않음)을 작동시킨다. 출력 샤프트의 회전은 궁극적으로 차량을 움직이게 하는 하나 또는 그 이상의 휠(도시되지 않음)을 작동시킨다. 배기 가스, 그을음, 미립자 그리고 다른 물질들 (통칭하여 “배기가스”로 언급)은 연소실들(14a, 14b, 14c)내의 연소 생성물이다. 그리고 배기가스는 배기 시스템(10)을 통하여 흐른다. 배기 시스템(10)은 외부의 대기로 흐르기 전에 배기가스를 처리한다.
도1에 도시된 것처럼, 배기 시스템(10)은 복수의 배기 처리장치(16a, 16b,16c, 이하 "ETD")를 포함한다. 도시된 실시예에서, 배기 시스템(10)은 제 1 ETD(16a), 제 2 ETD(16b) 그리고 제 3 ETD(16c)를 포함한다.
제 1 ETD, 제 2 ETD, 제 3 ETD(16a, 16b, 16c)은 배기가스가 외부 대기로 흐르기 전에 배기가스 내의 바람직하지 않은 물질들을 감소시키는데 사용할 수 있는 임의의 적절한 장치를 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 일실시예에서 ETD들(16a, 16b, 16c)은 디젤 미립자 필터(이하, "DPF"), 디젤 산화 촉매 (이하,"DOC"), 선택적 촉매 환원 장치(이하, "SCR" device), 세 방향 촉매(이하,"TWC") 그리고 점화 버너를 포함한다. 도시된 실시예에서, 예를 들어, 제 1 ETD(16a)는 DPF(18a) 그리고 DOC(20)를 포함한다. 제 1 ETD(16a)의 DPF(18a)는 배기가스가 DPF(18a)를 통해 흐를 때 그을음을 모으고 DPF(18a)는 그을음을 감소시키기 위해 재생 과정을 수행한다. 제 1 ETD(16a)의 DOC(20)는 DPF(18a)의 재생 과정을 작동시키기 위해 사용하는 촉매이다. 게다가, 제 2 ETD(16b)는 DPF(18b)를 포함하고 제 3 ETD(16c)는 DPF(18c)를 포함한다.
일반적으로 제 1 ETD(16a)는 연소실들(14a, 14b, 14c) 중 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는다. 또한, 제 2 ETD(16b)는 연소실들(14a, 14b, 14c) 중 다른 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는다. 그리고 제 2 ETD(16b)는 또한 제 1 ETD(16b)와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받는다. 게다가, 제 3 ETD(16c)는 연소실들( 14a, 14b, 14c) 중 다른 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되어 이로부터 배기가스를 받으며, 제 3 ETD(16c)는 제 1 ETD(16a)및 제 2 ETD(16b)와 유체 연통( fluid communication)하게 제공되어 각각으로부터 배기 가스를 받는다. 따라서, 배기 시스템(10)은 선행 시스템보다 더 효율적이고 덜 복잡하며, 비용이 덜 든다. 그리고 차량의 배기 시스템(10)의 구성요소의 위치가 선행 시스템보다 더 다양하다.
더 구체적으로, 각 ETD(16a, 16b, 16c)는 상류 단부(22)와 하류 단부(24)를 포함한다. 배기 시스템(10)은 또한 제 1 ETD(16a)의 상류 단부(22) 및 연소실들(14a, 14b, 14c) 중 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 제 1 배기 통로(26a)를 포함한다. 게다가, 배기 시스템(10)은 제 2 ETD(16b)의 상류 단부(22) 및 연소실들 (14a, 14b, 14c) 중 다른 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 제 2 배기 통로(26b)를 포함한다. 더욱, 배기 시스템(10)은 제 3 ETD(16c)의 상류 단부(22) 및 연소실들(14a, 14b, 14c) 중 다른 적어도 하나와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 제 3 배기 통로(26c)를 포함한다. 일실시예에서 도시된 것처럼, 예를 들어, 제 1 배기 통로(26a)는 제 1 연소실(14a) 및 제 1 ETD(16a)의 상류 단부(22)와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되고 제 2 배기 통로(26b)는 제 2 연소실(14b) 및 제 2 ETD(16b)의 상류 단부(22)와 유체 연통(fluid communication)하게 제공된다. 그리고 제 3 배기 통로(26c)는 제 3 연소실(14c) 및 제 3 ETD(16c)의 상류 단부(22)와 유체 연통(fluid communication)하게 제공된다.
게다가, 배기 시스템(10)은 제 1 ETD(16a)의 하류 단부(24) 및 제 2 ETD(16b)의 상류 단부(22)와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 제 1 중간 통로(28a)를 포함한다. 배기 시스템(10)은 게다가 제 2 ETD(16b)의 하류 단부(24) 및 제 3 ETD(16c)의 상류 단부(22)와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 제 2 중간 통로(28b)를 포함한다. 게다가, 배기 시스템(10)은 제 3 ETD(16c)의 하류 단부(24)와 유체 연통(fluid communication)하게 제공되는 배기관(tailpipe,30)을 포함한다.
제 1 중간 통로(28a)와 제 2 배기 통로(28b)는 임의의 적절한 방법으로 제 2 ETD(16b)와 유체가 흐를 수 있도록 연결될 수 있다. 예를 들어 제 1 중간 통로(28a)와 제 2 배기 통로(28b)는 제 2 ETD(16b)에 각기 연결될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 1 중간 통로(28a)와 제 3 배기 통로(26b)는 매니폴더에 연결될 수 있다. 상기 매니폴더는 각각의 배기 흐름을 합치고, 제 2 ETD(16b) 내로 전체 흐름을 보낸다. 또한, 제 2 중간 통로(28b)와 제 3 배기 통로(26b)는 매니폴더 또는 그 외를 통해서 각각 제 3 ETD(16c)에 유체가 흐를 수 있도록 연결된다.
도 2는 배기 시스템의 구성요소 사이의 상호연결을 도시하고 있다. 구체적으로, 도 2는 제 1 배기 통로(26a), 제 1 ETD(16a) 그리고 제 1 중간 통로(28a)의 일부를 도시하고 있다. 그러나, 배기 시스템(10)의 다른 구성요소도 상당히 유사할 수 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 배기 통로(26a), 제 1 ETD(16a) 그리고 제 1 중간 통로(28a) 모두는 공유축(A)을 공유하고 있다. 그러나 이들 구성들의 축(A)은 곡선으로 이루어질 수 있을 것이다.
도시된 것처럼, 제 1 배기 통로(26a)는 파이프(32)와, 파이프(32)와 제 1 ETD(16a)의 상류 단부(22)를 유체가 흐를 수 있도록 연결한 전이 부재(transition member, 34)를 포함한다. 일실시예에서, 파이브(32)와 전이 부재(transition member, 34)는 축(A)에 수직한 단면이 원형이다. 파이프(32)는 대체로 일정한 단면적을 가진다. 전이 부재(transition member, 34)는 파이프(32)로부터 제 1 ETD(16a)로 갈수록 단면적이 증가하는 원추형을 가진다. 게다가, 제 1 중간 통로(28a)는 파이프(36)와, 파이프(36)와 제 1 ETD(16a)의 하류 단부(24)를 유체가 흐를 수 있도록 연결하는 전이 부재(transition member, 38)를 포함한다. 일실시예에서, 파이프(36)와 전이 부재(transition member, 38)는 제 1 중간통로(28a)의 축(A)에 수직한 단면이 원형이다. 파이프(36)는 대체로 일정한 단면적을 가진다. 전이 부재(transition member, 38)는 제 1 ETD(16a)로부터 파이프(36)로 갈수록 단면적이 줄어드는 원추형을 가진다.
게다가, 제 1 ETD(16a)는 제 1 ETD(16a)의 축(A)에 수직한 평면을 가진 단면적(SA1)을 가진다. 도시된 실시예에서, 제 1 ETD(16a)의 단면적(SA1)은 대체로 제 1 ETD(16a)의 축 길이 방향을 따라 일정하다. 도시된 것처럼, 도 1에서, 제 2 ETD와 제 3 ETD (16b, 16c)은 각각 단면적(SA1,SA2)을 가진다.
엔진(12) 작동 동안, 배기가스는 제 1 연소실(14a)로부터 제 1 배기 통로(26a)를 통해, 제 1 ETD(16a)를 통해, 제 1 중간 통로(28a)를 통해, 제 2 ETD(16b)를 통해, 제 2 중간 통로(28b)를 통해, 제 3 ETD(16c)를 통해, 그리고 배기관(30)을 통해, 대기까지 흐른다. 게다가, 제 2 연소실(14b)로부터 나온 배기가스는 제 2 배기 통로(26b)를 통해, 제 2 ETD(16b)를 통해, 제 2 중간 통로(28b)를 통해, 제 3 ETD(16c)를 통해, 그리고 배기관(30)을 통해 대기까지 흐른다. 또한, 배기가스는 제 3 연소실(14c)로부터 제 3 배기 통로(26c)를 통해. 제 3 ETD(16c)를 통해, 그리고 배기관(tailpipe, 30)을 통해 대기까지 흐른다.
도시된 실시예에서, 제 2 ETD(16b)의 단면적 (SA2)은 제 1 ETD(16a)의 단면적 (SA1)보다 크고, 제 3 ETD(16c)의 단면적 (SA3)은 제 2 ETD(16b)의 단면적 (SA2)보다 크다. (즉, SA3> SA2> SA1) 그러므로 ETD들(16a, 16b, 16c) 각각의 압력 강하는 거의 동일하다. 더 구체적으로, 제 2 ETD(16b)의 압력 강하는 제 1 연소실과 제 2 연소실(14a,14b) 모두로부터 배기가스를 받음에도 불구하고 제 1 ETD(16a)의 압력 강하와 거의 동일하다. 왜냐하면, 제 2 ETD(16b)는 제 1 ETD(16a)보다 더 큰 단면적을 가지기 때문이다. 또한, 제 3 ETD(16c)의 압력 강하는 각각의 연소실(14a, 14b, 14c)로부터 배기가스를 받음에도 불구하고 다른 ETD들(16a, 16b)의 압력 강하와 거의 동일하다. 왜냐하면 제 3 ETD(16c)는 제 1 또는 제 2 ETD(16a, 16b)보다 더 큰 단면적을 가지기 때문이다. 따라서, 배기 시스템(10)을 통한 흐름은 거의 균일하다.
그러므로, 연소실(14a, 14b,14c)로부터 나오는 배기가스는 ETD들(16a, 16b, 16c)에 의해 처리된다. 따라서 연소의 바람직하지 않은 생성물들은 대기로 빠져나가기 전에 감소된다. 또한, 배기시스템의 새로운 배치 덕분에 제 1 ETD(16a)에서 재생 과정에 사용된 에너지는 제 2 ETD와 제 3 ETD(16b,16c)의 재생 과정을 위하여 제 2 ETD(16b)와 제 3 ETD(16c)로 이전된다. 그리고 제 2 ETD(16b)에서 재생 과정에 사용된 에너지는 제 3 ETD(16c)를 재생 과정을 위해 제 3 ETD(16c)로 이전된다. 달리 말하면, 제 1 ETD(즉, 상류 ETD,16a)에서 재생 과정의 에너지 출력은 제 2 ETD, 제 3 ETD(즉, 하류 ETD들, 16b, 16c)의 재생 과정을 활성화하기 위해 사용되고 제 2 ETD(즉, 상류ETD, 16b)에서 재생 과정의 에너지는 제 3 ETD(즉, 하류 ETD, 16c)의 재생 과정을 활성화하기 위해 사용된다. 그래서, 배기 시스템(10)은 선행 배기 시스템과 비교하여 더 효율적인 재생 과정을 이끈다.
게다가, 차량 내에 배기 시스템(10)의 구성요소를 위치시키는 것은 단일의 큰 ETD를 가지는 선행 기술의 시스템보다 쉽다. 왜냐하면 각각의 ETD들(16a, 16b, 16c)은 더 작고 구별된 구성요소이기 때문이다. 또한, ETD들(16a, 16b, 16c)의 재생 과정을 제어하는 제어로직을 포함하는 배기 시스템(10)의 구성요소는 상대적으로 단순하며, 제작하는데 비용이 덜 든다.
일실시예에서, 각 연소실들(14a, 14b, 14c)은 거의 12 리터의 용량을 가지며, 1,000 rpm에서 2 피크의 흡입비(aspiration ratio)를 가져 연소실 당 질량 유동 비율이 약 900 kg/hr에서 배기 출력이 나온다. 배기 시스템(10)의 파이프(32)는 약 6 인치의 지름을 가진다. 전이 부재(transition member, 34)는 원뿔형상이며, 약 4 인치의 길이를 가진다. ETD들(16a, 16b, 16c)은 200cpsi 탄화규소의 벽을 포함한다. 제 1 ETD(16a)는 약 8.2 리터의 부피를 위해 약 8인치의 지름과 약 10 인치의 길이를 가진다. 제 2 ETD(16b)는 약 12.5리터의 부피를 위해 약 10인치의 지름과 약 12인치의 길이를 가진다. 제 3 ETD(16c)는 약 22.2 리터의 부피를 가지기 위해 약 12 인치의 지름과 약 12인치의 길이를 가진다. 게다가, 배기 가스는 약 150°C의 온도를 가진다. 따라서, ETD들(16a,16b,16c)이 거의 그을음이 존재하지 않을 때, 제 1 ETD(16a)의 압력 강하는 약 3.4kPa이고, 제 2 ETD(16b)의 압력 강하는 약 5.4kPa이고 그리고 제 3 ETD(16c)의 압력 강하는 거의 6.5kPa이다. 또한, ETD들(16a, 16b, 16c)은 각각 시간당 약 66그램의 그을음을 모으고 매시간 재생된다. 따라서, ETD들(16a, 16b, 16c)은 그을음을 가질 때, 제 1 ETD(16a)의 압력 강하는 약 18.8kPa이고, 제 2 ETD(16b)의 압력 강하는 약 16.4kPa이며 그리고 제 3 ETD(16c)의 압력 강하는 거의 15.7kPa이다. 그러므로, 각각 ETD(16a, 16b, 16c)의 압력 강하는 엔진(12)의 작동 동안 거의 동일하다.
도 3을 참조하면, 배기 시스템(110)의 또 다른 일실시예를 보여준다. 배기 시스템(110)의 구성요소는 아래 기술한 것을 제외하고는 도 1의 실시예의 구성요소와 거의 비슷하다. 도 3의 실시예의 구성요소는 100이 증가된 해당 참조 번호와 동일시된다.
도 3의 실시예에서, 도 1의 실시예와 다르게 제 1 ETD, 제 2 ETD, 제 3 ETD(116a, 116b, 116c)은 각각 DOC(120)와 DOF(118)를 모두 포함한다. 도 1 에서는 제 1 ETD(16a)에서만 DOC(120)와 DPF(118)를 포함한다. 따라서, 도 3의 실시예에서 배기가스는 DOC(120)와 DPF(118)에 의해 각각의 ETD(116a, 116b, 116c)에서 처리된다.,
도 4에서 참고하면, 다른 실시예는 보여준다. 배기 시스템(210)의 구성요소는 아래 기술된 것을 제외하고는 도 1의 실시예의 구성요소와 거의 비슷하다. 도 4의 실시예의 구성요소는 200이 증가된 해당 참조 번호와 동일시된다.
도 4의 실시예에서 엔진(212)은 12개의 연소실(214a - 214l)을 포함한다. 연소실(214a - 2141)의 증가된 수 덕택에 엔진(212)은 기관차와 같은 중부하 차량에 이용될 수 있다. 그러나, 엔진(212)은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 임의의 적합한 차량에 이용될 수 있을 것이다.
연소실들(214a - 2141)은 제 1 그룹 (215a), 제 2 그룹(215b), 제 3 그룹 (215c) 그리고 제 4 그룹 (215d)를 포함하는 복수의 그룹으로 배열된다. 도시된 실시예에서, 제 1 그룹(215a)은 세 개의 연소실(214a, 214b, 214c)과 도 1과 도 3에 도시된 형태의 배기 시스템(210a)을 포함한다. 제 2 그룹 (215b)은 세 개의 연소실(214d, 214e, 214f)과 도 1과 도 2에 도시된 형태의 배기 시스템(210b)을 가진다. 제 3 그룹(215c)은 세 개의 연소실(214g, 214h, 214i)과 도 1과 도 3에 도시된 형태의 배기 시스템(210c)을 포함한다. 뿐만 아니라, 제 4 그룹(215d)은 세 개의 연소실(214j, 214k, 214l)과 도 1과 도 3에 도시된 형태의 배기 시스템(210d)을 포함한다.
따라서, 제 1 배기 시스템(210a)에서 연소실(214a)로부터 나오는 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 1 ETD(216a), 제 2 ETD(216b) 그리고 제 3 ETD(216c)를 통해 흐른다. 연소실(214b)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 2 ETD(216b)와 제 3 ETD(216c)를 통해 흐른다. 뿐만 아니라, 연소실(214c)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 3 ETD(216c)를 통해 흐른다. 그러므로 도 1과 도 3의 실시예처럼, 배기 시스템(210a)은 특히 모든 연소실로부터 배기가스를 받는 단일의 큰 ETD를 포함한 배기 시스템과 비교하면 더 효율적인 재생 과정과 배기가스 속에 바람직하지 않은 물질의 감소를 이끈다.
또한, 배기 시스템(210b)에서 연소실(214d)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 1 ETD(216d), 제 2 ETD(216e) 그리고 제 3 ETD(216f)를 통해 흐른다. 연소실(214e)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 2 ETD(216e)와 제 3 ETD(216f)를 통해 흐른다. 연소실(214f)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 3 ETD(216f)를 통해 흐른다.
배기 시스템(210c)에서 연소실(214g)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 1 ETD(216g), 제 2 ETD(216h) 그리고 제 3 ETD(216i)를 통해 흐른다. 연소실(214h)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 2 ETD(216h)와 제 3 ETD(216i)를 통해 흐른다. 연소실(214i)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 3 ETD(216i)를 통해 흐른다.
뿐만 아니라, 배기 시스템(210d)에서 연소실(214j)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 1 ETD(21 16j), 제 2 ETD(216k) 그리고 제 3 ETD(216l)를 통해 흐른다. 연소실(214k)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 2 ETD(216k)와 제 3 ETD(216l)를 통해 흐른다. 연소실(214l)로부터 나온 배기가스는 대기로 방출되기 전에 제 3 ETD(216l)를 통해 흐른다.
ETD들(216a-216l)은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 임의의 적절한 방식으로 하나 또는 그 이상의 연소실(214a-214l)과 유체가 흐를 수 있도록 연결될 수 있을 것이다. 배기 시스템(210a-210d)은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 임의의 적절한 수의 ETD를 포함할 수 있다.
게다가, 앞선 논의는 본 개시의 단지 바람직한 실시예를 개시하고 기술한다.
기술내에서 전문적인 것은 논의 그리고 해당 도면과 청구항으로부터 손쉽게 인식할 수 있을 것이다. 다양한 변화, 수정 그리고 다양성은 아래의 청구항에서 정의된 본 개시의 범위와 기술적 사상을 벗어남 없이 그 안에서 이루어질 수 있다.
12, 112, 212 엔진
14(14a,14b,14c), 114(114a,114b,114c), 214(214a-214l) 연소실
16(16a,16b,16c), 116(116a,116b,116c), 216(216a-216l) 배기처리장치(ETD)
26(26a,26b,26c), 126(126a,126b,126c) 배기 통로
28(28a,28b), 128(128a,128b) 중간 통로
18(18a,18b,18c), 118 디젤 미립자 필터(DPF)
20, 120 디젤 산화 촉매
22 상류 단부 24 하류 단부
32, 36 파이프 34, 38 전이 부재

Claims (15)

  1. 복수의 연소실을 가진 엔진의 배기 시스템에 있어서,
    상기 연소실들 중 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 1 배기 처리 장치;
    상기 연소실들 중 다른 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 2 배기 처리 장치를 포함하되,
    상기 제 2 배기 처리 장치는 또한 상기 제 1 배기 처리 장치의 하류 단부와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치와 상기 제 2 배기 처리 장치는 단면적을 가지며,
    상기 제 2 배기 처리 장치의 단면적이 상기 제 1 배기 처리 장치의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치와 상기 제 2 배기 처리 장치는 디젤 미립자 필터(DPF), 디젤 산화 촉매(DOC), 선택적 촉매 환원 장치(SCR), 세 방향 촉매 (Three way catalyst) 그리고 점화 버너 (Ignition burner) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치와 상기 제 2 배기 처리 장치는 각각 디젤 산화 촉매(DOC)와 디젤 미립자 필터(DPF)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치는 디젤 산화 촉매(DOC)와 디젤 미립자 필터(DPF)를 모두 포함하고, 상기 제 2 배기 처리 장치는 디젤 미립자 필터(DPF)만 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  6. 복수의 연소실을 가진 엔진의 배기시스템에 있어서,
    상류 단부와 하류 단부를 가지는 제 1 배기 처리 장치;
    상류 단부와 하류 단부를 가지는 제 2 배기 처리 장치;
    상기 연소실들 중 적어도 하나 및 상기 제 1 배기 처리 장치의 상류 단부와 유체 연통하게 제공되는 제 1 배기 통로;
    상기 연소실들 중 다른 적어도 하나 및 상기 제 2 배기 처리 장치의 상류 단부와 유체 연통하게 제공되는 제 2 배기 통로;
    상기 제 1 배기 처리 장치의 하류 단부 및 상기 제 2 배기 처리 장치의 상류 단부와 유체 연통하게 제공되는 중간 통로로 이루어지되,
    상기 제 2 배기 처리 장치는 제 1 배기 처리 장치 및 상기 연소실들 중 다른 적어도 하나로부터 배기가스를 받는 것을 특징으로 하는 배기시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치와 상기 제 2 배기 처리 장치는 단면적을 가지며,
    상기 제 2 배기 처리 장치의 단면적이 상기 제 1 배기 처리 장치의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치와 상기 제 2 배기 처리 장치는 디젤 미립자 필터(DPF), 디젤 산화 촉매(DOC), 선택적 촉매 환원 장치(SCR), 세 방향 촉매 (Three way catalyst) 그리고 점화 버너 (Ignition burner) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치와 상기 제 2 배기 처리 장치가 디젤 산화 촉매(DOC)와 디젤 미립자 필터(DPF)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치가 디젤 산화 촉매(DOC)와 디젤 미립자 필터(DPF)를 모두 포함하고
    상기 제 2 배기 처리장치는 디젤 미립자 필터(DPF)만 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  11. 제 1 그룹과 제 2 그룹으로 배열된 복수의 연소실을 가진 엔진의 배기 시스템에 있어서,
    상기 제 1 그룹의 연소실들 중 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 1 배기 처리 장치; 및 상기 제 1 그룹의 연소실들 중 다른 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 2 배기 처리 장치;를 포함하되, 상기 제 2 배기 처리 장치는 또한 상기 제 1 배기 처리 장치의 하류 단부와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 1 그룹의 배기 처리 장치와,
    상기 제 2 그룹의 연소실들 중 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 3 배기 처리 장치; 및 상기 제 2 그룹의 연소실들 중 다른 적어도 하나와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 제 4 배기 처리 장치;를 포함하되, 상기 제 4 배기 처리 장치는 상기 제 3 배기 처리 장치의 하류 단부와 유체 연통하게 제공되어 이로부터 배기 가스를 받는 것을 특징으로 하는 제 2 그룹의 배기 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치, 상기 제 2 배기 처리 장치, 상기 제 3 배기 처리 장치 그리고 상기 제 4 배기 처리 장치는 단면적을 가지며,
    상기 제 2 배기 처리 장치의 단면적은 상기 제 1 배기 처리장치의 단면적보다 크고,
    상기 제 4 배기 처리 장치의 단면적은 상기 제 3 배기 처리 장치의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배기 시스템
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치, 상기 제 2 배기 처리 장치, 상기 제 3 배기 처리 장치 그리고 상기 제 4 배기 처리 장치는 디젤 미립자 필터(DPF), 디젤 산화 촉매(DOC), 선택적 촉매 환원 장치(SCR), 세 방향 촉매 (Three way catalyst) 그리고 점화 버너 (Ignition burner) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치, 상기 제 2 배기 처리 장치, 상기 제 3 배기 처리 장치 그리고 상기 제 4 배기 처리 장치는 각각 디젤 산화 촉매(DOC)와 디젤 미립자 필터(DPF)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 배기 처리 장치는 디젤 산화 촉매(DOC)와 디젤 미립자 필터(DPF)를 모두 포함하고
    상기 제 2 배기 처리 장치는 디젤 미립자 필터(DPF)만 포함하고
    상기 제 3 배기 처리 장치는 디젤 산화 촉매(DOC)와 디젤 미립자 필터(DPF)를 모두 포함하고
    상기 제 4 배기 처리 장치는 디젤 미립자 필터(DPF)만 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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