KR101517783B1

KR101517783B1 - Exhaust structure for recirculation of exhaust gas

Info

Publication number: KR101517783B1
Application number: KR1020090079267A
Authority: KR
Inventors: 양영덕
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2015-05-06
Also published as: KR20110021454A

Abstract

본 발명은, 냉각수 온도의 상승을 위해 배기가스의 일부가 냉각장치를 경유하도록 구성된 배기구조에 있어서, 엔진에서 발생된 배기가스를 이송하는 배기관; 투입구가 상기 배기관에 연결되고 배출구는 냉각장치로 연결되어 배기관 내에서 유동하는 배기가스의 일부가 냉각장치로 이송되는 인렛파이프; 투입구는 상기 냉각장치에 연결되고 배출구는 배기관에 연결되어 상기 냉각장치를 경유한 배기가스가 배기관 내로 유입되는 아웃렛파이프; 및 상기 아웃렛파이프의 배출구에서 이격되도록 배기관 내부에 설치된 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, there is provided an exhaust structure in which a part of exhaust gas is passed through a cooling device for raising a cooling water temperature, the exhaust structure comprising: an exhaust pipe for transferring exhaust gas generated in the engine; An inlet pipe connected to the exhaust pipe and connected to the exhaust pipe through a cooling device so that a part of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe is transferred to the cooling device; An inlet pipe connected to the cooling device, an outlet pipe connected to the exhaust pipe, and an exhaust pipe through which the exhaust gas flows into the exhaust pipe; And a blade installed inside the exhaust pipe so as to be spaced apart from the outlet of the outlet pipe.

냉각수, 배기가스, 배기관 Cooling water, exhaust gas, exhaust pipe

Description

[0001] EXHAUST STRUCTURE FOR RECIRCULATION OF EXHAUST GAS [0002]

본 발명은 배기가스의 재순환을 위한 배기구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스의 재순환 효율을 개량하여 성능을 더욱 향상시킨 '배기가스의 재순환을 위한 배기구조'에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust structure for recirculating an exhaust gas, and more particularly, to an exhaust structure for recirculating an exhaust gas, which improves the recycling efficiency of exhaust gas to further improve performance.

차량은 디젤 또는 가솔린 등과 같이 연료에 따라 그리고 기통수, 배기량 등에 따라 다양하게 개발되어 왔다.Vehicles have been developed in a variety of ways depending on the fuel, such as diesel or gasoline, and the number of cylinders and the amount of exhaust.

이와 같은 차량의 엔진은 4행정인지 2행정인지에 따라 약간의 순서상의 차이가 있으나 흡입, 압축, 폭발, 배기 작동을 반복적으로 수행하며 동력을 발생시킨다.The engine of such a vehicle repeatedly performs suction, compression, explosion, and exhaust operations to generate power although there is a slight difference in order depending on whether the engine is four or two strokes.

이러한 엔진의 동작 중, 공기와 함께 엔진의 실린더 내부로 분사된 연료는 배기행정에서 각 실린더 밖으로 배기 다기관(exhaust manifold)들를 통해 배출되며, 배기 다기관들은 하나의 배기관으로 연결되어 차량 후방의 머플러 쪽으로 이송돼 배출되도록 구성된다.During operation of the engine, the fuel injected into the cylinder of the engine together with the air is exhausted through the exhaust manifolds out of the respective cylinders in the exhaust stroke, and the exhaust manifolds are connected by one exhaust pipe to the muffler behind the vehicle .

하지만, 이와 같은 배기가스는 바로 외부로 배출되는 것이 아니라 오염물질의 배출을 억제하기 위하여, EGR(Exhaust gas recirculation) 장치, 연료 증발가스제어장치 등을 통하여 엔진 내부로 재순환되며, 필터 및 촉매 장치 등을 거쳐 머플러 쪽으로 이송된다. However, such exhaust gas is not directly discharged to the outside but is recirculated to the inside of the engine through an EGR (exhaust gas recirculation) device or a fuel evaporation gas control device in order to suppress the emission of pollutants. To the muffler.

또한, 배기가스의 압력을 이용한 터보차져 장치 등이 있으며, 배기열을 이용하여 냉각수의 온도를 신속하게 상승시킴으로서 엔진의 예열시간을 단축시키고 냉각수를 이용한 히터의 효율을 증가시키는 'FAST WARM UP SYSTEM'(패스트 웜 업 시스템) 등이 있다.In addition, there is a turbo charger device using exhaust gas pressure, and the 'FAST WARM UP SYSTEM' (which increases the efficiency of the heater using cooling water by shortening the preheating time of the engine by quickly raising the temperature of the cooling water by using exhaust heat Fast warm up system).

이 중, 엔진을 신속하게 최적온도로 상승시켜 연비를 향상시키며 예열을 최대한으로 단축시키는 상기 '패스트 웜 업 시스템'에서는, 배기관에서 인렛파이프를 통해 분기된 일부의 배기가스가 냉각장치로 투입되어 냉각수를 가열시키고 다시 아웃렛파이프를 통하여 배기관으로 배출되는 구조를 갖게 된다.In the 'fast warm up system' in which the engine is quickly raised to the optimum temperature to improve the fuel consumption and to shorten the preheating to the maximum, a part of the exhaust gas branched through the inlet pipe in the exhaust pipe is introduced into the cooling device, And then discharged to the exhaust pipe through the outlet pipe.

그러나, 냉각장치를 경유하고 아웃렛파이프를 통하여 배기관에 합류하게 되는 배기가스는 이동하는 동안 배압이 증가하여, 배기관을 따라 이동하는 배기가스와 합류할 때, 상대적으로 압력 낮으므로 도 1 에 도시된 바와 같이 배기관으로의 유입이 어려워지는 문제점이 발생된다.However, the exhaust gas passing through the cooling device and joining to the exhaust pipe through the outlet pipe is relatively low in pressure when it joins the exhaust gas moving along the exhaust pipe due to the increase of the back pressure during the movement, There arises a problem that it is difficult to flow into the exhaust pipe.

따라서, 냉각장치를 경유한 배기가스를 배기관으로 강제로 유동시키기 위하여 별도의 펌핑장치가 필요하였다. 그러나, 이와 같은 펌핑장치는 필연적으로 차체의 중량을 증가시키고 향상된 연비의 일정 부분을 감쇄시키는 문제점이 있었다.Therefore, a separate pumping device was required to forcefully flow the exhaust gas via the cooling device to the exhaust pipe. However, such a pumping device inevitably has a problem of increasing the weight of the vehicle body and attenuating a certain portion of the improved fuel economy.

아울러, 도 1 에 도시된 바와 같이, 배기가스가 합류하는 부분에서 난류가 발생하여 소음 및 진동을 유발시키는 문제점이 있었다.In addition, as shown in FIG. 1, there is a problem that turbulence is generated in a portion where the exhaust gas joins, causing noise and vibration.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 냉각수 온도의 상승을 위해 배기가스의 일부가 냉각장치를 경유하도록 구성된 배기구조에 있어서, 엔진에서 발생된 배기가스를 머플러 측으로 이송하는 배기관; 투입구가 상기 배기 관에 연결되고 배출구는 냉각장치로 연결되어 배기관 내에서 유동하는 배기가스의 일부가 냉각장치로 이송되는 인렛파이프; 투입구는 상기 냉각장치에 연결되고 배출구는 배기관에 연결되어 상기 냉각장치를 경유한 배기가스가 배기관 내로 배출되는 아웃렛파이프; 및 상기 아웃렛파이프의 배출구에서 이격되도록 배기관 내부에 설치된 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an exhaust structure in which a part of exhaust gas is passed through a cooling device for raising the temperature of cooling water, and an exhaust pipe for transferring exhaust gas generated in the engine to a muffler side. An inlet pipe connected to the exhaust pipe and connected to the exhaust pipe through a cooling device so that a part of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe is transferred to the cooling device; An outlet pipe connected to the cooling device and having an exhaust port connected to the exhaust pipe so that exhaust gas passing through the cooling device is discharged into the exhaust pipe; And a blade installed inside the exhaust pipe so as to be spaced apart from the outlet of the outlet pipe.

그리고, 상기 아웃렛파이프의 배출구가 배기관에 수직을 이루도록 연결되고 상기 블레이드는 판 형상으로서 일면이 아웃렛파이프이 배출구에 마주하도록 배치되며, 배기관 내를 유동하는 배기가스와 아웃렛파이프 내에서 배출되는 배기가스가 합류하기 전에 배기관 내의 배기가스를 분기시키는 것을 특징으로 한다.The outlet pipe of the outlet pipe is connected to the exhaust pipe so as to be perpendicular to the exhaust pipe. The blade has a plate shape, and one surface of the outlet pipe faces the outlet. The exhaust gas flowing in the exhaust pipe and the exhaust gas discharged from the outlet pipe join The exhaust gas in the exhaust pipe is branched before the exhaust gas is exhausted.

아울러, 상기 블레이드는 아웃렛파이프에서 배출된 배기가스와 배기관 내를 유동하는 배기가스가 합류하는 방향을 향한 면에서 일측으로 경사면이 형성되거나, 아웃렛파이프에서 배출된 배기가스와 배기관 내를 유동하는 배기가스가 합류하는 방향을 향한 면이 상대적으로 더 볼록하게 전체가 익형으로 형성된다. In addition, the blade may be formed with an inclined surface on one side in a direction toward a direction in which the exhaust gas discharged from the outlet pipe and exhaust gas flowing in the exhaust pipe join together, or exhaust gas discharged from the outlet pipe and exhaust gas flowing through the exhaust pipe So that the entire surface is formed into an airfoil.

상기와 같은 구성 및 특징을 갖는 본 발명은, 배기관 내에 블레이드를 구비하여 별도의 펌핑장치 없이도 냉각장치를 경유한 배기가스가 배기관에 합류하도록 유도하는 효과가 있다.The present invention having the above-described structure and features has the effect of inducing the exhaust gas passing through the cooling device to join the exhaust pipe without a separate pumping device by providing a blade in the exhaust pipe.

상기 블레이드는 아웃렛파이프의 배출구의 하측으로 배기관 내에 설치되므로 종래의 구조에서도 용이하게 구성될 수 있다.Since the blade is installed in the exhaust pipe below the outlet of the outlet pipe, it can be easily constructed in the conventional structure.

그리고 상기 블레이드는 배기가스가 합류하는 면에서 일측으로 경사면이 형성되거나 전체가 익형(air foil)으로 형성되어 합류된 배기가스의 난류를 억제하는 효과가 있다.In addition, the blade has an inclined surface formed on one side from the surface where the exhaust gas joins or an airfoil formed as a whole, thereby suppressing the turbulence of the merged exhaust gas.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배기구조를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an exhaust structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

엔진의 각 실린더에서 배출되어 배기 다기관(exhaust manifold)(미도시)를 통해 집하된 배기가스는 배기관(10)을 따라 머플러(50) 측으로 이송된다. 이때, 배기가스는 유해성분을 제거하기 위해 일부가 재순환하여 엔진 내부로 다시 유입되기도 하며 각종 필터 등을 거쳐서 머플러에 도달하게 된다. The exhaust gas discharged from each cylinder of the engine and collected through an exhaust manifold (not shown) is conveyed along the exhaust pipe 10 to the muffler 50 side. At this time, a part of the exhaust gas is recycled to the inside of the engine to remove harmful components, and the exhaust gas reaches the muffler through various filters and the like.

도 2 는 발명을 명확히 알아볼 수 있도록 차량 내부의 각종 센서, 순환장치 및 필터 등을 배제하고 엔진 및 머플러와 함께 본 발명에 따라 냉각장치로 재유입되는 배기구조만 도시한 것이다. FIG. 2 is a view showing only the exhaust structure of the present invention excluding the various sensors, circulation devices, filters and the like inside the vehicle so that the invention can be clearly understood, and the exhaust structure is reintroduced into the cooling device according to the present invention together with the engine and the muffler.

도 2 에 도시된 바와 같이, 배기가스가 냉각장치로 재순환을 하기 위한 배기구조에서, 배기관(10)의 일측은 엔진과 연결되고 타측은 머플러(50) 측에 연결되어 내부에서 배기가스가 유동한다. 2, in the exhaust structure in which the exhaust gas recirculates to the cooling device, one side of the exhaust pipe 10 is connected to the engine and the other side is connected to the muffler 50 side so that the exhaust gas flows inside .

상기 배기관(10)은 내부의 배기가스가 냉각수를 가열한 후 회수될 수 있도록 냉각장치와 각각 연결된 인렛파이프(20)와 아웃렛파이프(30)의 각 끝단이 연결된다. 그리고, 도시된 바와 같이, 배기관(10)에 연결된 인렛파이프(20)의 투입구는 상대적으로 아웃렛파이프(30)의 배출구(31)(도 5 참조)보다 엔진에 가깝게 설치된다. 배기가스가 유입되어 들어가는 일측 끝단의 입구를 투입구라하고 배출되는 타측 끝단의 입구를 배출구라 하면, 배기관(10) 내의 배기가스는 일부가 인렛파이프(20)의 투입구를 통해 분기되어 냉각장치를 경유한 후 아웃렛파이프(30)의 배출구(31)를 통하여 배기관(10) 내로 다시 유입된다. The exhaust pipe (10) is connected to the inlet pipe (20) and the outlet pipe (30), respectively, which are respectively connected to the cooling device so that exhaust gas inside the exhaust pipe can be recovered after heating the cooling water. As shown in the drawing, the inlet port of the inlet pipe 20 connected to the exhaust pipe 10 is relatively installed closer to the engine than the outlet port 31 (see FIG. 5) of the outlet pipe 30. The exhaust gas in the exhaust pipe 10 is partly exhausted through the inlet of the inlet pipe 20 so that the exhaust gas in the exhaust pipe 10 passes through the cooling device And then flows into the exhaust pipe 10 through the outlet 31 of the outlet pipe 30 again.

한편, 전술한 바와 같이, 냉각장치를 경유하고 아웃렛파이프(30)를 통해 배기관(10)에 합류하는 배기가스는 압력이 상대적으로 낮아진 상태이므로 원활한 합류가 이루어질 수 있도록, 본 발명에서는 아웃렛파이프(30)의 배출구(31)의 하측으로 배기관(10) 내부에는 상기 배기관(10)을 상측과 하측으로 분활하는 블레이드(40)가 설치된다.As described above, in order to smoothly join the exhaust gas passing through the cooling device and through the outlet pipe 30 to the exhaust pipe 10 because the pressure of the exhaust gas is relatively low, the outlet pipe 30 A blade 40 for dividing the exhaust pipe 10 into an upper side and a lower side is provided inside the exhaust pipe 10 below the exhaust port 31 of the exhaust pipe 10.

도 3 과 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(40)는, 배기관(10) 내부를 구획하도록 아웃렛파이프(30)의 배기구(31)를 향하여 상면이 상향도록 배치되며 배기관의 양측에서 착공(鑿空)된 설치공(11)을 통해 내부로 삽입된 다음 배기관(10) 외부에서 용접 등으로 고정된다. 3 and 4, the blade 40 is disposed so as to face upward toward the exhaust port 31 of the outlet pipe 30 so as to partition the inside of the exhaust pipe 10, And then is fixed to the outside of the exhaust pipe 10 by welding or the like.

상기 블레이드(40)는 배기가스의 흐름에 마주하는 측(도 5 에서 좌측)은 라운딩되어 배기가스의 흐름을 방해하지 않으며 타측(도 5 에서 우측)에는 경사면이 형성되거나, 전체가 비행기 날개의 단면과 같은 익형(air foil)을 갖도록 구성된다.The blade 40 is rounded on the side facing the flow of the exhaust gas (left side in FIG. 5) so as not to interfere with the flow of the exhaust gas, and the inclined surface is formed on the other side (right side in FIG. 5) Such as an airfoil.

이와 같이 구성된 블레이드(40)는 배기관(10) 내에서 유동하는 배기가스의 경로를 분할하여, 블레이드(40)의 상측을 지나는 배기가스의 압력을 상대적으로 낮 추고 하측의 압력을 상대적으로 높이는 기능을 한다. 즉, 베르누이의 법칙에 따라 공기가 지나가는 경로가 더 길어진 블레이드(40)의 상측면을 지나는 배기가스는 속도가 증가되어 상대적으로 압력이 떨어지게 된다. 이때, 블레이드(40)의 의해 압력이 떨어지는 정도는 블레이드(40)의 형상에 따라 상이하나 본 발명에 따른 배기구조는 아웃렛파이프(30)를 통해 배기관(10)으로 유입되는 배기가스의 압력 아래로 떨어뜨린다.The blade 40 configured as described above has a function of dividing the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 10 to relatively lower the pressure of the exhaust gas passing over the upper side of the blade 40 and relatively increasing the pressure of the lower side do. That is, according to Bernoulli's law, the exhaust gas passing through the upper surface of the blade 40 having a longer path of air passing therethrough is increased in speed and relatively depressed. At this time, the degree of pressure drop by the blades 40 varies depending on the shape of the blades 40, but the exhaust structure according to the present invention is under the pressure of the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 10 through the outlet pipe 30 Drop it.

따라서, 냉각장치를 경유하고 아웃렛파이프(30)의 배출구(31)를 통해 배기관(10) 내부로 유입된 배기가스는 낮아진 압력에 따라서 소음 및 진동을 유발하는 난류 발생 없이 배기관 내에서 합류할 수 있다. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 10 through the outlet 31 of the outlet pipe 30 via the cooling device can join in the exhaust pipe without generating turbulence causing noise and vibration in accordance with the lowered pressure .

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples in order to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

도 1 은 종래의 배기구조에 따른 배기관의 단면도,1 is a sectional view of an exhaust pipe according to a conventional exhaust structure,

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배기구조의 측면도 및 부분확대도,2 is a side view and partial enlarged view of an exhaust structure according to a preferred embodiment of the present invention,

도 3 은 본 발명에 따라 배기관 및 아웃렛파이프의 연결부분에 블레이드가 설치되는 모습을 나타내는 사시도,3 is a perspective view showing a state in which blades are installed at connection portions of an exhaust pipe and an outlet pipe according to the present invention,

도 4 은 본 발명에 따라 배기관 및 아웃렛파이프의 연결부분에 블레이드가 설치된 모습을 나타내는 사시도,FIG. 4 is a perspective view showing a state where a blade is installed at a connecting portion of an exhaust pipe and an outlet pipe according to the present invention,

도 5 는 본 발명에 다른 배기관의 단면도.5 is a cross-sectional view of an exhaust pipe according to the present invention.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

10 : 배기관 20 : 잇렛파이프10: Exhaust pipe 20:

30 : 아웃렛파이프 40 : 머플러30: outlet pipe 40: muffler

Claims

An exhaust structure in which a part of the exhaust gas is passed through a cooling device for raising the cooling water temperature,

An exhaust pipe for transferring the exhaust gas generated by the engine;

An inlet pipe connected to the exhaust pipe and connected to the exhaust pipe through a cooling device so that a part of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe is transferred to the cooling device;

An inlet pipe connected to the cooling device, an outlet pipe connected to the exhaust pipe, and an exhaust pipe through which the exhaust gas flows into the exhaust pipe; And

And a blade installed inside the exhaust pipe so as to be spaced apart from an outlet of the outlet pipe,

Wherein the blade has a relatively convex airfoil surface facing a direction in which the exhaust gas discharged from the outlet pipe and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe join together.

The method according to claim 1,

The outlet pipe is connected to the exhaust pipe so as to be perpendicular to the exhaust pipe. The blade has a plate shape, and one surface of the outlet pipe faces the outlet. The exhaust gas flowing through the exhaust pipe and the exhaust gas discharged from the outlet pipe And exhausting the exhaust gas in the exhaust pipe.

The exhaust gas recirculation system according to claim 1 or 2, wherein the blade has an inclined surface formed at one side in a direction toward a direction in which the exhaust gas discharged from the outlet pipe and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe join together. Exhaust structure for.

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