KR101701363B1 - Egr-시스템, 이러한 시스템을 포함하는 연소 기관 및 이러한 연소 기관을 포함하는 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입 포트(50) 및 유출 포트(52)를 갖는 덕트(48)를 포함하는 EGR 시스템에 관한 것으로, 덕트(48)는 제1 단면적(A1)을 갖는 제1 덕트부(54), 제2 단면적(A2)을 갖는 제2 덕트부(56), 제1 덕트부(54) 및 제2 덕트부(56) 사이에 배치되는 전이부(58)를 포함한다. 전이부(58)는, EGR 가스(25)가 유입 포트(50)에서 유출 포트(52) 방향으로 흐를 때, 제1 가상벽이 EGR 가스(25)에 의해 전이부(58)에 형성되고, 복귀 유동(72)이 유출 포트(52)에서 유입 포트(50) 방향으로 흐를 때, 제2 가상 벽(74)이 복귀 유동(72)에 의해 제1 덕트부(54)에 형성되도록 설계된다. 또한, 본 발명은 이러한 EGR 시스템(4)을 갖는 연소 기관(2) 및 이러한 연소 기관(2)을 포함하는 차량(1)에 관한 것이다.

Description

EGR-시스템, 이러한 시스템을 포함하는 연소 기관 및 이러한 연소 기관을 포함하는 차량{EGR-SYSTEM, ENGINE COMPRISING SUCH SYSTEM AND VEHICLE COMPRISING SUCH ENGINE}
본 발명은 제1항 전제부의 EGR 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 제14항 전제부에 따른 이러한 EGR 시스템을 갖는 연소 기관에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 제15항 전제부에 따른 이러한 연소 기관을 갖는 차량에 관한 것이다.
EGR 시스템은 가솔린 및 디젤 엔진의 배기 가스를 정화하는 데에 사용된다. 질소 산화물은 공기 내 질소와 산소가 연소 기관의 연소실에서 발생하는 높은 온도 및 압력에서 반응할 때 형성된다. 배기 가스 재순환의 약어인 EGR은 엔진 배기 가스를 흡기 측으로 복귀시키는 것을 수반한다. 배기 가스는 질소 산화물이 감소되도록 연소 기관 연소실 내의 연소 온도를 낮출 것이다. 과급 엔진에는 장기 및 단기 EGR 시스템이 있다. 단기 시스템의 경우에, EGR 시스템은 컴프레서의 흡기 시스템 하류와 연결되고, 일반적으로는 흡기용 충전 공기 냉각기의 하류에 연결되어, EGR 시스템은 컴프레서의 고압 측에 연결된다.
단기 EGR 시스템을 사용하는 하나의 장점은 EGR 시스템에 필요한 공간을 줄일 수 있고, EGR 시스템의 무게를 감소시킨다는 것이다. 피스톤 기관으로부터의 배기 가스는 정압으로 배기 행정 중에 연소실을 떠나고, 연소 기관의 배기 가스 시스템 내의 압력을 맥동시키고, 차례로 맥동하는 배기 가스 유동을 초래한다. EGR 시스템은 연소 기관의 배기 가스 시스템에 연결되기 때문에, EGR 시스템 내의 배기 가스 압력 및 유량이 변하며, 이에 따라 맥동할 것이다.
흡기 측에는 배기 가스 측에서 우세한 강한 맥동 압력(pulsating pressure)보다 상당히 평활한 압력 상황이 존재한다. EGR 시스템에서, 이는 배기 가스 펄스 간의 역방향 압력에 이은 정방향의 주기적으로 강렬한 구동 압력을 초래한다. 역방향 압력은 역류를 초래하고, 정방향 유동은 작업 유동과 역류 모두를 포함해야 하기 때문에 전력 손실 및 증가된 연료 소비를 가져온다. 필요한 구동 압력은 가스 교환 작업이 증가함에 따라 상승한다.
전술한 문제를 해결하기 위해 리드 밸브(reed valve)의 형태로 체크 밸브를 포함하는 해결책이 공지되어 있다. 리드 밸브를 갖는 EGR 시스템의 단점은 정방향의 압력 강하를 증가시키는 것이다. 또한 EGR 시스템의 환경이 부식성이어서 리드 밸브의 수명에 악영향을 미친다.
FR-A1-2948419호는 EGR 쿨러와 밸브가 배치된 EGR 시스템을 기재하고 있다. EGR 쿨러의 유입 및 유출 포트와 교환 덕트를 갖는 밸브는 EGR 시스템의 EGR 가스의 역류를 고려하도록 설계된다.
본 발명이 속하는 분야에 공지된 해결책에도 불구하고, 더 긴 수명, 낮은 유지 보수 요구 및 저비용으로 제조할 수 있는, 적은 양의 가스 교환 작업을 요구하는 EGR 시스템을 개발해야 한다는 요구가 있다. 또한, 더 적은 연료로 동작하는 이러한 EGR 시스템은 연소 기관을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 적은 양의 가스 교환 작업을 요구하는 EGR 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수명이 긴 EGR 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저비용으로 제조할 수 있는 EGR 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 연료 소비로 작동하는 EGR 시스템을 갖는 연소 기관을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 제1항의 특징부에 기재된 독특한 기능을 특징으로 하는 전술한 종류의 EGR 시스템으로 달성된다.
이러한 목적은 또한 제14항의 특징부에 기재된 독특한 기능을 특징으로 하는 전술한 종류의 연소 기관에 의해 달성된다.
이러한 목적은 또한 제15항의 특징부에 기재된 독특한 기능을 특징으로 하는전술한 종류의 차량에 의해 달성된다.
특별하게 설계된 형상으로 EGR 시스템을 공급하는 것은 날카로운 에지로 구분하여 와류 형태로 가상 벽을 형성함으로써, 정방향 및 역방향으로 각각 차동 압력 강하를 갖는 유동 요소를 제공한다. 와류의 위치 및 효과는 정방향 및 역방향에 따라 각각 다르다. 이는 역류 및 정방향으로 구동 압력에 대한 필요성을 감소시키고, 그 결과, 적은 가스 교환 작업에 의해 낮은 연료 소비를 초래한다.
전체적인 해결책은 체크 밸브를 모방하여 유동 현상을 이용하는 설계에 의해 이동 부분 없이 수동적인 형상에 기초한다.
EGR 시스템에 포함되는 기학학적 파라미터의 적절한 배치를 선택함으로써, 생성된 기하학적 구조는 덕트에서 EGR 가스의 유동에 영향을 끼치고, 유동 방향으로 가상 벽을 형성하여, EGR 가스에 의해 기하학적 구조를 변경하는 EGR 가스의 유동을 초래한다. EGR 가스가 유동 방향으로 흐를 때, 덕트의 전이부에 와류가 생성되며, EGR 가스에 대한 와류는 가상 벽으로 인지될 것이다. EGR 가스가 역방향으로 흐를 때, 제2 가상 벽은 제1 덕트부에 형성될 것이다. 제2 가상 벽은 역방향으로 EGR 가스의 유동을 방해하는 효과를 가지고, 역류 및 정방향의 구동 압력에 대한 필요성을 감소시켜 연소 기관 및 차량이 동작할 때 적은 연료 소비를 초래한다.
본 발명의 추가적인 장점은 이하에서 상세하게 설명된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 EGR 시스템을 구비한 연소 기관을 포함하는 차량(1)의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 EGR 시스템을 구비한 연소 기관의 개략도이다.
도 3은 배기 가스가 정방향으로 흐를 때 본 발명의 EGR 시스템 덕트의 단면도이고, 및
도 3a는 도 3의 제1 덕트부와 전이부 사이의 영역을 상세하게 도시한다.
도 4는 배기 가스가 역방향으로 흐를 때 본 발명에 따른 EGR 시스템 덕트의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 EGR 시스템(4)을 구비하는 연소 기관(2)을 포함하는 차량(1)의 개략적인 측면도이다. 연소 기관(2)은 기어박스(6)에 연결되고, 기어박스(6)는 차량(1)의 구동륜(8)에 연결된다. 바람직하게는 연소 기관(2)은 피스톤 기관이다.
도 2는 본 발명의 EGR 시스템(4)을 구비한 연소 기관(2)을 개략적으로 도시한다. 도시된 실시예에서, 연소 기관(2)은 4개의 실린더(10)를 갖되, 각각의 실린더(10)는 피스톤(12) 및 연소실(14)을 수용한다. 또한, 연소 기관(2)은 출력 샤프트(16)를 구비한다. 연소 기관(2)은 연소실(14)에 공기를 공급하는 흡기 시스템(18), 연소실(14)에서 배출된 배기 가스를 제거하는 배기 가스 시스템(20)을 포함한다. 흡기 시스템(18) 및 배기 가스 시스템(20) 사이에 EGR 시스템(4)이 배치된다. EGR 시스템(4)은 배기 가스 시스템(20)에 연결되고, EGR 밸브(24)는 EGR 가스의 형태로 EGR 시스템(4)에 공급되는 배기 가스의 양을 제어한다(도 3 참조). 연소 기관의 출력을 증가시키기 위해, EGR 쿨러(22)를 EGR 시스템(4)에 배치하는 것이 가능하여, EGR 가스(25)는 컴프레서(28)에 흡입 공기로 공급되기 전에 냉각될 수 있다. EGR 시스템(4)은, 흡기 시스템(18) 내의 공기에 EGR 가스가 첨가되는 연결점(26)에서 EGR 시스템(22) 내에 배치되는 EGR 쿨러(4)의 흡기 시스템(18) 하류에 연결된다. EGR 밸브(24)는 EGR 쿨러(22)의 상류 또는 하류에 배치될 수 있다. EGR 시스템(4)은 컴프레서(28)의 흡기 시스템(18) 하류에 연결되어, EGR 시스템(4)은 컴프레서(28)의 고압 측에 연결된다. 밸브 부재(29)는 컴프레서(28)의 흡기 시스템(18) 하류에 배치되고, 밸브 부재(29)는 연소 기관(2)에 공급되는 공기의 양을 제어한다. 밸브 부재(29)는 차량(1) 운전자에 의해 작동되는 스로틀 제어에 연결된다.
도시된 연소 기관(2)의 배기 가스에 대한 실시예에 따라, 컴프레서(28)는 배기 가스 시스템(20)에 연결되는 터빈(30)을 통해 구동된다. 흡기 시스템(18)은 바람직하게는 컴프레서(28)를 통해 유입 포트(24)로부터 흡입된 주위 공기를 최종적으로 연소 기관(2)의 연소실(14)에 전달하는 파이프 및 호스(32)로 구성된다. 배기 가스 시스템(20)은 바람직하게는 연소 기관(2)의 연소실(14)로부터 발생하는 고온 배기 가스를 터빈(30)을 지나 배기 가스 파이프 구멍(38)을 통해 주위로 전달하는 파이프(36)로 구성된다. 또한, EGR 시스템(4)은 파이프(40)로 구성되고, 상기 파이프(40)는 EGR 밸브(24)를 통해 연결점(41)에 배기 가스를 전달하고, 흡기 시스템(18)의 공기에 EGR 가스(25)가 첨가되는 연결점(26)에서 연결 장치(42)로부터 EGR 쿨러(22)에 배기 가스를 전달한다. EGR 시스템(4)은 이하에서 더욱 상세하게 설명될 덕트(48)를 포함한다. EGR 가스(25)가 공급되고, 연결점(26)에서 흡입 공기와 혼합되며, 흡기 시스템(18)을 지나 유입 파이프(46)로 혼합된 EGR 가스(25) 및 흡입 공기가 유입되는 분기점(44)에 전달된 후에, 상기 유입 파이프(46)를 통해 혼합된 EGR 가스(25) 및 흡입 공기는 각각의 연소실(14)에 전달된다. 연결점(26)과 분기점(44) 사이의 거리는 0mm와 500mm사이이고, 바람직하게는 100mm와 250mm사이이다.
도 3은 정방향으로 흐르는 EGR 가스(25)와 본 발명에 따른 EGR 시스템(4) 덕트(48)의 단면도이다. 덕트(48)는 유입 포트(50) 및 유출 포트(52)를 포함한다. 정방향은 유입 포트(50)에서 유출 포트(52)로의 방향을 의미한다. 덕트(48)는 제1 단면적(A1)을 갖는 제1 덕트부(54), 제2 단면적(A2)을 갖는 제2 덕트부(56), 및 제1 덕트부(54) 및 제2 덕트부(56) 사이에 배치되며, EGR 가스(25)가 유입 포트(50)에서 유출 포트(52) 방향으로 흐를 때, 전이부(58)에서 EGR 가스(25)에 의해 제1 가상 벽(60)이 형성되도록 설계되는 전이부(58)를 포함한다. 제1 가상 벽(60)은 EGR 가스(25)에 의해 형성되는 제1 와류(62)로 구성된다.
EGR 시스템(4)의 덕트(48)는, 최대 출력과 최소 손실을 갖는 EGR 시스템(4)을 통해 배기 가스의 펄스 에너지를 전송하도록 근본적으로 평평한 내부 면(70)을 구비하고, 실질적으로 직선이며, 실질적으로 원형 단면을 갖는다. 따라서, 제1 덕트부(54) 및 제2 덕트부(56) 및 전이부(58)는 바람직하게는 원형 단면을 구비하고, 전이부(58)의 최소 직경이 제1 덕트부(54)의 직경(d1)에 상당하고, 전이부(58)의 최대 직경이 제2 덕트부(56)의 직경(d2)에 상당하다. 그러나, EGR 시스템(4)의 덕트(48)는 단면 방향에서 볼 때, 임의의 형상을 가질 수 있다.
전이부(58)는 근본적으로 매끈한 내부 면(66)을 구비한 커브 벽(64)을 포함한다. 제1 덕트부(54)와 전이부(58) 사이의 연결은 날카로운 에지(68)를 형성하고, 상기 날카로운 에지(68)의 반경(r)은 바람직하게는 제1 덕트부(54) 직경(d1)의 0.15배보다 작은데, 즉, r<0.15×d1이다. 제1 와류(62)를 최적으로 형성하기 위해, 전이부(58)의 곡면 벽(64)의 반경(R)은 제2 덕트부(56) 직경(d2)의 0.1배 내지 직경(d2)의 0.5배, 즉, 0.1×d2≤R≤0.5×d2이다. 바람직하게는 전이부(58)의 곡면 벽(64)의 반경(R)은 직경(d2)의 0.2배 내지 직경(d2)의 0.3배, 즉, 0.2×d2≤R≤0.3×d2이다. 제1 덕트부(54)에 연결되는 전이부(58)에서, 곡면 벽(64)은 곡면 벽(64)에 대한 접선(t)에서의 각(α)에 상당하는 각에서 근본적으로 평평한 부분을 갖는다. 각(α)의 크기는 30 내지 90 도(degree), 바람직하게는 45°내지 60°범위 내에 있다. 제2 덕트부(56)와 전이부(58) 사이의 연결은 근본적으로 평평한 면(70)을 형성한다.
도 3a는 도 3의 제1 덕트부(54)와 전이부(58) 사이의 영역을 상세하게 도시하고, 제1 덕트부(54)와 전이부(58) 사이의 연결이 어떻게 반경(r)을 구비한 날카로운 에지(68)를 형성하는지 알 수 있고, 또한, 또한, 제1 덕트부(54)와 연결되는 전이부(58)에서, 곡면 벽(64)이 어떻게 곡면 벽(64)에 대한 접선에서의 각(α)에 상당하는 각에서 평평한 부분을 갖는지 알 수 있다.
전이부(58)와 제2 덕트부(56)는, 제2 덕트부(56)의 직경(d2)보다 큰 전체 길이, 바람직하게는 제2 덕트부(56) 직경(d2)의 2배 내지 3배 범위 내에 있는 전체 길이(L)를 가지고, 도 3에 도시되어 있다. 이는 전이부(58) 및 제2 덕트부(56)에서 전체 길이(L)를 초래하고, 상기 길이(L)는 EGR 가스(25)에 의해 형성되는 제1 와류(62)를 수용하고, 제2 덕트부(56)에서 EGR 가스의 부착된 유동을 회복하는데 충분하다. 바람직하게 제1 단면적(A1)은 제2 단면적(A2)보다 작고, 제2 및 제1 단면적(A2, A1) 사이의 비율은 2 내지 15, 즉, 2≤A2/A1≤15이다. 바람직하게 제2 및 제1 단면적(A2, A1) 사이의 비율은 4 내지 8, 즉, 4≤A2/A1≤8이다.
연소 기관(2)은 피스톤 기관이기 때문에, 연소 기관(2)의 배기 가스 시스템(20) 압력은 변화하고 맥동할 것이고, 차례로 압력은 배기 가스 유동을 변화시키고 맥동을 초래할 것이다. EGR 시스템(4)은 연소 기관(2)의 배기 가스 시스템(20)에 연결되기 때문에, EGR 시스템(4) 내부 배기 가스의 압력 및 유동은 변화하고 맥동할 것이다. EGR 가스(25)가 EGR 시스템(4)을 통과할 때, 배기 가스에서 압력 및 유동 변형을 균등화하는 EGR 시스템을 방지하기 위해, 제1 가상 벽(60)을 형성하는 제1 와류(62)는 덕트(48)를 통한 유동 저항을 최소화시킨다.
배기 가스의 압력 및 유동은 전이부(58)의 하류에서 변화되고 맥동한다. EGR 가스(25)에서 발생하는 펄스 에너지는 EGR 가스(25)와 주위로부터의 흡입 공기가 양호하게 섞이도록 기여해서, EGR 가스(25)와 모든 연소 기관(2)의 연소실(14)에서의 흡입 공기가 균일하고 일정하게 혼합된다. 이는 모든 연소 기관(2)의 실린더(10)로부터 실질적으로 균일한 출력을 달성하고, 연소 기관(2)의 성능을 증가시키고, 연소 기관(2) 배기 가스의 배출을 감소시킨다. EGR 가스(55)에서 발생하는 펄스 에너지는 제1 와류(62)에 의해 방해되지 않는다.
도 4는 역방향으로 흐르는 복귀 유동(72)과 본 발명에 따른 EGR 시스템(4) 덕트(48)의 단면도이다. 역방향은 유출 포트(52)에서 유입 포트(50)로의 방향을 의미한다. EGR 시스템(4)에는 배기 가스 펄스 간의 역방향 압력에 의해 동반되는, 정방향으로 EGR 가스(25)로부터의 주기적으로 강력한 구동 압력이 있다. 역방향 압력은 정방향 유동에 의해 극복되어야 하는 EGR 시스템(4)의 복귀 유동(72)를 구동시킨다. 제1 덕트부(54) 및 제2 덕트부(56) 및 전이부(58)의 전술한 기하학적 구조의 결과로, 복귀 유동(72)의 방향이 유출 포트(52)에서 유입 포트(50)일 때, 제2 가상 벽(74)은 제1 덕트부(54)에 형성될 것이다. 제2 가상 벽(74)은 복귀 유동(72)에 의해 형성되는 제2 와류(76)로 구성된다. 제2 가상 벽(74)은 역방향의 복귀 유동(72)에 방해하는 효과를 가지고, 복귀 유동(72)을 감소시키며, 또한, 정방향으로 EGR 가스(25) 구동 압력에 대한 필요성을 감소시켜, 연소 기관(2) 및 차량(1)이 동작할 때 낮은 연료 소비를 달성할 수 있다.
제1 덕트부(54) 및 제2 덕트부(56) 및 전이부(58)는 원형 단면을 가지기 때문에, 제1 가상 벽(60) 및 제2 가상 벽(74)을 형성하는 제1 와류(62) 및 제2 와류(76)는 덕트(48)의 중심선(77)에 대해 연장되는 도넛 형상에 상당하는 형상을 가질 것이다. 제1 가상 벽(60)을 형성하는 제1 와류(62)는 정방향으로 EGR 가스(25)의 유동을 용이하게 하고, 제2 가상 벽(76)을 형성하는 제2 와류(76)는 제1 덕트부(54)에 수축(78)을 형성하고, 역방향의 복귀 유동(72)에 방해하는 효과를 갖는다.
본 발명의 구조 내에서, 전술한 구성 요소 및 독특한 특징은 언급된 다양한 실시예 사이에서 결합될 수 있다.

Claims (13)

  1. 유입 포트(50) 및 유출 포트(52)를 구비하며, 제1 단면적(A1)을 갖는 제1 덕트부(54), 제2 단면적(A2)을 갖는 제2 덕트부(56), 제1 덕트부(54) 및 제2 덕트부(56) 사이에 배치되는 전이부(58)를 구비한 덕트(48)를 포함하는 EGR 시스템에 있어서,
    상기 전이부(58)는 곡면 벽(64)을 포함하고, 상기 제1 덕트부(54)와 상기 전이부(58) 간의 연결은 날카로운 에지(68)를 형성하여, EGR 가스(25)가 상기 유입 포트(50)에서 상기 유출 포트(52) 방향으로 흐를 때, EGR 가스(25)에 의해 상기 전이부(58)에 제1 가상 벽(60)이 형성되고, 복귀 유동(72)이 상기 유출 포트(52)에서 상기 유입 포트(50) 방향으로 흐를 때, 상기 복귀 유동(72)에 의해 상기 제1 덕트부(54)에 제2 가상 벽(74)이 형성되며, 상기 제1 및 제2 가상 벽(60, 74)은 EGR 가스(25) 또는 복귀 유동(72)에 의해 각각 형성되는 제1 및 제2 와류(62, 76)로 구성되고, EGR 가스(25)가 상기 유입 포트(50)에서 상기 유출 포트(52) 방향으로 흐를 때, 제1 가상 벽(60)이 덕트(48)를 통한 유동 저항을 최소화시키고, 복귀 유동(72)이 상기 유출 포트(52)에서 상기 유입 포트(50) 방향으로 흐를 때, 제2 가상 벽(74)이 역방향의 복귀 유동(72)에 방해하는 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전이부(58)는 근본적으로 매끈한 내부면(66)을 갖는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전이부(58)는 근본적으로 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 덕트부(54) 및 제2 덕트부(56)는 원형 단면을 가지고, 상기 전이부(58)의 최소 직경은 상기 제1 덕트부(54)의 직경(d1)에 상당하며, 상기 전이부(58)의 최대 직경은 상기 제2 덕트부(56)의 직경(d2)에 상당하는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    날카로운 에지(68)의 반경(r)은 상기 제1 덕트부(54) 직경(d1)의 0.15배 미만, 즉, r<0.15×d1인 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 덕트부(56)와 상기 전이부(58) 사이의 연결은 근본적으로 평평한 면(70)을 형성하는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전이부(58)의 곡률 반경(R)은 상기 제2 덕트부(56) 직경(d2)의 0.1배 내지 0.5배 범위, 즉, 0.1×d2≤R≤0.5×d2인 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전이부(58)와 상기 제2 덕트부(56)의 전체 길이(L)는 상기 제2 덕트부(56)의 직경(d2)보다 크되, 상기 제2 덕트부(56) 직경(d2)의 2배 내지 3배 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단면적(A1)은 상기 제2 단면적(A2)보다 작은 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 단면적(A1)은 상기 제2 단면적(A2)보다 작은 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제2 및 제1 단면적(A2, A1) 사이의 비율은 2 내지 15의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
  12. 연소실(14)에 공기를 공급하는 흡기 시스템(18), 및 연소실(14)에서 배출하는 배기 가스를 제거하는 배기 가스 시스템(20)을 포함하는 연소 기관으로,
    흡기 시스템(18)과 배기 가스 시스템(20) 사이에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 EGR 시스템(4)이 배치되는 것을 특징으로 하는 연소 기관.
  13. 차량(1)으로,
    제12항에 따른 연소 기관(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
KR1020157023543A 2013-01-31 2014-01-27 Egr-시스템, 이러한 시스템을 포함하는 연소 기관 및 이러한 연소 기관을 포함하는 차량 KR101701363B1 (ko)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6472139B2 (ja) * 2015-06-15 2019-02-20 富士フイルム株式会社 オリフィス、及びこれを用いた送液装置、塗布装置、並びに光学フィルムの製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224813A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Yanmar Co Ltd 内燃機関
FR2948419A1 (fr) * 2009-07-27 2011-01-28 Renault Sas Ligne de recirculation des gaz brules d'un moteur a combustion interne

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1560334A (ko) * 1967-12-04 1969-03-21
US6336471B1 (en) * 1981-07-16 2002-01-08 James J. Feuling Flow system for enhancing undirectional fluid flow
US4848281A (en) * 1987-11-30 1989-07-18 Mccord Ronald R Pulse chamber and supercharging apparatus for internal combustion engines
JP2005133611A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Nissan Diesel Motor Co Ltd 過給機付エンジンの排気還流装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224813A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Yanmar Co Ltd 内燃機関
FR2948419A1 (fr) * 2009-07-27 2011-01-28 Renault Sas Ligne de recirculation des gaz brules d'un moteur a combustion interne

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