KR101660006B1 - Internal Combustion Engine - Google Patents

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KR101660006B1
KR101660006B1 KR1020130052433A KR20130052433A KR101660006B1 KR 101660006 B1 KR101660006 B1 KR 101660006B1 KR 1020130052433 A KR1020130052433 A KR 1020130052433A KR 20130052433 A KR20130052433 A KR 20130052433A KR 101660006 B1 KR101660006 B1 KR 101660006B1
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키엠트룹 닐스
칼토프트 요한
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맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드
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Abstract

본 발명은 내연 기관, 특히 디젤 엔진, 바람직하게는 2행정 대형 디젤 엔진으로서, 연소 챔버(B) 즉, 실린더와 그리고 크랭크 샤프트와 연동하는 피스톤에 의해 범위 제한되고 바람직하게는 배기 섹션(12, 15)으로 배기가스를 배출하기 위해 배출 밸브(A)의 밸브 디스크와 연계되는 디스크 시트 사이에 형성되는 적어도 하나의 배출구와 바람직하게는 흡기 섹션(11, 13, 14)으로부터 세정 가스를 공급받기 위해 상기 피스톤(K)에 의해 제어 가능한 적어도 하나의 유입구를 갖는 연소 챔버를 포함하는 내연 기관에 관한 것이다. 상기 내연 기관은 흡기 섹션(11, 13, 14)에는 컴프레서를, 배기 섹션(12, 15)에는 터빈을 포함하는 적어도 하나의 터보차저(1)를 가지며, 이때 배기 섹션(12, 15)으로부터 분기하고 흡기 섹션(12, 15)으로 이어지는 배기가스 재순환 라인(3; 103)은 배기가스 부분 흐름이 흡기 섹션(11, 13, 14)으로 재순환되도록 제공되되, 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)은 가스 처리 장치(2; 102)를 통과하여 이어진다. 이때 상기 가스 처리 장치(2; 102)는 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103) 즉, 상기 복귀되는 배기가스로부터 열을 회수하고 특히 냉각유체를 이용하여 작동하는 냉각 유닛(6; 106; 16, 26)을 통과하여 이어지는 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)의 냉각되는 구간에 습한 환경을 제공하기 위한 유닛(5; 105; 17; 5, 17)과 그리고 흐름 방향으로 상기 냉각 유닛(6; 106; 16, 26)의 후방에 배치되는 적어도 하나의 액체 배출구(8; 108; 8a, 8b)를 갖는다.
본 발명은 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)의 냉각되는 상기 구간의 하류에 상기 가스 정화기(7; 107)가 배치된다는 점에서 뛰어나다.The present invention relates to an internal combustion engine, particularly a diesel engine, preferably a two-stroke large diesel engine, which is limited in range by a combustion chamber (B), namely a piston interlocking with the cylinder and the crankshaft, To receive cleaning gas from at least one outlet formed between the disk sheet associated with the valve disk of the discharge valve (A) and the intake section (11, 13, 14) And a combustion chamber having at least one inlet which is controllable by a piston (K). The internal combustion engine has at least one turbocharger (1) comprising a compressor for the intake sections (11,13,14) and a turbine for the exhaust sections (12,15) And the exhaust gas recirculation line (3; 103) leading to the intake section (12,15) is provided so that the exhaust gas partial flow is recirculated to the intake section (11,13,14) Passes through the gas treatment device 2 (102). Wherein the gas treatment unit comprises a cooling unit for recovering heat from the exhaust gas recirculation line and returning exhaust gas and operating with a cooling fluid, A unit (5; 105; 17; 5, 17) for providing a humid environment in the cooled section of the exhaust gas recirculation line (3; 103) passing through the cooling unit (6; And at least one liquid outlet (8; 108; 8a, 8b) disposed at the rear of each of the plurality of nozzles (106; 16, 26).
The present invention is superior in that the gas purifier (7; 107) is disposed downstream of the section where the exhaust gas recirculation line (3; 103) is cooled.

Description

내연 기관{Internal Combustion Engine}[0001] Internal Combustion Engine [

본 발명은 내연 기관, 특히 디젤 엔진 및 바람직하게는 특허 청구항 제1항의 전제부를 따르는 터보차저(turbo charger)와, 배기가스 재순환 라인이 가스 처리 장치를 통과하여 어어지는 배기가스 재순환 장치를 포함하는 2행정 대형 디젤 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an internal combustion engine, in particular a diesel engine and, preferably, a turbo charger following the premises of claim 1 and an exhaust gas recirculation line comprising an exhaust gas recirculation device Stroke large diesel engine.

특히 대형 디젤 엔진의 경우 엔진에서 나오는 배기가스로부터 에너지를 회수하고, 그와 더불어 엔진에 공급되어야 할 소기공기 또는 엔진에 공급되어야 할 소기가스를 압축하고, 그렇게 함으로써 연소를 개선하기 위해 터보차저 단계가 일반적이다. 특히 다기통 엔진의 경우 이를 위해 합쳐서 터보차저 단계를 형성하는 다수의 터보차저도 사용된다.Particularly in the case of a large diesel engine, the turbocharger step is required to recover energy from the exhaust gas from the engine and to compress the desired air to be supplied to the engine or the engine to be supplied to the engine, It is common. In particular, in the case of a multi-cylinder engine, a plurality of turbochargers which form a turbocharger stage are also used.

터보 차징과 같이 배출되는 연소가스 또는 배기가스로부터 에너지 회수에 적용되는 조치 외에 오늘날은 가능한 청정 연소에 초점이 맞추어져 있다. 이를 위해 자주 배기가스의 일부가 엔진의 유입측으로 재순환되고, 이런 방식으로 연소 온도 및 그와 함께 엔진의 질소 산화물 배출이 저감된다. In addition to measures applied to energy recovery from exhaust gas or exhaust gas, such as turbocharging, today's focus is on clean combustion. To this end, a portion of the exhaust gas is often recycled to the inlet side of the engine and in this way the combustion temperature and, concomitantly, the nitrogen oxide emissions of the engine are reduced.

배기가스 또는 연소가스의 재순환 장치를 포함하는 2행정 대형 디젤 엔진에 대한 예시는 당해 출원인의 독일 특허 명세서 DE　103　31　187　B4를 참고한다. 상기 명세서에서 배기가스 재순환 라인에는 저압 터보차저의 컴프레서가 제공되어, 배기가스의 복귀되어야 할 부분이 공기 유입측, 즉 소기공기 리시버 또는 소기공기 분배기 라인에 지배적인 바람직한 소기공기 압력으로 압축된다. 이때 복귀되어야 할 배기가스 부분 흐름은 컴프레서의 출력 요구량를 낮추기 위해 냉각된다. 이를 위해 배기가스 재순환 라인에 회전 열 교환기가 제공되고, 회전 열 교환기에서 복귀되어야 할 배기가스 부분 흐름이 소기공기 부분 흐름에 의해 냉각된다. 열 교환기는 판형 열 교환기로 형성될 수도 있다. 이때 엔진 유입구 측으로 재펌핑되어야 하는 배기가스 부분 흐름은 열교환기에서 건조되고 따라서 회전 열 교환기 하류에서 가습되고, 수용되는 수증기의 기화 냉기에 의해 계속하여 냉각될 수 있다. 복귀되어야 할 배기가스 부분 흐름의 냉각을 위해 분기되는 소기공기 부분 흐름은 그 자체가 가습됨으로 인해 냉각되고 그런 다음 복귀되는 배기가스 부분 흐름에 대한 컴프레서의 구동을 위해 이용된다. 따라서 열 교환기와, 가습 유닛과 그리고 컴프레서가 하나의 가스 처리 장치를 형성하고, 이 가스 처리 장치를 통과하여 배기가스 재순환 라인이 이어진다.An example of a two stroke large diesel engine comprising a recirculation device for exhaust gas or combustion gas is given in the German patent specification DE 103 31 187 B4 of the applicant. In the present specification, the exhaust gas recirculation line is provided with a compressor of a low pressure turbocharger so that the portion to be returned of the exhaust gas is compressed to the desired desired air pressure dominant to the air inlet side, that is, the scavenging air receiver or the scavenging air distributor line. At this time, the exhaust gas partial stream to be returned is cooled to lower the output power demand of the compressor. To this end, a rotary heat exchanger is provided in the exhaust gas recirculation line and the exhaust gas fraction stream to be returned in the rotary heat exchanger is cooled by the scavenge air partial flow. The heat exchanger may be formed of a plate heat exchanger. The exhaust gas fraction stream which is to be re-pumped to the engine inlet side at this time is dried in the heat exchanger and therefore can be humidified downstream of the rotary heat exchanger and subsequently cooled by the vaporizing cold of the water vapor that is received. The scavenge air flow which branches for cooling of the exhaust gas fraction stream to be returned is cooled by itself and then used for driving the compressor to the exhaust gas fraction stream which is returned. Thus, the heat exchanger, the humidifying unit and the compressor form a single gas treatment unit, through which the exhaust gas recirculation line follows.

그러나 이때 복귀되는 배기가스 부분 흐름이 추후에 가습됨으로 인해 배기가스 부분 흐름의 온도가 떨어진다. 그로 인해 복귀되는 배기가스 부분 흐름에서 열 에너지가 더 이상 회수되지 않거나 무시해도 될 정도로만 회수된다. 왜냐하면 유입되는 습기가 분리되지 않고 증기 또는 에어로졸 입자로서 함께 컴프레서를 통과하여 이송되기 때문이다. 그리하여 추가의 가습 단계를 통해 복귀되는 배기가스 부분 흐름의 충분한 배기가스 세정이 이루어지지 않으며, 이는 배기가스에 포함되어 있는 유황 입자 또는 검댕 입자가 분리 가능한 응축수에 이르지 않거나 또는 매우 부분적으로만 이르기 때문이다. 상기 명세서에서 배기가스 재순환 장치는 질소 산화물 저감에 기여하나, 배기가스 배출 시 유황 오염을 증가시킨다. 또한 복귀되는 배기가스에 포함되는 유해 물질은 배기가스 재순환 라인에 장착되는 장치들, 즉 배기가스 가습 유닛 후방에 배치되는 컴프레서뿐만 아니라 특히 열 교환기에 심한 부식을 일으킨다.However, at this time, the exhaust gas partial flow is humidified later, and the temperature of the exhaust gas partial flow is lowered. So that the heat energy is recovered only to the extent that the heat energy is no longer recovered or negligible in the returning exhaust gas partial stream. Because the incoming moisture does not separate but is transported together with the vapor or aerosol particles through the compressor. A sufficient exhaust flushing of the exhaust gas partial stream returned via the additional humidification step is thus not achieved because the sulfur or soot particles contained in the exhaust gas do not reach or are only very partly separable . In the above specification, the exhaust gas recirculation device contributes to the reduction of nitrogen oxides, but increases sulfur pollution upon exhaust gas discharge. Also, the toxic substances contained in the exhaust gas returned are highly corrosive to the devices mounted on the exhaust gas recirculation line, that is, the compressors disposed behind the exhaust gas humidifying unit as well as the heat exchanger in particular.

특히 중유가 자주 연료로 사용되는 대형 선박 엔진에서 유황 및 검댕 함유량이 특히 높은, 연소 챔버로 복귀되는 배기가스를 정화하기 위해 배기가스 재순환 라인에 가스 정화기가 제공되거나 또는 배기가스 재순환 라인이 가스 정화기를 통과하여 어어지는 것이 공지된다.Especially, in a large-sized marine engine in which heavy oil is frequently used as fuel, a gas purifier is provided in the exhaust gas recirculation line to purify the exhaust gas returning to the combustion chamber, in which the content of sulfur and soot is particularly high, or the exhaust gas recirculation line is supplied to the gas purifier It is known to pass through.

배기가스 재순환 라인에서 컴프레서 상류에 가스 정화기가 배치되는 배기가스 또는 연소가스 재순환 장치를 가진 2행정 대형 디젤 엔진에 대한 예시는 당해 출원인의 WO 94/29587A1(국제 출원 번호 PCT/DK93/00398)에 개시된다. 가스 정화기는 복귀되어야 할 배기가스 부분 흐름으로부터 유황 입자 및 검댕 입자를 씻어내기 위해 다수의 물 분무 단계, 즉 물을 주입하는 제트 세정기를 갖는다. 이때 복귀되는 배기가스 부분 흐름은 컴프레서의 출력 요구량을 낮추기 위해 부차적 효과로 동시에 냉각도 된다. 그러나 복귀되는 배기가스 부분 흐름은 분사되는 물의 대부분을 수증기 및 에어로졸 형태로 컴프레서를 통과하여 이송하고, 그로 인해 초래되는 질량 흐름의 증가로 인해 또는 함께 이송되는 물의 부분 압력만큼 증가되는 압력으로 인해 컴프레서는 더욱 큰 공칭 출력을 갖도록 설계되어야 한다. 상기 인용 명세서에서는 가스 처리 장치가 컴프레서와 다단계 제트 세정기로 형성된다.An example of a two stroke large diesel engine with an exhaust gas or a combustion gas recirculation in which a gas purifier is disposed upstream of the compressor in an exhaust gas recirculation line is disclosed in the applicant's WO 94/29587 A1 (International Application No. PCT / DK93 / 00398) do. The gas purifier has a number of water spray steps, i.e. jet scrubbers, which inject water, to flush the sulfur particles and soot particles from the exhaust gas fraction stream to be returned. At this time, the returning exhaust gas flow is cooled simultaneously with a secondary effect to lower the output power requirement of the compressor. The returning exhaust gas stream, however, causes most of the water to be delivered through the compressor in the form of water vapor and aerosol, and due to the increase in mass flow resulting therefrom, or due to the pressure being increased by the partial pressure of the water being transported together, It should be designed to have a larger nominal output. In this specification, the gas treatment apparatus is formed of a compressor and a multi-stage jet scrubber.

당해 출원인의 특허 명세서 DE　10　2009　010　808　B3도 배기가스 재순환 라인에 가스 정화기가 위치하는 배기가스 재순환 장치를 지닌 디젤 엔진을 개시한다. 가스 정화기는 검댕 및 유황 입자의 침착을 위해 물 입자를 지닌 에어로졸이 응축핵으로 형성되도록 전처리 단계에서 연도가스와 함께 배기가스 재순환 라인으로 물을 분사하는 주입 장치를 갖는다. 그런 다음 배기가스 재순환 라인은 다수의 채널로 분리되고, 이 채널에 추가의 단계로 각각 또 다른 물을 세정액으로 주입하기 위한 분사 노즐이 위치하고, 그럼으로써 또 다른 물 입자들이 연도가스-물-에어로졸로 형성된다. 이어서 주입된 물과 배기가스에 포함되어 있는 유해 물질 입자로 오염된 과포화된 질량 흐름이 아래쪽으로 수조를 통과하여 이송되고, 수조에서 에어로졸에 포함되어 있는 흐르는 물의 일부가 침착된 유해 물질 입자와 함께 흡수된 후 배출된다. 마지막으로 가스 흐름은 수조의 바닥을 통과한 후 나머지 물방울을 제거하기 위해 데미스터(Demister)로 이용되는 편향 플레이트의 편향 에지를 돌아 위쪽으로 유도된다. 그러나 가스 정화기는 크고, 배기가스의 높은 온도로 인해 적합하게 내열성이어야 하고 그로 인해 제조 비용이 비싸게 된다. 또한 상기 인용 명세서에서도 수조 전방에 위치하는 라인 벽부가 가스 정화기에서 배기가스 내 연마성 유해 물질의 부식에 노출된다. 상기 인용 명세서에서 가스 처리 장치는 가스 정화기에 의해 형성된다. The applicant's patent specification DE 10 2009 010 808 B3 also discloses a diesel engine having an exhaust gas recirculation device in which a gas purifier is located in an exhaust gas recirculation line. The gas purifier has an injection device for injecting water into the exhaust gas recirculation line together with the flue gas in a pre-treatment step so that aerosols with water particles are formed into condensation nuclei for deposition of soot and sulfur particles. The exhaust gas recirculation line is then separated into a plurality of channels, with an injection nozzle for injecting another water into the rinsing liquid, respectively, in a further step in this channel, so that the further water particles are separated into flue gas- water-aerosol . Subsequently, the supersaturated mass flow contaminated with the harmful substance particles contained in the injected water and the exhaust gas is transported downward through the water tank, and a part of the flowing water contained in the aerosol in the water tank is absorbed together with the deposited toxic substance particles And then discharged. Finally, the gas flow is directed upwardly through the deflecting edge of the deflector plate used as a demister to remove the remaining droplets after passing through the bottom of the tank. However, the gas purifier is large and has to be suitably heat resistant due to the high temperature of the exhaust gas, which leads to high manufacturing costs. Also in this specification, the line wall portion located in front of the water tank is exposed to the corrosion of the abradable harmful substance in the exhaust gas in the gas purifier. In this document, the gas treatment apparatus is formed by a gas purifier.

앞서 언급한 재순환 가스 정화기의 추가 실시예로 당해 출원인의 일본 특허 명세서 JP 2011-157959 A는 배기가스 재순환 장치를 지닌 터보 차징 방식의 디젤 엔진을 개시하며, 이 디젤 엔진에서는 배기가스 재순환 라인 내에서 가스 정화기 후방에 냉각기가 배치된다. 이 냉각기에서는 가스 정화 후 재순환 가스에 포함되어 있는 증기의 일부가 응축되고, 이러한 증기는 재순환 가스가 다시 흡기 섹션으로 공급되기 전에 배출된다. 복귀되는 배기가스로부터 열을 방출시키는 냉각을 통해 항상 포함되어 있는 수증기와 물 에어로졸 입자가 복귀되는 배기가스로부터 대부분 응축 및 분리되고, 그런 다음 분리된 수증기와 물 에어로졸 입자는 후방에 배치되는 액체 배출구에서 배기가스 재순환 라인을 관류하는 질량 흐름으로부터 분리될 수 있다. 그와 함께 일측으로는 배기가스 온도가 떨어지고 타측으로는 응축되는 그리고 에어로졸 입자로부터 회수되는 물의 질량 또는 입자 압력이 감소됨으로써 부피 흐름이 감소하게 된다.As a further embodiment of the aforementioned recirculating gas purifier, the applicant's Japanese Patent Specification JP 2011-157959 A discloses a turbocharged diesel engine with an exhaust gas recirculation system, in which a diesel engine, in the exhaust gas recirculation line, A cooler is disposed behind the purifier. In this cooler, a part of the vapor contained in the recirculating gas after gas purification is condensed, and this vapor is discharged before the recirculating gas is supplied again to the intake section. The water vapor and water aerosol particles, which are always contained in the cooling which releases heat from the returning exhaust gas, are mostly condensed and separated from the exhaust gas which is returned, and then the separated water vapor and water aerosol particles are discharged from the liquid outlet Can be separated from the mass flow through the exhaust gas recirculation line. With which the volumetric flow is reduced by reducing the mass or the particle pressure of the water with which the exhaust gas temperature is lowered and condensed on the other side and recovered from the aerosol particles.

WO 2011/141631 A1는 배기가스 재순환 장치를 지니고 2단계로 차징되는 내연 기관을 개시한다. 상기 명세서에서는 배기가스 재순환 라인이 제1 터보차저 단계의 전방에서 배기가스 라인으로부터 분기하고 2개의 컴프레서들 사이에서 유입 공기 라인으로 합류한다. 배기가스 재순환 라인에는 냉각 장치가 장착되어 있는 가스 정화기가 배치된다.WO 2011/141631 A1 discloses an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation device and being charged in two stages. In the present specification, an exhaust gas recirculation line branches off from the exhaust gas line in front of the first turbocharger stage and joins to the incoming air line between the two compressors. The exhaust gas recirculation line is provided with a gas purifier equipped with a cooling device.

이러한 배경에서 출발하여 본 발명의 과제는 처음에 언급한 형식의 내연 기관과 관련하여 복귀되는 배기가스가 관류하는 가스 처리 장치를 제공하되, 정화 능력이 우수하면서도 공간이 절감되고 비용 면에서 더욱 경제적인 방식으로 형성되도록 제공하는 데 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a gas processing apparatus in which exhaust gas returned in relation to an internal combustion engine of the above-mentioned type is perfused, To be formed.

본 발명에 따라 가스 처리 장치는 복귀되는 배기가스로부터 열을 배출시키고 특히 냉각유체를 이용하여 작동하는 냉각 유닛을 통과하여 어어지는 배기가스 재순환 라인의 한 구간에 습한 환경을 제공하기 위한 유닛과, 그리고 흐름 방향으로 냉각 유닛 후방에 배치되는 적어도 하나의 액체 배출구를 구비한다. 이때 가스 정화기는 흐름 방향으로 냉각기 후방에 배치된다. 즉 냉각기 하류에 위치한다. 냉각되는 배기가스 재순환 라인의 구간에서 열을 회수함으로 인한 장점은 특히 중요하다. 본원의 가스 정화기는 사전에 습식 냉각이 이루어지지 않는 가스 정화기에 비해 현저히 소형이고 따라서 비용 면에서 경제적으로 치수화될 수 있으나 동시에 압력 감소는 동일하다. 또한 냉각 덕분에 플라스틱 구조 부재 또는 플라스틱 부품가 가스 정화기에 이용될 수 있고, 그로 인해 제조 비용 및 무게가 현저히 줄어들고 전혀 부식되지 않거나 또는 경미하게만 부식되는 표면이 가스 정화기에 제공될 수 있다. 재순환 섹션 내 추가의 가스 정화기를 통해 이미 냉각기를 이용하여 이루어진, 복귀되는 배기가스로부터의 검댕과 유황의 정화가 물론 더욱 더 개선될 수 있다.A gas treatment apparatus according to the present invention comprises a unit for providing a humid environment in one section of an exhaust gas recirculation line, which is passed through a cooling unit which discharges heat from the exhaust gas to be returned, And at least one liquid discharge port disposed behind the cooling unit in the flow direction. At this time, the gas purifier is arranged behind the cooler in the flow direction. That is, downstream of the cooler. The advantage of recovering heat in the zone of the exhaust gas recirculation line being cooled is particularly important. The gas purifier of the present invention is significantly smaller and thus can be economically dimensioned in cost compared to a gas purifier not previously subjected to wet cooling, but at the same time the pressure reduction is the same. Cooling also allows plastic structural members or plastic components to be used in gas purifiers, thereby significantly reducing manufacturing costs and weight, and providing a surface to the gas purifier that is either not at all corroded or only slightly corroded. Of course, the purge of soot and sulfur from the returned exhaust gas, which has already been done with the cooler through an additional gas purifier in the recirculation section, can of course be further improved.

또한 가스 정화기는 냉각기에서 또는 재순환 섹션의 냉각되는 구간에서 이미 이루어지는 큰 입자의 1차 정화를 바탕으로 미세 입자의 정화에 맞추어 최적화될 수 있다. 특히 효과적인 가스 정화는 재순환되는 배기가스가 통과하여 유도되고, 바람직하게는 전방에 배치되는 제트 세정 노즐을 포함하는 수조를 통해 달성된다. 배기가스 재순환 라인이 냉각되는 구간부터 후방에 배치되는 가스 정화기까지 경사지게 어어지면 냉각되는 구간에서 냉각되는 벽부를 흘러가는 냉각유체가 가스 정화기에도 역시 습한 환경과 방청 코팅층을 형성한 후, 가스 정화기에 존재하는 액체 배출구를 통해 재순환 섹션으로부터 배출될 수 있다. 만일 경사의 최하위 지점이 수조이면, 표면을 따라 흘러가는, 오염된 냉각유체가 수조에 흡수되고 거기서부터 수조 내 물이 교환되는 과정 중에 배출될 수 있다.The gas purifier can also be optimized for the purification of fine particles based on the primary purification of large particles already made in the cooler or in the cooled section of the recirculation section. Particularly effective gas purification is achieved through a water bath containing a jet cleaning nozzle which is guided through the recirculated exhaust gas and preferably is disposed in front of it. When the exhaust gas recirculation line is cooled from the cooling section to the gas purifier disposed at the rear, the cooling fluid flowing through the cooling section in the cooling section forms a wet environment and a rust-preventive coating layer in the gas purifier, The liquid can be discharged from the recirculation section through the liquid outlet. If the lowest point of the slope is a tank, the contaminated cooling fluid flowing along the surface is absorbed into the water tank, and from there it can be discharged during the water exchange in the water tank.

냉각이 습한 환경에서 일어남으로써, 즉 냉각기 또는 냉각 유닛을 통해 냉각되는 표면이 예컨대 사전에 가습 유닛을 이용하여 물로 또는 또 다른 적합한 액체로 가습됨으로써 열교환기 또는 냉각기가 청결하게 유지되고 부식으로부터 보호되는데, 이는 열교환기 또는 냉각기가 건조하고 뜨거운 표면에 침착되는 경향이 있는 배기가스 내 부식성 검댕 입자 및 유황 입자에 직접 노출되지 않기 때문이다. 따라서 배기가스 방향을 향하는 표면이 항상 방청 코팅층으로 작용하는 액체막으로 덮인다. 이때 표면에 달라붙는 액체는 냉각에 의해 복귀되는 배기가스로부터 응축되는 물로 항상 교체된다. 즉 냉각기는 어느 정도 자가 정화된다. 이 점은 적합한 냉각기, 예컨대 열 교환기 또는 습식층 냉각기에 있어서 특히 중요한데, 그러한 냉각기의 경우 라인 단면적은 작으면서 표면적은 커야 하기 때문이다. 그로 인해 재순환되는 배기가스로부터 뛰어난 열 배출을 보장하는 특히 미세한 모세관을 가진 냉각기가 이용될 수 있다. 이와 관련하여 수막을 통해 그 자체로 이미 냉각되는 표면에서 열 교환의 개선이 가능하므로 효율이 더욱 향상된다.By taking place in a humid environment, the surface cooled by the cooler or cooling unit is kept clean and protected from corrosion by, for example, humidifying it with water or another suitable liquid by means of a humidifying unit beforehand, This is because heat exchangers or coolers are not directly exposed to corrosive soot particles and sulfur particles in the exhaust gas, which tend to dry and settle on hot surfaces. Therefore, the surface facing the exhaust gas direction is always covered with the liquid film serving as the anti-corrosive coating layer. At this time, the liquid sticking to the surface is always replaced with the water condensed from the exhaust gas returned by cooling. That is, the cooler is self-purifying to some extent. This point is particularly important for suitable coolers, such as heat exchangers or wet-bed coolers, because the cross-sectional area of the line is small and the surface area is large for such coolers. So that a cooler with a particularly fine capillary that ensures excellent heat dissipation from the recirculated exhaust gas can be used. In this connection, it is possible to improve the heat exchange at the surface which is already cooled by the water film itself, thereby further improving the efficiency.

배기가스 재순환 라인 내 흐름 경로가 냉각되는 라인 구간부터 액체 배출구까지 액체를 이송하는 경사를 구비하여 연장될 때 바람직하다. It is preferred that the flow path in the exhaust gas recirculation line is elongated with a slope to transport the liquid from the line section through which it is cooled to the liquid outlet.

또한 가스 처리장치는 배기가스 재순환 라인 또는 관류하는 배기가스 흐름이 복귀되는 배기가스에 포함되는 물의 이슬점 이하까지 냉각되도록 설계될 때 바람직하다. 흡기 섹션으로의 합류부에서는 근소한 질량만 흡기 섹션에 지배적인 압력 레벨로 올리면 되므로, 흡기 섹션에 제공되는, 복귀되어야 할 배기가스에 대한 컴프레서, 즉 재순환 가스 컴프레서는 출력 면에서 상대적으로 소형으로 설계될 수 있다. 그로 인해 또한 냉각기 후방에 배치되는 또 다른 장치들도 열 회수가 이루어지지 않는 배기가스 흐름의 경우에 비해 상대적으로 소형으로 치수화될 수 있다. It is also desirable that the gas treatment apparatus is designed to be cooled to below the dew point of the water contained in the exhaust gas recirculation line or the exhaust gas from which the perfluent exhaust gas flow is returned. The compressor for the exhaust gas to be returned, that is, the recirculating gas compressor provided in the intake section, is designed to be relatively small in the output surface, since only a small amount of mass is raised to a pressure level dominant in the intake section in the merging section to the intake section . This also makes it possible to make other devices arranged behind the cooler relatively small in size as compared with the case of the exhaust gas flow in which no heat is recovered.

특히 바람직하게는 온도 하강을 통해 플라스틱 부품가 냉각기 후방에 배치되는 재순환 섹션 또는 배기가스 재순환 라인의 구간 및 장치들에 장착될 수 있고, 그로 인해 제조 비용만 현저히 낮아질 뿐만 아니라 구조 부재의 무게도 가벼워지고 또한 검댕 및 유황 입자의 침착 및 부식 경향이 더욱 낮은 표면이 제공된다. 또한 작동 안정성과 관련하여 냉각기 후방에 배치되는 라인 구간의 온도는 예컨대 50℃ - 60℃로 낮아질 때 바람직하다. 재순환되는 배기가스로부터 회수되는 열은 다른 용도로, 예컨대 내연 기관이 이용되는 발전소 또는 선박에 온수 제공을 위해 이용될 수 있다. 응축되는 물을 이용하여서는 물방울에 침착되는 검댕 및 유황 입자가 배출되고, 그럼으로써 이미 습식 환경에서의 냉각만으로도 어느 정도 가스 정화가 이루어지고, 이는 후방에 배치되는 장치들, 예컨대 흡기 섹션으로의 합류부에 위치하는 재순환 가스 컴프레서가 부식되지 않도록 보호한다. 이와 관련하여 고려할 점은 물방울이 크게 성장할수록, 씻겨 나가야 할 유황 또는 검댕은 물방울에 더욱 잘 침착된다. 에어로졸의 물 입자 또는 물방울의 크기는 온도가 내려가면 성장한다. Particularly preferably, the temperature drop can be applied to the sections and devices of the recirculation section or the exhaust gas recirculation line in which the plastic parts are disposed behind the cooler, thereby remarkably lowering the manufacturing cost, A surface with lower deposition and corrosion tendency of soot and sulfur particles is provided. Also, with respect to operational stability, the temperature of the line section disposed behind the cooler is preferably lowered, for example, to 50 ° C to 60 ° C. The heat recovered from the recirculated exhaust gas may be used for other purposes, for example, to provide hot water to a power plant or vessel in which an internal combustion engine is used. By using the water to be condensed, the soot and sulfur particles deposited in the water droplets are discharged, so that the gas is purified to a certain extent by the cooling in the wet environment only, which is advantageous in that devices arranged in the rearward direction, To prevent corrosion of the recirculating gas compressor located at the bottom. In this regard, it should be taken into consideration that as the water droplet grows larger, the sulfur or soot that needs to be washed away is more deposited in the water droplets. The size of water particles or water droplets in an aerosol grows at lower temperatures.

바람직하게는 습식 환경을 제공하기 위한 유닛은 흐름 방향으로 배기가스 재순환 라인 중 냉각기에 의해 냉각되는 구간의 전방에 배치되고, 배기가스 재순환 라인에 냉각유체를 분사하는 1차 주입기 또는 1차 분사 장치를 가질 수 있다. 복귀되는 배기가스 부분 흐름이 사전에 가습됨으로써 복귀되는 배기가스의 온도 하강이 달성되고, 그리고 충분히 액체가 분사되므로 분사되는 습기 및 배기가스로부터 응축되는 물에 의해 라인 벽부의 가습이 달성된다. 물론 다수의 1차 분사 단계들이 제공될 수도 있다. 또한 1차 분사 장치 또는 전방에 배치되는 노즐 장치 외에 냉각기 자체 내에서 또는 배기가스 재순환 라인 중 냉각되는 구간 내에서 관류하는 가스 흐름으로 물이 주입되는 것도 가능하다.Preferably, the unit for providing a wet environment is disposed in front of a section of the exhaust gas recirculation line that is cooled by the cooler in the flow direction and has a primary injector or primary injector for injecting the cooling fluid into the exhaust gas recirculation line Lt; / RTI > Humidity of the line wall portion is attained by the moisture to be injected and the water to be condensed from the exhaust gas, since the return exhaust gas partial stream is previously humidified and a temperature lowering of the exhaust gas to be returned is achieved and sufficient liquid is injected. Of course, multiple primary injection steps may be provided. It is also possible that, in addition to the primary injection device or the nozzle arrangement arranged in front, the water can be injected into the cooler itself or into the gas flow which is perfused in the cooling section of the exhaust gas recirculation line.

이에 대한 대안으로 또는 보완으로 냉각 유닛 또는 냉각기로 어어지는 냉각수 공급관도 제공될 수 있다. 이러한 냉각수 공급관은 적합한 물분배 장치를 통해 배기가스 재순환 라인 중 냉각되는 구간 내에서 배기가스 방향을 향하는 표면을 가습할 수 있다.Alternatively or as a complement thereto, a cooling water supply line spooled by a cooling unit or a cooler may also be provided. This cooling water supply pipe can humidify the surface of the exhaust gas recirculation line facing the exhaust gas direction within the cooling section through a suitable water distribution device.

배기가스 재순환 라인 중 냉각되는 구간 전방에 배치되는 영역뿐만 아니라 배기가스 재순환 라인 중 냉각되는 구간 자체에서도 흐르는 물 또는 또 다른 물과 같은 액체(염수 등)가 가스 흐름으로 미세하게 분무되는 대신 또는 그에 대한 보완으로 배기가스에 노출되는 배기가스 재순환 라인의 표면을 향해 물 제트를 조정하고 그렇게 하여 형성되는 방청 코팅층을 갖는 습하고 축축한 환경이 제공될 때 바람직하다. 그런 방식으로 배기가스 재순환 라인 중 냉각되는 구간의 전방에 배치되는 영역에 물이 분사되면, 바람직하게는 그 영역부터 냉각되는 구간까지 배기가스 재순환 라인이 경사를 보유하고, 그럼으로써 분사되는 물이 라인 벽부를 따라 냉각되어야 할 구간으로 유입된다.(Such as brine) flowing in the exhaust gas recirculation line even in the region to be cooled in the exhaust gas recirculation line itself, which is disposed in front of the region to be cooled in the exhaust gas recirculation line, is finely sprayed into the gas flow, It is preferred when a wet and moist environment is provided with a rust-preventive coating layer formed by adjusting the water jet toward the surface of the exhaust gas recirculation line exposed to the exhaust gas as a complement. When water is injected in such a manner to the region disposed in front of the section to be cooled in the exhaust gas recirculation line, the exhaust gas recirculation line preferably has an inclination from the region to the cooling section, And flows into the section to be cooled along the wall portion.

본 발명에 따라 제공되는 냉각 유닛에 적합한 냉각기는 습식층 냉각기일 수 있다. 이 습식층 냉각기는 예컨대 자체의 냉수 공급관 및 냉수 공급관에 연결되는 분사 유닛 또는 스프링클러 구비하여, 배기가스 재순환 라인 중 냉각되는 구간에서 복귀되는 배기가스 방향을 향하는 표면에 습한 표면막을 형성하거나 이러한 표면을 가습한다. 이를 위해 바람직하게 습식층 냉각기는 넓은 표면적 또는 단순한 파이프 라인에 비해 확대된 표면적을 지니되, 예컨대 배기가스 재순환 라인에 장착되는 그리드, 체, 환류되는 플레이트 또는 핀, 또는 관류되는 확장 엘리먼트의 형태로 지니고, 이러한 표면은 스프링클러를 통해 지속적으로 가습된다. 가스 흐름을 냉각하는 습한 유동층은 표면을 따라 흐르는 냉각유체로부터 생겨난다. 즉 복귀되는 배기가스로부터의 열 회수는 흐르는 습한 유동층을 통해 이루어진다. 냉각기의 자체 냉수 공급관에 대한 대안으로 또는 보완으로 배기가스 재순환 라인 중 냉각기 전방에 배치되는 영역에 1차 분사 장치가 제공될 수 있으며, 그런 점에서 냉각기 내 표면이 항상 습하다는 점이 보장된다.The chiller suitable for the cooling unit provided in accordance with the present invention may be a wet-bed chiller. This wet layer cooler is provided with a spray unit or a sprinkler connected to its own cold water supply pipe and cold water supply pipe to form a wet surface film on the surface facing the direction of the exhaust gas returned from the cooling section of the exhaust gas recirculation line, do. To this end, the wet layer cooler preferably has a larger surface area or an enlarged surface area compared to a simple pipeline, for example in the form of a grid, sieve, reflow plate or fin mounted on an exhaust gas recirculation line, , These surfaces are continuously humidified through the sprinkler. A wet fluidized bed that cools the gas flow originates from the cooling fluid flowing along the surface. That is, the heat recovery from the returning exhaust gas is made through the flowing wet fluidized bed. As an alternative or supplement to the cooler's own cold water supply pipe, a primary injector may be provided in the region disposed in front of the cooler in the exhaust gas recirculation line, in which it is ensured that the cooler surface is always moist.

앞서 언급된 습식층 냉각기에 대한 대안으로 또는 보완으로 가스 처리 장치는 바람직하게는 물 또는 또 다른 적합한 액체, 예컨대 해수를 사용하여 작동하는 에너지 회수 열 교환기를 구비함으로써 복귀되는 배기가스 또는 배기가스 재순환 라인의 라인 벽부를 냉각할 수 있다. 이때 에너지 회수 열 교환기는 직접적으로는 냉각 구간에서 복귀되는 배기가스가 관류하는 배기가스 재순환 라인의 표면을 냉각하고 또는 간접적으로는 예컨대 1차 냉각유체로 해수를, 2차 냉각유체로 예컨대 담수를 이용하는 조건에서 재차 배기가스가 관류하는 배기가스 재순환 라인과 함께 냉각 구간에서 냉각된다.As an alternative or supplement to the above-mentioned wet-bed cooler, the gas treatment apparatus preferably includes an exhaust gas recirculation line or an exhaust gas recirculation line, which is returned by having water or another suitable liquid, for example an energy recovery heat exchanger, It is possible to cool the line wall portion of the heat exchanger. At this time, the energy recovery heat exchanger directly cools the surface of the exhaust gas recirculation line through which the exhaust gas returning from the cooling section is cooled, or indirectly, for example, seawater as a primary cooling fluid and fresh water as a secondary cooling fluid The exhaust gas is cooled again in the cooling section together with the exhaust gas recirculation line through which the exhaust gas flows.

물을 냉각 매체로 하여 작동하는 에너지 회수 열 교환기를 이용하여 냉각함으로써 복귀되는 배기가스로부터 가장 효율적인 방식으로 열이 회수된다. 배기가스 방향을 향하는, 에너지 회수 열 교환기 내에서 (예컨대 배기가스 재순환 라인의 냉각되는 구간에서 냉각유체가 관류하는 라인 다발 주변의 냉각핀 형태로) 확대된 표면에 물을 분사하기 위한 추가의 스프링클러를 통해 냉각 성능이 더욱 개선될 수 있다.Heat is recovered in the most efficient manner from the exhaust gas returned by cooling with an energy recovery heat exchanger that operates with water as the cooling medium. Additional sprinklers for spraying water onto the enlarged surface in the energy recovery heat exchanger (eg, in the form of cooling fins around the line bundle through which the cooling fluid flows in the cooled section of the exhaust gas recirculation line) toward the exhaust gas direction The cooling performance can be further improved.

그러나 간접적인 냉각기, 예컨대 물을 냉각제로 이용하여 또 다른 가스 흐름에서 발생되는 기화 냉기를 배기가스 재순환 라인측 에너지 회수 열 교환기 또는 습식층 냉각기에서 배출하는 단열 냉각기를 이용하는 것도 생각할 수 있다. 이를 위해 예컨대 주변에서 오는 공기 흐름과는 또 다른 가스 흐름, 즉 배기 라인 단부의 복귀되는 배기가스 또는 내연 기관 유입구로 공급되는 소기공기를 이용하지 않는 가스 흐름이 기화 냉기 형성을 위해 물 안으로 주입될 수 있다. 또한 배기가스 방향을 향하지 않는 측면 상의 배기가스 재순환 라인의 벽부에는 냉각유체 흐름이 환류되지 않고, 그러한 벽부에서는 냉각유체가 기화되고 적절하게 기화 냉기를 방출할 정도로만 냉각유체가 분무되는 것도 생각할 수 있다.However, it is also conceivable to use an indirect cooler, such as an adiabatic cooler, which uses water as a coolant to discharge the vaporized cool air generated in another gas flow from the exhaust gas recirculation line side energy recovery heat exchanger or the wet layer cooler. For this purpose, for example, a gas flow which does not utilize other gas flows than the air flow from the surroundings, that is to say the returning exhaust gas at the end of the exhaust line or the scavenging air supplied to the internal combustion engine inlet, can be injected into the water for vaporization chill formation have. It is also conceivable that in the wall portion of the exhaust gas recirculation line on the side not facing the exhaust gas direction, the cooling fluid flow is not refluxed, and in such a wall portion, the cooling fluid is sprayed only to such an extent that the cooling fluid is vaporized and appropriately releases vaporized cool air.

습환 환경에서의 냉각을 통해 역설적으로 달성되는 배기가스 건조 작용을 더욱 높이기 위해, 흐름 방향으로 냉각되는 구간의 후방에 데미스터가 제공될 수 있다. 있는 경우 데미스터는 가스 정화기 후방에 배치되는 것이 바람직하다. 가스 정화기 내 가스 정화를 위해 복귀되는 가스 흐름과 세정액(물)과의 접촉이 필요함에도 불구하고 복귀되는 배기가스의 온도가 낮을 시에 포화 한계가 낮음으로 인해 배기가스는 수증기를 수용하지 못하거나 또는 많이 수용하지 못하나, 경우에 따라 과포화된 상태에서는 많은 수의 에어로졸 입자가 함께 이송된다. 이러한 물방울들은 출력 측 데미스터에서 배기가스 재순환 라인을 관류하는 부피 흐름으로부터 분리되고 적합한 응축수 배출구를 통해 배출될 수 있다. 그로 인해 흡기 섹션으로의 합류부에서 흡기 섹션에 지배적인 압력 레벨로 상승되어야 할 부피 흐름이 더욱 감소된다. 데미스터로는 배기가스 냉각을 바탕으로 플라스틱으로도 구성될 수 있는 편향 플레이트, 확장 엘리먼트, 체, 천공 플레이트가 이용될 수 있는 것으로 입증되었다. To further enhance the exhaust gas drying effect paradoxically achieved through cooling in a hovering environment, a demister can be provided behind the section to be cooled in the flow direction. Desirably, the demister is disposed behind the gas purifier. The exhaust gas does not accept water vapor because the saturation limit is low when the temperature of the exhaust gas to be returned is low even though the gas flow returned for gas purification in the gas purifier needs to be in contact with the cleaning liquid Although not widely accepted, in some cases supersaturated, a large number of aerosol particles are transported together. These droplets can be separated from the volumetric flow passing through the exhaust gas recirculation line in the output demister and discharged through a suitable condensate outlet. Thereby further reducing the volume flow to be raised to the dominant pressure level in the intake section at the merging section to the intake section. Demisters have proven that deflection plates, expansion elements, sieves, perforated plates, which can also be constructed of plastic based on exhaust gas cooling, can be used.

바람직한 건조 작용 및 정화 작용을 더욱 향상시키기 위해 가스 처리 단계는 다단계로도 형성될 수 있다.In order to further improve the desiccating action and the purifying action, the gas treating step may be formed in a multistage manner.

가스 처리 장치의 치수 결정 시 냉각을 통해 달성되는 공간 절감을 더욱 개선할 수 있기 위해 적어도 가스 정화기 및 냉각기, 바람직하게는 가스 처리 장치의 또 다른 엘리먼트들 또는 모든 다른 엘리먼트들이 공동의 하우징을 이용하여 하나의 전체 장치로 통합될 수 있다.In order to be able to further improve the space savings achieved through cooling in the dimensioning of the gas processing device, at least the gas purifier and the cooler, preferably other or all other elements of the gas processing device, Lt; / RTI >

이하에서는 개략도를 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 더욱 상세하게 설명된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to schematic drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 내연 기관에 의하면, 정화 능력이 우수하면서도 공간이 절감되고 비용 면에서 더욱 경제적인 효과가 있다.According to the internal combustion engine of the embodiment of the present invention, there is an effect that the purification ability is excellent, but the space is saved and the cost is more economical.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 따르는 내연 기관의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 추가 실시예에 따른 내연 기관의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 추가 실시예에 따른 내연 기관에 대한 가스 처리 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예에 따른 내연 기관에 대한 가스 처리 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 추가 실시예에 따른 내연 기관에 대한 가스 처리 장치의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 추가 실시예에 따른 내연 기관에 대한 가스 처리 장치의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 추가 실시예에 따르는 내연 기관에 대한 가스 처리 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 추가 실시예에 따르는 내연 기관에 대한 가스 처리 장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 추가 실시예에 따른 내연 기관에 대한 가스 처리 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a gas treatment apparatus for an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a gas treatment apparatus for an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a gas treatment apparatus for an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a gas treatment apparatus for an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of a gas processing apparatus for an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram of a gas treatment apparatus for an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram of a gas processing apparatus for an internal combustion engine according to a further embodiment of the present invention.

본 발명의 주요 적용 분야는 선박 추진 장치로서 사용되는 또는 발전소에 사용되는 대형 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진이다. 그러한 형식의 엔진 구조 및 작동 방식은 공지되어 있다. The main field of application of the present invention is a large engine used as a propulsion unit of a ship or used in a power plant, particularly a two stroke large diesel engine. Such an engine structure and manner of operation are known.

도 1에는 일련의 실린더(Z)를 가질 수 있는 2행정 대형 디젤 엔진이 개략적으로 도시된다. 각각의 실린더(Z)는 연동하는 피스톤(K)과 함께 연소 챔버(B)를 범위 제한한다. 연소 챔버(B) 상단부에는 각각 배출 밸브(A)가 제공되고, 이 배출 밸브를 통해 연소 시 발생하는 배기가스가 배기 리시버(15)로 배출된다. 배기 리시버로부터 배기가스가 하나 (또는 다수의) 배출 라인(23)을 통과하여 터보차저(1)의 터빈(18)에 도달한다. 그러나 배기가스의 일부는 배출 라인(12)에서 분기되는 배기가스 재순환 라인(3)으로부터 내연 기관의 유입측으로 또는 흡기 섹션으로 복귀된다. 배기가스 재순환 라인은 배기 리시버 상류에서 이미 배기 섹션으로부터 분기되거나 또는 자체의 배출구를 통과한 후 연소 챔버(B)에서 분기될 수도 있다. 흡기 섹션은 유입 측으로 터보차저(1)의 컴프레서(19)를 가지며, 이 컴프레서는 공급되는 소기공기를 보다 높은 압력 레벨로 올리기 위해 터빈(18)에 의해 유입되는 배기가스를 통해 구동된다. 소기공기 라인(11)은 컴프레서(19)부터 임의의 소기공기 냉각기(13)를 통해 소기공기 리시버(14) 또는 소기공기 저장 장치(14)로 이어지고, 이 소기공기 저장 장치(14)로부터 개별 연소 챔버(B)에 외부 공기가 공급된다. 소기공기 저장 장치(14) 전방에서 배기가스 재순환 라인(3)이 소기공기 라인(11)으로 합류하되, 즉 소기공기 냉각기(13) 전방 또는 후방에서 합류된다. 배기가스 재순환 라인(3)은 전체적으로 파선으로 도시되고 도면 부호 2로 표시되는 가스 처리 장치로 이어진다.Figure 1 schematically shows a two stroke large diesel engine which may have a series of cylinders Z. Each cylinder Z limits the range of the combustion chamber B together with the interlocking piston K. At the upper end of the combustion chamber (B), a discharge valve (A) is provided, respectively, through which the exhaust gas generated during combustion is discharged to the exhaust receiver (15). Exhaust gas from the exhaust receiver passes through the single (or multiple) exhaust line 23 and reaches the turbine 18 of the turbocharger 1. However, a part of the exhaust gas is returned from the exhaust gas recirculation line 3 branching at the exhaust line 12 to the inlet side of the internal combustion engine or to the intake section. The exhaust gas recirculation line may be branched off from the exhaust section upstream of the exhaust receiver or branched in the combustion chamber B after passing through its own exhaust port. The intake section has a compressor 19 of the turbocharger 1 on the inlet side which is driven through the exhaust gas introduced by the turbine 18 to raise the purged air supplied to a higher pressure level. The scavenge air line 11 leads from the compressor 19 to the scavenging air receiver 14 or the scavenging air storage device 14 via any scavenging air cooler 13, External air is supplied to the chamber (B). The exhaust gas recirculation line 3 joins the scavenging air line 11 in front of the scavenging air storage device 14, that is, merges in front of or behind the scavenging air cooler 13. [ The exhaust gas recirculation line 3 leads to a gas treatment device generally indicated by a dashed line and denoted by reference numeral 2.

가스 처리 장치(2)는 입력 측의 1차 분사 유닛(5), 즉 배기가스 재순환 라인(3)에 제공되는 예컨대 하나 또는 다수의 노즐을 가지며, 이 노즐들은 물 공급관(4)으로부터 오는 냉각유체를 공급받아 이 냉각유체를 배기가스 재순환 라인(3)으로 분사하여 배기가스 재순환 라인(3)에 습한 환경을 제공하되, 특히 1차 분사 유닛(5) 후방에 배치되는 배기가스 재순환 라인(3)의 영역에 제공하고, 이 영역은 에너지 회수 열 교환기(6)를 통과하여 이어지고 그로 인해 냉각된다.The gas processing apparatus 2 has, for example, one or a plurality of nozzles provided in the primary injection unit 5 on the input side, that is, the exhaust gas recycling line 3, The exhaust gas recirculation line 3 is provided with the exhaust gas recirculation line 3 and the exhaust gas recirculation line 3 and the exhaust gas recirculation line 3, And this region passes through the energy recovery heat exchanger 6 and is thereby cooled.

따라서 에너지 회수 열 교환기(6)의 배기가스 측에는 습한 환경이 지배적이고, 이러한 환경은 열교환기(6) 벽부에 검댕 침착 또는 배기가스에 포함된 유황 입자의 화학적 침식을 방지하는 액상의 방청 코팅층을 형성한다. 냉각제 측으로는 에너지 회수 열 교환기를 차갑게 흐르는 물이 관류하고, 이 물은 대부분의 경우 경제적으로 제공될 수 있고 높은 열 전달 성능을 지닌다. 선박에서 내연 기관이 이용되는 경우 열 교환기(6)에 해수를 공급하는 것도 생각할 수 있다. 이때 1차 분사 유닛(5)에서 배기가스 재순환 라인(3)으로 분사되는 액체는 파이프 벽부를 따라 열 교환기(6)에 의해 냉각되는 배기가스 재순환 라인(3)의 영역으로 유입되는데, 이는 열 교환기(6)가 중력 작용축에서 1차 분사 유닛(5) 아래 쪽에 위치하기 때문에, 즉 배기가스 재순환 라인(3)이 1차 분사 유닛(5)부터 열 교환기(6)를 통과할 때까지 경사를 가지기 때문이다. Therefore, a moist environment is predominant on the exhaust gas side of the energy recovery heat exchanger 6, and this environment forms a liquid rust preventive coating layer that prevents soot deposition on the wall of the heat exchanger 6 or chemical erosion of sulfur particles contained in the exhaust gas do. On the coolant side, cool flowing water flows through the energy recovery heat exchanger, and this water can be economically provided in most cases and has a high heat transfer performance. It is also conceivable to supply seawater to the heat exchanger 6 when an internal combustion engine is used in the ship. At this time, the liquid injected from the primary injection unit 5 into the exhaust gas recirculation line 3 flows into the region of the exhaust gas recirculation line 3, which is cooled by the heat exchanger 6 along the pipe wall portion, That is, the exhaust gas recirculation line 3 passes through the heat exchanger 6 from the primary injection unit 5, because the exhaust gas recirculation line 6 is located below the primary injection unit 5 at the gravity acting axis It is because it has.

흐름 방향으로 에너지 회수 열 교환기(6) 후방에 배치되는 배기가스 재순환 라인(3)의 영역에는 가스 정화기(7)가 위치하고, 이 가스 정화기(7)를 통과하여 배기가스 재순환 라인(3)이 이어진다. 가스 정화기(7)는 에너지 회수 열 교환기(6) 아래에 위치하고, 그리하여 1차 분사 유닛(5) 내에서 배기가스 재순환 라인(3)으로 분사되며 열 교환기(6)를 관류하는 냉각유체와 열 교환기(6) 내의 냉각에 의해 배기가스 흐름으로부터 응축되는 액체가 가스 정화기(7)로 유입된다. 이 경우 열 교환기(6) 내의 냉각 및 그와 결부된 배기가스에 항상 포함되는 수증기의 응축에 의해(대형 디젤 엔진의 경우 배기가스는 25 질량 퍼센트의 물을 포함한다) 배기가스의 1차 정화가 이루어진다. 배기가스에 포함된 검댕 및 유황 입자는 스스로 형성되는 응축핵에 침착된다. 즉 물방울이 커질수록 액상 단계로 더욱 잘 흡수된다. 가스 정화기(7)에는 세정액으로서 물이 지속적으로 공급되는 오버플로우 탱크가 제공될 수 있고, 이 오버플로우 탱크를 통과하여 사전에 냉각기(6)에서 건조되고 1차 정화된 가스 흐름이 안내된다. 그런 다음 정화조 내에서는 배기가스 흐름에 여전히 포함되어 있는 미세 분진 입자가 흡수되고 오염된 세정액과 함께 오버플로우 탱크에서 분리된다. 가스 정화기(7)는 파선으로 도시된 바와 같이 자체의 세정액 공급관을 가질 수 있다. 그러나 1차 분사 유닛(5)에서 분사되는 세정액이 정화조로 흘러가므로 1차 분사된 이러한 세정액이 공급되는 것만으로도 충분할 수 있다. 또한 정화조 전방에 하나 또는 다수의 제트 세정기 단계가 배치될 수 있고, 이 제트 세정기 단계에서 또 다른 세정액, 즉 담수 또는 염수 등이 배기가스 재순환 라인(3)으로 주입될 수 있다.A gas purifier 7 is located in the region of the exhaust gas recirculation line 3 disposed behind the energy recovery heat exchanger 6 in the flow direction and passes through the gas purifier 7 to the exhaust gas recirculation line 3 . The gas purifier 7 is located below the energy recovery heat exchanger 6 and is thus injected into the exhaust gas recirculation line 3 in the primary injection unit 5 and is circulated through the heat exchanger 6, The liquid which is condensed from the exhaust gas flow by cooling in the gas purifier 6 flows into the gas purifier 7. In this case, the cooling in the heat exchanger 6 and the condensation of the water vapor always contained in the associated exhaust gas (in the case of large diesel engines, the exhaust gas contains 25 mass percent water) . Soot and sulfur particles contained in the exhaust gas are deposited on the self-formed condensation nucleus. That is, as the water droplet size increases, it is more absorbed into the liquid phase. The gas purifier 7 may be provided with an overflow tank in which water is continuously supplied as a cleaning liquid, and is guided through the overflow tank and previously dried in the cooler 6 and the first purified gas flow. The fine dust particles still contained in the exhaust gas stream are then absorbed in the septic tank and separated in the overflow tank with the contaminated scrubbing liquid. The gas purifier 7 may have its own rinse solution supply pipe as shown by the broken line. However, since the cleaning liquid injected from the primary injection unit 5 flows into the septic tank, it may suffice to supply only such cleaning liquid as the primary injection. Further, one or more jet scrubber stages may be arranged in front of the septic tank, and another scrubbing liquid, such as fresh water or salt water, may be injected into the gas recirculation line 3 at this jet scrubber stage.

배기가스 재순환 라인(3) 내 하류에 임의로 데미스터, 즉 예컨대 배기가스 흐름 경로 내 다양한 편향 플레이트 또는 적당한 확장 엘리먼트가 제공되어, 차가운 배기가스 흐름 내에 여전히 포함되어 있는 물방울을 분리하고 그렇게 하여 배기가스 흐름이 더욱 건조되고 최종 세정될 수 있다. 데미스터에는 액체 배출구 또는 액체 배출 라인(8)도 위치하며, 이러한 액체 배출구 또는 액체 배출 라인이 경사지게 이어지지 않는 경우, 임의의 배출 펌프가 배치될 수 있다.Downstream in the exhaust gas recirculation line 3, a demister, i. E. Various deflection plates or suitable expansion elements, for example in the exhaust gas flow path, are provided to separate the water droplets still contained in the cold exhaust gas stream, Can be further dried and finally cleaned. The demister also has a liquid outlet or liquid discharge line 8, and any discharge pump can be arranged if such a liquid discharge or liquid discharge line does not lead obliquely.

차고 건조하고 정화된 배기가스 흐름은 이제 컴프레서(10)로 공급되고, 컴프레서는 배기가스 재순환 라인(3) 끝 부분에 위치하여 재순환되는 배기가스를 유입 라인(11) 내에 지배적인 압력 레벨로 올리며, 그렇게 함으로써 재순환되는 배기가스는 신선한 소기공기와 함께 연소 챔버(B)로 재순환될 수 있다. 처음에 재순환되는 배기가스에 포함되어 있는 수증기를 분리함으로써 이송되어야 할 배기가스 부피 흐름이 상대적으로 적어지고, 그럼으로써 컴프레서(10)도 상대적으로 소형으로 설계될 수 있다. 또한 특히 철저한 배기가스 정화로 인해 컴프레서(10)는 이러한 형식의 공지된 배치 구조의 경우 보다 실질적으로 더욱 근소하게 부식에 노출되고 따라서 보다 오래 유지되고, 이는 내연 기관의 작동 비용에 현저하게 긍정적으로 작용한다. 왜냐하면 컴프레서(10)가 상대적으로 비싸기 때문이다. 복귀되는 배기가스 흐름이 차갑기 때문에(습식 냉각으로 인해 예컨대 400℃의 배기가스가 100℃, 부분적으로는 50℃ 이하로 냉각될 수 있다) 배기가스 정화기(7) 내에 많은 하우징 부재 및 라인 부재가 플라스틱으로 제조될 수 있고, 컴프레서(10)에 사용되는 부재도 마찬가지이다. 또한 가스 정화기(7)는 복귀되는 배기가스가 냉각되지 않는 내연 기관에 비해 실질적으로 더욱 소형으로 치수화될 수 있으며, 그로 인해 배기가스 정화기(7)에서 압력 손실이 증가되는 일도 없다. 공간 절감 및 더욱 간단한 조립을 위해 가스 처리 장치(2)의 개별 장치들은 바람직하게는 공통의 하우징 내에서 공통의 가스 처리 장치로 통합될 수 있다.The cold, dry and purified exhaust gas flow is now fed to the compressor 10 which is located at the end of the exhaust gas recirculation line 3 to raise the recirculated exhaust gas to a dominant pressure level in the inlet line 11, By doing so, the recirculated exhaust gas can be recycled to the combustion chamber B together with fresh air. By separating the water vapor contained in the exhaust gas which is recirculated initially, the exhaust gas volume flow to be conveyed is relatively small, so that the compressor 10 can also be designed to be relatively small. Also, especially due to thorough exhaust gas purification, the compressor 10 is exposed to substantially less corrosion and thus longer life than in the case of this type of known arrangement structure, which significantly affects the operating cost of the internal combustion engine do. This is because the compressor 10 is relatively expensive. Since the returned exhaust gas flow is cold (due to wet cooling, for example, the exhaust gas at 400 占 폚 can be cooled to 100 占 폚, partially to 50 占 폚 or less), many housing members and line members in the exhaust gas purifier 7 And the members used in the compressor 10 are the same. Further, the gas purifier 7 can be made substantially smaller in size as compared with an internal combustion engine in which the exhaust gas to be returned is not cooled, thereby preventing the pressure loss in the exhaust gas purifier 7 from being increased. For space savings and simpler assembly, the individual devices of the gas treatment device 2 can preferably be integrated into a common gas treatment device in a common housing.

도 2는 배기가스 재순환 라인(103)이 터보차저(1)의 저압측에 위치한다는 점에서 도 1에 도시되는 내연 기관과 차이가 나는 내연 기관을 도시한다. 따라서 변함이 없거나 기능상 동일한 구조 부재는 도 1과 동일한 도면 부호로 표시하고, 재순환 섹션 내 가스 처리 장치(102)의 장치들과 관련하여서만 다른 도면 부호가 이용된다.Fig. 2 shows an internal combustion engine which differs from the internal combustion engine shown in Fig. 1 in that the exhaust gas recirculation line 103 is located on the low-pressure side of the turbocharger 1. Fig. Thus, unchanged or functionally identical structural members are designated by the same reference numerals as in FIG. 1 and different reference numerals are used only in connection with the apparatus of the gas treatment apparatus 102 in the recirculation section.

그러나 배기가스 흐름을 건조시키고 검댕 및 유황 입자를 씻어내기 위한, 복귀되는 배기가스 흐름의 습식 냉각 원리는 동일하다. 1차 분사 유닛(105)에서 물이 공급관(104)으로부터 배기가스 재순환 라인(103)으로 주입되고 그런 다음 경사진 라인 벽부를 따라 에너지 회수 열 교환기(106)로 유입된다. 에너지 회수 열 교환기는 물을 냉각유체로 이용하여 작동하고, 에너지 회수 열 교환기가 배기가스 방향을 향하는 면은 습한 환경에서 작동한다. 즉 1차 분사 유닛(105)에서 주입된 물로 가습된다. 이어지는 가스 정화기(107)에서는 냉각기(106) 내에서 압축에 의해 이미 1차 정화된 배기가스의 정밀 정화가 이루어지며, 이때 데미스터(109)에서 배기가스의 완전 건조가 이루어지고, 세정액 및 냉각유체가 배기가스 재순환 라인(3)으로부터 배출구(108)를 통해 배출된다. 그런 다음 복귀되는 배기가스 흐름은 컴프레서(104)에 도달하고, 컴프레서를 이용하여 복귀되는 배기가스는 배기 시스템의 저압측에서부터 흡기 섹션의 저압측으로 흡인된다.However, the wet cooling principle of the returned exhaust gas stream for drying the exhaust gas stream and washing soot and sulfur particles is the same. In the primary injection unit 105, water is injected from the supply pipe 104 into the exhaust gas recirculation line 103 and then into the energy recovery heat exchanger 106 along the inclined line wall portion. The energy recovery heat exchanger operates using water as the cooling fluid, and the surface where the energy recovery heat exchanger faces the exhaust gas operates in a humid environment. That is, humidified by the injection water in the primary injection unit 105. In the subsequent gas purifier 107, exhaust gas that has already been primarily purified by compression in the cooler 106 is precisely cleaned. At this time, the exhaust gas is completely dried in the demister 109, and the cleaning liquid and the cooling fluid Is discharged from the exhaust gas recirculation line (3) through the exhaust port (108). Then, the returned exhaust gas reaches the compressor 104, and the exhaust gas returned by using the compressor is sucked from the low-pressure side of the exhaust system to the low-pressure side of the intake section.

도 3 내지 도 9는 본 발명의 추가 실시예들에 따른 가스 처리 장치(2 또는 102)의 선택적 실시예들을 도시한다.3-9 illustrate alternative embodiments of the gas treatment apparatus 2 or 102 according to further embodiments of the present invention.

도 3에 도시되는 가스 처리 장치는 추가의 가스 정화기(7)가 생략되었다는 점에서 도 1에 도시되는 가스 처리 장치(2)와 구별된다. 습식 환경에서 충분히 냉각되는 것만으로도 많은 적용 사례에서 충분히 배기가스 정화가 달성될 수 있기 때문이다. 1차 분사 유닛(5), 본 도에서 냉각기(6)로도 이용되는 에너지 회수 열 교환기(6), 흐름 방향으로 에너지 회수 열 교환기 후방에 배치되고 액체 배출구(8)를 지닌 데미스터(9) 그리고 컴프레서(10)는 도 1과 동일한 도면 부호로 표시된다.The gas treatment apparatus shown in Fig. 3 is distinguished from the gas treatment apparatus 2 shown in Fig. 1 in that an additional gas purifier 7 is omitted. This is because sufficient exhaust gas purification can be achieved in many applications simply by being sufficiently cooled in a wet environment. A primary injection unit 5, an energy recovery heat exchanger 6 used also as a cooler 6 in the drawing, a demister 9 disposed behind the energy recovery heat exchanger in the flow direction and having a liquid outlet 8, The compressor 10 is denoted by the same reference numerals as in Fig.

그에 비해 도 4는 유동층 냉각기(16)가 제공되는 가스 처리 장치의 실시예를 도시한다. 유동층 냉각기에는 배기가스 방향을 향하는 면에 넓은 표면이 예컨대 냉각핀 등의 형태로 제공되고, 이 넓은 표면은 냉각유체 공급관(17)을 통해 바로 냉각기(16)로 유입되는 냉각유체로 가습된다. 그런 다음 냉각유체는 낙하 라인 또는 경사 라인을 따라 유동층 냉각기(16)로부터 액체 배출구(8) 방향으로 흐르고, 액체 배출구 전방에는 재차 데미스터(9)가 배치될 수 있다. 따라서 복귀되는 배기가스는 먼저 유동층 냉각기(16)에 도달하고 거기서 습하고 차가운 넓은 표면과 접촉하고, 그럼으로써 복귀되는 배기가스가 냉각되고 열이 회수되면서 응축수가 분리된다. 이 응축수에는 액상과 함께 액체 배출구(8)에서 배기가스 재순환 라인 밖으로 배출되는 검댕 및 가스 입자가 침착된다. 건조하고 냉각된 그리고 정화된 배기가스는 그런 다음 데미스터(9)를 관류한 후 계속하여 배기가스 재순환 라인을 통과하여 컴프레서(10) 방향으로 흐르고 거기서 내연 기관의 흡기 섹션으로 펌핑된다. 임의로 유입구(17)에는 공급관 냉각기(19)가 배치되고, 이 공급관 냉각기(19)는 여기서 물을 냉각유체로 사용하여 작동하는 에너지 회수 열 교환기(19)로서 형성된다. 그러므로 유동층 냉각기 또는 습식층 냉각기(16)로 공급되는 냉각유체는 2차 냉각유체이다. 2차 냉각유체로 예컨대 담수가 사용될 수 있고 공급관 냉각기(19)에서 해수는 1차 냉각유체로 사용될 수 있으므로, 함유된 소금은 배기가스 재순환 라인에 도달하지 않는다. 이때 공급관 냉각기(19)는 단열 냉각 시스템의 일부일 수 있다. 단열 냉각 시스템은 증발 냉기로서 여기에 제공되는 냉기를 배기가스 흐름이 아닌 다른 공기 흐름 또는 가스 흐름에서 회수하되, 예컨대 소기공기 냉각기(13)에서 기화되는 액체가 주입될 때 소기공기 냉각기(13)에 위치하는 소기공기 흐름으로부터 회수한다. 4 shows an embodiment of a gas treatment apparatus in which a fluidized bed cooler 16 is provided. The fluidized bed cooler is provided with a large surface on the surface facing the exhaust gas direction, for example, in the form of a cooling fin or the like, and this large surface is humidified by the cooling fluid flowing into the cooler 16 directly through the cooling fluid supply pipe 17. The cooling fluid then flows along the drop line or the slope line from the fluidized bed cooler 16 to the liquid outlet 8 and the demister 9 can be placed again in front of the liquid outlet. Thus, the returning exhaust gas first reaches the fluidized bed cooler 16 where it contacts a wet and cool large surface, whereby the returning exhaust gas is cooled and the heat is recovered and the condensed water is separated. In the condensed water, soot and gas particles discharged from the liquid discharge port (8) to the exhaust gas recirculation line together with the liquid phase are deposited. The dried, cooled and purified exhaust gas then flows through the exhaust gas recirculation line, in the direction of the compressor 10, and then into the intake section of the internal combustion engine, after passing through the demister 9. Optionally, the inlet 17 is provided with a feed pipe cooler 19, which is formed here as an energy recovery heat exchanger 19 which operates by using water as the cooling fluid. Therefore, the cooling fluid supplied to the fluidized bed cooler or wet bed cooler 16 is a secondary cooling fluid. Fresh water can be used as the secondary cooling fluid, and seawater can be used as the primary cooling fluid in the feed pipe cooler 19, so that the contained salt does not reach the exhaust gas recirculation line. At this time, the pipe cooler 19 may be part of the adiabatic cooling system. The adiabatic cooling system recovers the cold air provided here as evaporative cooling air in an air flow or gas flow other than the exhaust gas flow, for example when the liquid being vaporized in the scavenging air cooler 13 is injected into the scavenging air cooler 13 And recovers from the desired entrained air flow.

가스 처리 장치(2 또는 102)에 대해 대안으로서 적합한 또 다른 변형 실시예가 도 5에 도시된다. 도 5에 도시되는 변형 실시예는 도 4에 도시되는 가스 처리 장치의 변형 실시예와 일치하고, 이때 도 5에는 흐름 방향에서 습식층 냉각기(16) 전방에 1차 분사 유닛(5)이 더 배치되고, 이 1차 분사 유닛에서 추가의 물이 배기가스 재순환 라인으로 주입되되, 배기가스 흐름이 냉각기(16)에 도달하기 전에 주입된다.Another alternative embodiment suitable as an alternative to the gas treatment device 2 or 102 is shown in Fig. The modified embodiment shown in Fig. 5 corresponds to a modified embodiment of the gas treatment apparatus shown in Fig. 4, in which a further primary injection unit 5 is arranged in front of the wet layer cooler 16 in the flow direction In which the additional water is injected into the exhaust gas recirculation line and injected before the exhaust gas flow reaches the cooler 16.

도 6은 도 5에 도시되는 가스 처리 장치의 변형 실시예에 비해 습식층 냉각기(16) 후방에 배치되는 가스 정화기(7)가 확장된 가스 처리 장치의 변형 실시예를 도시한다. 따라서 도 6에 도시되는 가스 처리 장치는 도 1에 도시되는 가스 처리 장치와 일치하나, 도 6에는 에너지 회수 열 교환기 대신 습식층 냉각기(16)가 냉각 장치로서 사용된다. 습식층 냉각기(16)는 파선으로 도시되는 바와 같이 오로지 임의의 자체 물 공급관(17)을 가지며, 이러한 물 공급관(17)은 1차 분사 유닛(5)에 대해 보완적으로 제공될 수 있되, 배기가스 재순환 라인의 냉각되는 구역에서 표면을 액체로 충분히 적시기에는 1차 분사 유닛(5)을 통해 주입되는 습기가 충분하지 않은 경우에 보완적으로 제공될 수 있다. 도 6에 도시되는 가스 정화기(7) 내 액체 공급관과 마찬가지로, 습식층 냉각기의 액체 공급관(17)도 역시 임의로 제공되는 도 5와 7의 실시예에 대해서 보완적으로 공급관이 제공될 수 있다. 가스 정화기(7)는 가스 정화기(7) 내에서 흐르는 응축수와 물 공급관(4) 및 냉각유체 공급관(17)에서 공급되는 냉각유체 및 세정액만으로도 구동될 수 있다.Fig. 6 shows an alternative embodiment of the gas treatment apparatus in which the gas purifier 7, which is arranged behind the wet layer cooler 16, is extended compared to the modified embodiment of the gas treatment apparatus shown in Fig. Therefore, the gas processing apparatus shown in Fig. 6 is identical to the gas processing apparatus shown in Fig. 1, but in Fig. 6, instead of the energy recovery heat exchanger, the wet layer cooler 16 is used as the cooling apparatus. The wet layer cooler 16 has only its own water supply line 17 as shown by the dashed line and this water supply line 17 can be provided complementary to the primary injection unit 5, In order to adequately wet the surface with the liquid in the cooled zone of the gas recirculation line, it may be supplemented when the moisture injected through the primary injection unit 5 is insufficient. As with the liquid supply line in the gas purifier 7 shown in Fig. 6, a supply line can be provided complementary to the embodiment of Figs. 5 and 7, in which the liquid supply line 17 of the wet layer cooler is also optionally provided. The gas purifier 7 can be driven only by the condensate flowing in the gas purifier 7 and the cooling fluid and the cleaning liquid supplied from the water supply pipe 4 and the cooling fluid supply pipe 17. [

도 7은 도 6에 비해 습식층 냉각기(16)와 습식층 냉각기 후방에 배치되는 가스 정화기(7) 사이의 데미스터(9a)가 확장된 가스 처리 장치의 변형 실시예를 도시한다. 추가의 데미스터(9a)에서는 가스 또는 에어로졸 질량 흐름이 건조되고 함께 이송되는 입자가 제거되되, 가스 정화기(7)로 유입되기 전에 제거된다. 데미스터(9a)에는 액체 배출구(8a)가 제공되되, 가스 흐름이 가스 정화기(7)에 도달하기 전에 1차 분사 유닛(5)에서 1차 분사가 이루어지는 동안에, 냉각기(16) 내에서 열 회수와 결부된 응축이 이루어지는 동안에 그리고 데미스터(9a)에서 물방울을 분리하는 동안에 1차 정화를 통해 오염된 세정액 또는 냉각유체를 배기가스 재순환 라인 밖으로 배출하기 위해 제공된다. 그런 다음 가스 정화기(7)에는 깨끗한 물이 세정액으로서 공급될 수 있고, 그럼으로써 오염되지 않은 물의 세정력이 개선된 배기가스 정화 효과에 영향을 끼칠 수 있다. 공지된 방식으로 가스 정화기(7) 후방에는 재차 액체 배출구(8b)를 가진 데미스터(9b)가 배치될 수 있되, 복귀되는 배기가스 흐름이 컴프레서(10)에 도달하기 전에 배치될 수 있다. 가스 정화기(7) 내 흐름 속도가 충분히 느려지면, 후방에 배치되는 데미스터(9b)가 생략될 수도 있다.Figure 7 shows an alternative embodiment of the gas treatment apparatus with the demister 9a extended between the wet layer cooler 16 and the gas purifier 7 located behind the wet layer cooler compared to Figure 6. In the further demister 9a, the gas or aerosol mass flow is dried and the particles that are transported together are removed, but are removed before entering the gas purifier 7. The demister 9a is provided with a liquid discharge port 8a for discharging heat in the cooler 16 during the primary injection in the primary injection unit 5 before the gas flow reaches the gas purifier 7 Is provided for discharging contaminated cleaning fluid or cooling fluid out of the exhaust gas recirculation line through primary purification during condensation associated with the demister 9a and during separation of water droplets from the demister 9a. Clean water can then be supplied to the gas purifier 7 as a rinse liquid so that the cleaning power of the uncontaminated water can have an effect on the improved exhaust gas purifying effect. A demister 9b having a liquid outlet 8b can be arranged behind the gas purifier 7 in a known manner and can be disposed before the returned exhaust gas flow reaches the compressor 10. [ When the flow rate in the gas purifier 7 becomes sufficiently slow, the demister 9b disposed at the rear may be omitted.

도 8은 도 7과 일치하는 가스 처리 장치의 변형 실시예를 도시하되, 도 8의 실시예에서는 도 7에서 공지되는 가스 처리 장치 전방에 추가의 전처리 단계가 더 배치된다.Fig. 8 shows an alternative embodiment of the gas treatment apparatus according to Fig. 7, in which an additional pretreatment step is further arranged in front of the gas treatment apparatus known in Fig. 7 in the embodiment of Fig.

전처리 장치에는 흘러가는 가스 흐름 안으로 물을 미세 기화하여 주입하고, 그렇게 함으로써 가스 흐름 내에서 제1 응축핵을 형성하기 위해 입력측의 물 주입 장치(25)가 제공되며, 이 응축핵에 검댕 및 기타 유해 물질 입자가 침착될 수 있다. 후속하는 데미스터(19)에서는 이러한 오염된 물방울이 가스 흐름으로부터 분리되고, 그렇게 하여 이미 1차 정화된 가스 흐름이 앞서 이미 도 7과 관련하여 설명된 가스 처리 장치의 메인 섹션에 도달한다.The pretreatment unit is provided with a water injection device 25 on the input side for forming a first condensation nucleus in the gas flow by micro-vaporizing and injecting water into the flowing gas stream, and the soot and other harmful Material particles can be deposited. In the following demister 19, this contaminated water droplet is separated from the gas flow, so that the already purified primary gas flow reaches the main section of the gas treatment apparatus already described above with reference to FIG.

도 9도 주처리 단계(32)를 포함하는 다단계의 가스 처리 장치를 도시하며, 이 가스 처리 장치는 도 7에 도시되는 가스 처리 장치와 일치하고, 이때 주처리 단계(32) 전방에는 도 5에 도시되는 가스 처리 장치의 구조와 일치하는 전처리 단계(32)가 배치되나, 전처리 단계(22)와 주처리 단계(32) 사이에 컴프레서(10)가 배치되지 않는다.9 shows a multi-stage gas processing apparatus including a main processing step 32, which corresponds to the gas processing apparatus shown in Fig. 7, A pretreatment step 32 is provided which corresponds to the structure of the gas treatment apparatus shown but the compressor 10 is not disposed between the pretreatment step 22 and the main treatment step 32. [

본 발명의 틀을 벗어나지 않으면서 도시된 실시예들을 수정 및 변경하는 것은 가능하다.Modifications and variations of the illustrated embodiments are possible without departing from the scope of the present invention.

배기가스 재순환 라인 내에서 가스 처리 단계의 또 다른 장치들 전방에 배치되는 증기 발생기를 배치하여, 재순환되는 배기가스에 포함된 열을 증기 발생에 이용하는 것도 생각해 볼 수 있다. 그렇게 발생된 증기를 이용하여 예컨대 선박 등에서 선상 파워 시스템에 대한 전류 생성을 위해 증기 터빈이 구동될 수 있다. It is also conceivable to arrange a steam generator disposed in front of other devices of the gas treatment step in the exhaust gas recirculation line so that the heat contained in the recirculated exhaust gas is used for steam generation. The steam thus generated can be used to drive the steam turbine for generating currents for the line power system, for example at a ship.

1 : 터보차저 2 : 가스 처리 장치
3 : 배기가스 재순환 라인 4 : 물 공급관
5 : 1차 분사 유닛 6 : 에너지 회수 열 교환기
7 : 가스 정화기 8 : 액체 배출구
9 : 데미스터 10 : 컴프레서
11 : 소기공기 라인 12 : 배출 라인
13 : 소기공기 냉각기 14 : 소기공기 저장 장치
15 : 배기 리시버 16 : 유동층 냉각기
17 : 냉각유체 공급관 18 : 터빈
19 : 컴프레서1: Turbo charger 2: Gas treatment device
3: Exhaust gas recirculation line 4: Water supply pipe
5: primary injection unit 6: energy recovery heat exchanger
7: gas purifier 8: liquid outlet
9: Demister 10: Compressor
11: Scavenge air line 12: Discharge line
13: Scavenge air cooler 14: Scavenge air storage
15: exhaust receiver 16: fluidized bed cooler
17: cooling fluid supply tube 18: turbine
19: Compressor

Claims (17)

실린더 및 크랭크 샤프트와 연동하는 피스톤에 의해 범위 한정되며, 배출 밸브(A)의 밸브 디스크와 연계된 밸브 시트 사이에 형성되고 배기 섹션(12, 15)으로 배기가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 배출구와, 피스톤(K)에 의해 제어 가능하고 흡기 섹션(11, 13, 14)으로부터 세정 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 유입구를 포함하는 적어도 하나의 연소 챔버(B),
흡기 섹션(11, 13, 14) 내에 컴프레서를 가지고 배기 섹션(12, 15) 내에 터빈을 가지는 적어도 하나의 터보차저(1), 및
배기 섹션(12, 15) 또는 연소 챔버(B)로부터 분기되고, 배기가스 부분 흐름을 흡기 섹션(11, 13, 14)으로 재순환시키기 위해 흡기 섹션(11, 13, 14)으로 어어지며 가스 처리 장치(2; 102)를 통과하는 배기가스 재순환 라인(3; 103)을 포함하되,
상기 가스 처리 장치(2; 102)는,
복귀되는 배기가스로부터 열을 회수하고, 냉각유체를 이용하여 작동하는 냉각 유닛(6; 106; 16, 26)을 통과하여 어어지는 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)의 냉각되는 구간에 습한 환경을 제공하기 위한 유닛(5; 105; 17; 5, 17),
적어도 하나의 가스 정화기(7; 107), 및
흐름 방향으로 상기 냉각 유닛(6; 106; 16, 26)의 후방에 배치되는 적어도 하나의 액체 배출구(8; 108; 8a, 8b)를 포함하는 내연 기관에 있어서,
상기 가스 정화기(7; 107)는 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)의 냉각되는 구간의 하류에 배치되고,
상기 가스 정화기(7; 107)는 재순환되는 배기가스가 관류하는 적어도 하나의 수조를 구비하되, 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)은 자신의 냉각되는 구간부터 후방에 배치되는 가스 정화기(7; 107)까지 경사지게 이어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관.And at least one outlet formed between the valve seat associated with the valve disc of the discharge valve (A) and for discharging the exhaust gas to the exhaust sections (12, 15) , At least one combustion chamber (B) controllable by the piston (K) and comprising at least one inlet for supplying the cleaning gas from the intake sections (11, 13, 14)
At least one turbocharger (1) having a compressor in the intake section (11, 13, 14) and a turbine in the exhaust section (12, 15)
13 and 14 for recirculating the exhaust gas partial stream to the intake sections 11, 13 and 14, branched from the exhaust sections 12 and 15 or the combustion chamber B, (3; 103) through an exhaust gas recirculation line (2; 102)
The gas treatment apparatus (2)
To recover heat from the returned exhaust gas and to cool the exhaust gas recirculation line (3; 103), which is passed through a cooling unit (6; 106; 16, 26) (5; 105; 17; 5, 17)
At least one gas purifier (7; 107), and
An internal combustion engine comprising at least one liquid outlet (8; 108; 8a, 8b) arranged behind the cooling unit (6; 106; 16, 26) in the flow direction,
The gas purifier (7; 107) is disposed downstream of the cooling section of the exhaust gas recirculation line (3; 103)
The gas purifier (7; 107) has at least one water tank through which recycled exhaust gas flows, and the exhaust gas recycling line (3; 103) includes a gas purifier (7; 107). ≪ / RTI > 삭제delete 청구항 1에 있어서, 습한 환경을 제공하기 위한 상기 유닛(5; 105; 5, 17)은 흐름 방향으로 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)의 냉각되는 구간 전방에 배치되고 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)을 가습하는 1차 분사 유닛(5; 105)을 지니되, 상기 냉각되는 구간에서 복귀되는 배기가스 방향을 향하는 표면을 냉각유체로 가습하기 위해 지니고, 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)은 상기 1차 분사 유닛(5; 105)부터 상기 냉각되는 구간까지 이어지는 구간에 경사를 지니는 것을 특징으로 하는 내연 기관.The exhaust gas recirculation line (3; 103) according to claim 1, wherein the unit (5; 105; 5, 17) for providing a humid environment is disposed in front of the cooled zone of the exhaust gas recirculation line (3; 103) for humidifying a surface facing the direction of the exhaust gas returning from the cooling section for humidifying with a cooling fluid, the exhaust gas recirculation line (3; 103) has a slope in a section from the primary injection unit (5; 105) to the cooling section. 청구항 1에 있어서, 습한 환경을 제공하기 위한 상기 유닛(17; 5, 17)은 상기 냉각 유닛(16)으로 합류되는 냉각유체 공급관(17)을 지니되, 상기 냉각되는 구간에서 복귀되는 배기가스 방향을 향하는 표면을 냉각유체로 가습하기 위해 냉각유체 분배기를 포함하는 냉각유체 공급관(17)을 지니는 것을 특징으로 하는 내연 기관.The system according to claim 1, wherein said unit (17; 5, 17) for providing a humid environment has a cooling fluid supply tube (17) merged into said cooling unit (16) Has a cooling fluid supply pipe (17) including a cooling fluid distributor for humidifying the surface facing the combustion chamber (11) with a cooling fluid. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각 유닛(6; 106; 16, 26)은 적어도 하나의 에너지 회수 열 교환기(6; 106; 26)를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the cooling unit (6; 106; 16, 26) has at least one energy recovery heat exchanger (6; 106; 26). 청구항 5에 있어서, 상기 에너지 회수 열 교환기(6; 106; 26)는 물 냉각기(6; 106; 26)로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the energy recovery heat exchanger (6; 106; 26) is formed by a water cooler (6; 106; 26). 청구항 6에 있어서, 상기 물 냉각기(6; 106; 26)는 직교류형 냉각기(6; 106; 26)로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관. The internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the water cooler (6; 106; 26) is formed by an orthogonal flow cooler (6; 106; 26). 청구항 1, 3, 4, 5, 6, 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 유닛(16; 26)은 적어도 하나의 습식층 냉각기(16)를 지니고, 상기 습식층 냉각기(16)는 상기 복귀되는 배기가스 방향을 향하고 냉각유체로 가습되어 차가운 넓은 표면을 지니되, 상기 배기가스 재순환 라인(3; 103)에 배치되는 그리드, 체, 플레이트, 핀, 확장 엘리먼트, 직경 변화부 중 적어도 하나의 형태로 지니고, 냉각유체 분배기를 통해 습식층 냉각기(16)로 합류되는 냉각유체 공급관(17)이 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.The cooling unit (16; 26) according to any one of claims 1, 3, 4, 5, 6 and 7, wherein the cooling unit (16; 26) has at least one wet layer cooler (16) And at least one of a grid, a sieve, a plate, a pin, an expansion element, and a diameter changing portion disposed in the exhaust gas recycling line (3; 103) And a cooling fluid supply pipe (17) is provided which is joined to the wet layer cooler (16) through a cooling fluid distributor. 청구항 8에 있어서, 상기 가스 처리 장치(2; 102)는 상기 냉각되는 구간 하류에 적어도 하나의 데미스터(9; 109; 9a, 9b)를 지니고, 적어도 하나의 데미스터(9; 109; 9b)가 상기 가스 정화기(7; 107) 하류에 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.The gas treatment apparatus (2) according to claim 8, wherein the gas treatment apparatus (2) comprises at least one demister (9; 109; 9a, 9b) Is provided downstream of said gas purifier (7; 107). 청구항 9에 있어서, 상기 가스 처리 장치는 다수의 가스 처리 단계(22, 32)를 포함하고, 이러한 가스 처리 단계들은 상기 복귀되는 배기가스 방향을 향하는 표면을 가습하는 각각 적어도 하나의 입력측 1차 분사 유닛(5)과 복귀되는 배기가스로부터 열을 회수하기 위한 적어도 하나의 냉각기(16, 26)를 지니고, 상기 가스 처리 단계 가운데 적어도 한 단계는 청구항 1에 따른 가스 정화기 및/또는 청구항 9에 따른 데미스터를 1개 이상 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관. A gas treatment system according to claim 9, wherein the gas treatment apparatus comprises a plurality of gas treatment steps (22, 32), each gas treatment step comprising at least one input side primary injection unit (5) and at least one cooler (16, 26) for recovering heat from the exhaust gas being returned, wherein at least one of the gas treatment steps comprises a gas purifier according to claim 1 and / Of the internal combustion engine (1). 청구항 8에 있어서, 적어도 하나의 상기 가스 정화기(7; 107)와 상기 냉각 유닛(6; 106)는 하나의 전체 장치(2; 102)로, 공동 하우징을 이용하여 통합되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.The internal combustion engine (10) according to claim 8, characterized in that at least one said gas purifier (7; 107) and said cooling unit (6; 106) are integrated into one whole device . 청구항 10에 있어서, 상기 냉각기는 상기 가스 정화기 내에서 라인 벽부를 냉각하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.11. The internal combustion engine according to claim 10, wherein the cooler cools the line wall portion in the gas purifier. 청구항 11에 있어서, 상기 가스 정화기(7; 107)는 상기 복귀되는 배기가스의 흐름 경로에서 직접 상기 냉각 유닛에(6; 106; 16) 이어지거나 또는 중간에 배치되는 데미스터를 통해 상기 냉각 유닛(6; 106; 16)에 이어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관.12. The cooling system according to claim 11, wherein said gas purifier (7; 107) is connected to said cooling unit (6; 106; 16) directly or indirectly through said cooling unit in the flow path of said returning exhaust gas 6; 106; 16). 청구항 8에 있어서, 상기 가스 정화기(7; 107)는 적어도 부분적으로 플라스틱 부품로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관.The internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the gas purifier (7; 107) is at least partly made of a plastic part. 청구항 3에 있어서, 상기 배기가스 재순환 라인(3)의 상기 배기 섹션 측 분기부와 흡기 섹션측 합류부는 상기 터보차저(1)의 고압측에 위치하고, 상기 가스 처리 장치(2)는 상기 배기가스 재순환 라인(3) 단부에서 배기가스 재순환 컴프레서(10)를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관.4. The exhaust gas recirculation system according to claim 3, wherein the exhaust section side branch portion and the intake section side merging portion of the exhaust gas recirculation line (3) are located on the high pressure side of the turbocharger (1) And an exhaust gas recirculation compressor (10) at the end of the line (3). 청구항 8에 있어서, 상기 배기가스 재순환 라인(3)은 상기 가스 처리 장치(2)의 영역에서 적어도 액체 배출구(8)까지 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관.9. An internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the exhaust gas recirculation line (3) has an inclination from the region of the gas processing apparatus (2) to at least the liquid outlet (8). 청구항 1에 있어서, 상기 가스 처리 장치는 상기 냉각 유닛 상류에 증기 발생기를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관.The internal combustion engine according to claim 1, wherein the gas processing device has a steam generator upstream of the cooling unit.
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