KR102086876B1 - 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기와 연료가 연소되는 실린더와 공기를 압축하는 압축기 사이에 설치되고, 상기 실린더에 공기를 공급하기 위해 상기 압축기에서 공급되는 공기를 충전하는 에어챔버, 상기 에어챔버에 충전된 공기를 배출시키기 위한 유로를 제공하는 제1배기부, 상기 제1배기부에 설치되고 상기 제1배기부의 개도를 조절하는 개폐부, 상기 실린더에서 배출되는 배기가스를 이용하여 상기 압축기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 터빈부, 상기 터빈부에서 배출되는 배기가스를 정화시키기 위한 정화부, 상기 터빈부에서 배출되는 배기가스를 상기 정화부로 공급하기 위한 유로를 제공하는 제2배기부, 상기 제2배기부에 설치되고 상기 터빈부에서 상기 정화부로 공급되는 배기가스의 온도를 측정하기 위한 제1센서부, 및 상기 제1센서부가 측정한 제1측정온도에 따라 상기 제1배기부의 개도가 조절되도록 상기 개폐부를 제어하는 제어부를 포함하는 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에 관한 것이다.

Description

배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진{Engine having Controlling Temperature of Exhaust Gas Function}
본 발명은 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도를 조절하기 위한 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 엔진은 선박, 차량 및 항공기(이하, '대상물'이라 함) 등의 운송수단에 추진력을 공급하기 위한 장치이다. 이러한 추진력은 새로운 공기를 수용하는 흡기행정 및 수용된 공기와 연료의 연소 폭발력에 의해 피스톤의 팽창 및 배기가스를 배출하는 배기행정이 반복됨으로써 생성된다. 상기 흡기행정 및 상기 배기행정이 수행되기 위해서 상기 엔진은 공기를 수용하는 실린더, 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤, 상기 흡기행정을 위해서 상기 실린더 외부로 배기가스가 배출되도록 배기구를 개방하기 위한 배기밸브를 포함한다. 또한, 엔진은 배기가스를 이용하여 실린더 측에 공기를 공급하는 과정의 효율을 향상시키기 위해 배기가스가 배출되는 배출관에 터보차저가 설치된다.
한편, 엔진에서 배출되는 배기가스에는 질소산화물(NOx) 등과 같은 유해물질이 포함되어 있다. 이와같은 유해물질이 대기로 배출되는 것을 방지하기 위해, 상기 터보차저의 후단에는 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하기 위한 정화장치가 설치된다.
도 1은 종래 기술에 따른 엔진을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참고하면, 종래 기술에 따른 엔진(1)은 공기를 압축하기 위한 터보차저(10), 동력을 제공하는 실린더부(20), 상기 실린더부(20)에 공기를 공급하기 위한 공기충전부(30), 및 상기 터보차저(10)에서 배출되는 배기가스를 정화시키기 위한 정화장치(40)를 포함한다.
상기 터보차저(10)는 공기를 압축하기 위한 컴프레서(11), 상기 컴프레서(11)를 동작시키기 위한 터빈(12), 및 상기 컴프레서(11)와 상기 터빈(12)를 연결하는 연결축(13)을 포함한다.
상기 컴프레서(11)는 상기 터빈(12)의 동작에 따라 작동한다. 예컨대, 상기 컴프레서(11)는 상기 연결축(13)에 의해 상기 터빈(12)과 연결됨으로써, 상기 터빈(12)이 회전함에 따라 회전된다. 상기 컴프레서(11)는 압축한 공기를 상기 실린더부(20)에 공급하기 위한 공급라인에 연결된다.
상기 터빈(12)은 상기 배기가스가 배출됨에 따라 동작한다. 이를 위해, 상기 터빈(12)은 상기 배기가스가 배출되기 위한 배기라인에 연결된다.
상기 실린더부(20)는 피스톤(미도시)의 상하 운동에 의해 공기와 연료를 연소시킨다. 상기 실린더부(20)는 복수개의 실린더들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 실린더부(20)는 대상물을 이동시키기 위한 동력을 제공할 수 있다.
상기 공기충전부(30)는 컴프레서(11)에 의해 압축된 공기를 상기 실린더부(20)에 공급하기 위해 공기를 충전한다. 상기 공기충전부(30)에 공급되는 공기는 대기에서 포집되므로, 대기 온도가 변경됨에 따라 온도가 변경된다. 또한, 상기 공기충전부(30)에서 상기 실린더부(20)로 공급되는 공기의 양에 따라 상기 실린더부(20)로부터 배출되는 배기가스의 온도가 변경된다.
상기 정화장치(40)는 상기 터빈(12)의 후단에 설치되고, 상기 터빈(12)을 거쳐 배출되는 배기가스를 정화시킨다. 상기 정화장치(40)를 거친 배기가스는 외부로 배출될 수 있다.
여기서, 최근 강화된 대기 환경규제를 만족시키기 위해, 상기 정화장치(40)에 공급되는 배기가스의 온도. 즉, 상기 터빈(12)에서 배출되어 상기 정화장치(40)로 공급되는 배기가스의 온도는 일정값(예컨대, 340 ℃) 이상이여야 한다. 이러한 조건이 충족되어야만 상기 정화장치(40)가 유해물질이 포함된 배기가스를 정화시켜 강화된 대기 환경규제를 만족시킬 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 엔진(1)은 상기 정화장치(40)에 공급되는 배기가스. 즉, 상기 실린더부(20)로부터 배출되는 배기가스의 온도를 조절할 수 없는 문제가 있다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 엔진(1)은 일정값 미만의 배기가스가 상기 정화장치(40)에 공급됨으로써, 대기 환경규제를 만족시키지 못하는 배기가스를 대기로 배출시켜 환경을 오염시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정화장치에 공급되는 배기가스의 온도를 조절할 수 있는 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진은 공기와 연료가 연소되는 실린더와 공기를 압축하는 압축기 사이에 설치되고, 상기 실린더에 공기를 공급하기 위해 상기 압축기에서 공급되는 공기를 충전하는 에어챔버; 상기 에어챔버에 충전된 공기를 배출시키기 위한 유로를 제공하는 제1배기부; 상기 제1배기부에 설치되고 상기 제1배기부의 개도를 조절하는 개폐부; 상기 실린더에서 배출되는 배기가스를 이용하여 상기 압축기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 터빈부; 상기 터빈부에서 배출되는 배기가스를 정화시키기 위한 정화부; 상기 터빈부에서 배출되는 배기가스를 상기 정화부로 공급하기 위한 유로를 제공하는 제2배기부; 상기 제2배기부에 설치되고 상기 터빈부에서 상기 정화부로 공급되는 배기가스의 온도를 측정하기 위한 제1센서부; 및 상기 제1센서부가 측정한 제1측정온도에 따라 상기 제1배기부의 개도가 조절되도록 상기 개폐부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1센서부가 측정한 제1측정온도가 기설정된 제1기준온도 미만이면, 상기 제1배기부의 개도가 개방되도록 상기 개폐부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1센서부가 측정한 제1측정온도가 기설정된 제1기준온도 이상이면, 상기 제1배기부의 개도가 차단되도록 상기 개폐부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진은 상기 제어부에 연결되게 설치되고 상기 압축기가 압축하는 공기의 온도를 측정하기 위한 제2센서부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 제2센서부가 측정한 제2측정온도에 따라 상기 제1배기부의 개도가 조절되도록 상기 개폐부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2센서부가 측정한 제2측정온도가 기설정된 제2기준온도 미만이면 상기 제1배기부의 개도가 개방되도록 상기 개폐부를 제어하고, 상기 제2측정온도가 기설정된 제2기준온도 이상이면 상기 제1배기부의 개도가 차단되도록 상기 개폐부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 정화장치에 공급되는 배기가스의 온도를 조절하도록 구현됨으로써, 강화된 대기 환경규제를 만족시킬 뿐만 아니라 유해물질을 제거함으로써 환경 보호에 기여할 수 있다.
본 발명은 정화장치에 공급되는 배기가스의 온도를 조절하도록 구현됨으로써, 유해물질을 제거하는 정화장치의 부하를 감소시켜 정화장치에 대한 교체 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진의 개략도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에서 제1센서부가 측정한 제1측정온도에 따른 개폐부의 작동 상태를 설명하기 위한 상태도
도 5는 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에서 제2센서부를 설명하기 위한 개략도
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진의 개략도, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에서 제1센서부가 측정한 제1측정온도에 따른 개폐부의 작동 상태를 설명하기 위한 상태도, 도 5는 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진에서 제2센서부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 SCR, DOC 등과 같은 정화장치에서 요구되는 배기가스의 온도를 만족시키기 위해 실린더에서 배출되는 배기가스의 온도를 조절하기 위한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 실린더에 공급되는 공기의 양을 조절함으로써, 상기 실린더에서 배출되는 배기가스의 온도를 조절할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 실린더(101)에 공기를 공급하기 위해 압축기(102)에서 공급되는 공기를 충전하는 에어챔버(110), 상기 에어챔버(110)에 충전된 공기를 배출시키기 위한 제1배기부(120), 상기 제1배기부(120)의 개도를 조절하는 개폐부(130), 상기 실린더(101)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 상기 압축기(102)를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 터빈부(140), 상기 터빈부(140)에서 배출되는 배기가스를 정화시키기 위한 정화부(150), 상기 터빈부(140)에서 배출되는 배기가스를 상기 정화부(150)로 공급하기 위한 제2배기부(160), 상기 터빈부(140)에서 상기 정화부(150)로 공급되는 배기가스의 온도를 측정하기 위한 제1센서부(170), 및 상기 제1센서부(170)가 측정한 제1측정온도에 따라 상기 제1배기부(120)의 개도가 조절되도록 상기 개폐부(130)를 제어하는 제어부(180)를 포함한다.
상기 실린더(101)는 공기와 연료가 연소되어 폭발할 수 있도록 형성된 챔버다. 상기 실린더(101)에 공급되는 연료의 양이 일정할 경우, 상기 실린더(101)에 공급되는 공기의 양이 증가하게 되면 연소반응이 활성화되고 냉각효과도 증가함으로써, 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스의 온도는 낮아지게 된다. 반면, 상기 실린더(101)에 공급되는 연료의 양이 일정할 경우, 상기 실린더(101)에 공급되는 공기의 양이 감소하게 되면 연소반응이 활성화되는 정도가 낮아지고 냉각효과가 감소함으로써, 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스의 온도는 높아지게 된다. 상기 실린더(101)에서 배출되는 배기가스는 상기 터빈부(140)를 거쳐 상기 정화부(150)로 공급될 수 있다. 상기 정화부(150)는 기설정된 기준온도 이상의 배기가스를 공급받았을 경우에 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)과 같은 유해물질에 대한 제거 효율이 향상될 수 있다. 예컨대, 상기 기준온도는 일정값(예컨대, 340 ℃) 일 수 있다. 상기 제어부(5)는 상기 개폐부(130)를 제어함으로써 상기 실린더(101)에 공급되는 공기의 양을 조절할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 실린더(101)에 공급되는 공기의 양을 조절함으로써, 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스. 즉, 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 대기 환경규제를 만족시킬 뿐만 아니라, 환경 오염 방지에 기여할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 높이도록 구현됨으로써, 유해물질을 제거하는데 소모되는 정화부(150)의 부하를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 정화부(150)에 대한 교체 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
이하에서는 상기 에어챔버(110), 상기 제1배기부(120), 상기 개폐부(130), 상기 터빈부(140), 상기 정화부(150), 상기 제2배기부(160), 상기 제1센서부(170), 및 상기 제어부(180)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 에어챔버(110)는 실린더(101)와 압축기(102) 사이에 설치되고, 상기 실린더(101)에 공기를 공급하기 위해 상기 압축기(102)에서 공급되는 공기를 충전한다.
상기 실린더(101)는 공기와 연료가 고압으로 압축되어 연소되도록 형성된 챔버이다. 이에 따라, 상기 실린더(101)로부터 공기와 연료가 연소됨에 따라 생성된 배기가스가 배출될 수 있다. 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스는 관 또는 파이프와 같은 관로로 형성된 배기라인(103)을 따라 상기 터빈부(140)에 공급될 수 있다. 상기 실린더(101)는 상기 엔진(100)에 복수개 설치될 수 있다.
상기 압축기(102)는 공기를 압축한다. 상기 압축기(102)는 압축한 공기를 상기 에어챔버(110)에 공급할 수 있다. 예컨대, 상기 압축기(102)는 컴프레서(Compressor)일 수 있다. 상기 압축기(102)는 동력전달축을 통해 상기 터빈부(140)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 압축기(102)는 상기 터빈부(140)가 발생시키는 동력으로 공기를 압축할 수 있다. 상기 압축기(102)는 상기 엔진(100)이 설치되는 곳에 존재하는 공기를 압축하거나 관로를 통해 외부로부터 공기를 흡입하여 압축할 수 있다. 이에 따라, 상기 압축기(102)가 압축하는 공기는 온도가 일정하지 않을 수 있다.
상기 에어챔버(110)는 상기 실린더(101)에 공기를 신속하게 공급하기 위해 상기 압축기(102)에서 압축된 공기를 충전한다. 상기 에어챔버(110)는 일측이 상기 압축기(102)에 연결되고, 타측이 상기 실린더(101)에 연결된다. 이에 따라, 상기 에어챔버(110)는 상기 압축기(102)에 의해 압축된 공기를 상기 실린더(101)에 공급할 수 있다. 상기 에어챔버(110)는 상기 압축기(102)에 의해 압축된 공기를 충전하는 충전량이 증가될수록 상기 실린더(101)에 더 많은 양의 공기를 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스의 온도는 낮아질 수 있다. 상기 에어챔버(110)가 상기 실린더(101)에 적은 양의 공기를 공급할수록 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스의 온도는 높아질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 제1배기부(120)는 상기 에어챔버(110)에 충전된 공기를 배출시키기 위한 유로를 제공한다. 상기 제1배기부(120)는 일측이 상기 에어챔버(110)에 연결된다. 예컨대, 상기 제1배기부(120)는 관 또는 파이프와 같은 관로일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1배기부(120)는 상기 에어챔버(110)에 충전된 공기를 상기 에어챔버(110)로부터 배출시킬 수 있다.
상기 개폐부(130)는 상기 제1배기부(120)에 설치된다. 상기 개폐부(130)는 상기 제1배기부(120)의 개도를 조절한다. 예컨대, 상기 개폐부(130)는 상기 제어부(180)의 제어에 의해 상기 제1배기부(120)의 개도를 개방하거나 차단할 수 있다. 상기 개폐부(130)는 상기 에어챔버(110)에 충전된 공기의 양을 감소시키기 위해 상기 제1배기부(120)의 개도를 개방할 수 있다. 상기 개폐부(130)는 상기 제1배기부(120)의 개도를 차단함으로써 상기 에어챔버(110)에 충전된 공기의 양이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 개폐부(130)는 밸브(Valve)일 수 있다.
상기 터빈부(140)는 상기 압축기(102)를 동작시키기 위한 동력을 발생시킨다. 상기 터빈부(140)는 상기 실린더(101)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 동력을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 상기 터빈부(140)는 상기 실린더(101)에서 배출되는 배기가스가 터빈날개(미도시)를 회전시킴으로써, 상기 압축기(102)를 동작시키기 위한 동력을 발생시킬 수 있다. 상기 터빈부(140)는 동력전달축(미도시)을 통해 상기 압축기(102)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 터빈부(140)는 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스의 양에 따라 상기 압축기(102)를 동작시키기 위한 동력의 크기가 달라질 수 있다. 이 경우, 상기 엔진(100)의 출력 효율이 달라질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 정화부(150)는 상기 터빈부(140)에서 배출되는 배기가스를 정화시키기 위해 상기 터빈부(140)의 후단에 설치된다. 상기 정화부(150)는 일측이 상기 제2배기부(160)를 통해 상기 터빈부(140)에 연결되게 설치되고, 타측이 관 또는 파이프와 같은 관로를 통해 외부와 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 정화부(150)는 상기 터빈부(140)로부터 유해물질이 포함된 배기가스를 공급받아 정화시킬 수 있다. 상기 정화부(150)에서 정화된 배기가스는 외부로 배출될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다른 곳으로 배출될 수도 있다. 상기 정화부(150)는 상기 터빈부(140)에서 배출되는 배기가스에 포함된 유해물질을 감소시킴으로써, 상기 배기가스를 정화시킬 수 있다. 예컨대, 상기 정화부(150)는 환원제를 유해물질이 포함된 배기가스에 분사하여 상기 환원제와 상기 유해물질을 반응시킴으로써 배기가스에 포함된 유해물질의 양을 감소시킬 수 있다. 상기 환원제는 암모니아(NH3) 및 우레아(Urea) 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 제2배기부(160)는 상기 터빈부(140)에서 배출되는 배기가스를 상기 정화부(150)로 공급하기 위한 유로를 제공한다. 상기 제2배기부(160)는 일측이 상기 터빈부(140)에 연결되고, 타측이 상기 정화부(150)에 연결되게 설치된다. 이에 따라, 상기 제2배기부(160)는 상기 터빈부(140)에서 배출되는 배기가스가 상기 정화부(150)로 공급되도록 할 수 있다. 예컨대, 상기 제2배기부(160)는 관 또는 파이프와 같은 관로일 수 있다. 상기 제2배기부(160)에는 제1센서부(170)가 설치될 수 있다.
상기 제1센서부(170)는 상기 제2배기부(160)에 설치된다. 상기 제1센서부(170)는 상기 제2배기부(160)를 관통하여 설치됨으로써 상기 정화부(150)로 공급되는 배기가스의 온도를 직접 측정할 수 있다. 상기 제1센서부(170)는 상기 제2배기부(160)에 접촉되게 설치되거나 상기 제2배기부(160)가 설치된 공간에 함께 설치됨으로써, 상기 정화부(150)로 공급되는 배기가스의 온도를 간접 측정할 수 있다. 예컨대, 상기 제1센서부(170)는 온도센서일 수 있다. 상기 제1센서부(170)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 제어부(180)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1센서부(170)는 상기 정화부(150)로 공급되는 배기가스의 온도를 측정한 제1측정온도 값을 상기 제어부(180)에 제공할 수 있다. 상기 제1센서부(170)는 상기 제2배기부(160)에 복수개 설치됨으로써, 상기 배기가스의 온도를 더 정확하게 측정할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 제어부(180)는 일측이 상기 제1센서부(170)에 연결되게 설치되고, 타측이 상기 개폐부(130)에 연결되게 설치된다. 이에 따라, 상기 제어부(180)는 상기 제1센서부(170)가 측정한 제1측정온도에 따라 상기 제1배기부(120)의 개도가 조절되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(180)는 상기 제1센서부(170)가 측정한 제1측정온도가 기설정된 제1기준온도 이상이면, 상기 제1배기부(120)의 개도가 차단되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제1배기부(120)의 개도가 차단되면, 상기 에어챔버(110)에 충전되는 공기의 양은 일정한 양을 유지하게 된다. 이에 따라, 상기 실린더(101)는 상기 에어챔버(110)로부터 일정한 양의 공기를 공급받을 수 있다. 따라서, 상기 실린더(101)에서 배출되는 배기가스. 즉, 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스는 기설정된 제1기준온도 이상을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 정화부(150)는 대기 환경규제를 만족시키도록 상기 실린더(101)로부터 배출되는 유해물질이 포함된 배기가스를 정화시킬 수 있다. 상기 제1기준온도는 대기 환경규제를 만족시키기 위해 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 의미하며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 제1기준온도는 340 ℃ 일 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(180)는 상기 제1센서부(170)가 측정한 제1측정온도가 기설정된 제1기준온도 미만이면, 상기 제1배기부(120)의 개도가 개방되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제1배기부(120)의 개도가 개방되면, 상기 에어챔버(110)에 충전된 공기의 양이 감소하게 된다. 이에 따라, 상기 실린더(101)는 상기 에어챔버(110)로부터 공급받는 공기의 양이 줄어든다. 상기 실린더(101)가 공급받는 공기의 양이 줄어들면, 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스의 온도는 높아지게 된다. 따라서, 상기 정화부(150)는 기설정된 제1기준온도 이상의 배기가스를 공급받을 수 있으므로, 대기 환경규제를 만족시키도록 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스를 정화시킬 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 정화부(150)가 상기 제1기준온도 미만의 배기가스를 공급받으면, 상기 정화부(150)는 대기 환경규제를 만족시키도록 상기 배기가스를 정화시키지 못한다. 왜냐하면, 상기 제1기준온도 미만의 배기가스는 상기 제1기준온도 이상의 배기가스에 비해 미반응된 연료. 즉, 유해물질이 더 많이 포함되어 있기 때문이다.
도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 제2센서부(190)를 포함할 수 있다.
상기 제2센서부(190)는 상기 압축기(102)가 압축하는 공기의 온도를 측정할 수 있다. 예컨대, 상기 제2센서부(190)는 상기 압축기(102)가 설치된 공간에 함께 설치됨으로써, 상기 압축기(102)로 공급되는 공기의 온도를 측정할 수 있다. 상기 제2센서부(190)는 상기 압축기(102)가 관로를 통해 외부에서 공기를 흡입하여 압축할 경우, 외부에 설치됨으로써 상기 압축기(102)가 흡입하는 공기의 온도를 측정할 수도 있다. 예컨대, 상기 제2센서부(190)는 온도센서일 수 있다. 상기 제2센서부(190)는 상기 제어부(180)에 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2센서부(190)는 상기 압축기(102)가 압축하는 공기의 온도를 측정한 제2측정온도 값을 상기 제어부(180)에 제공할 수 있다. 상기 압축기(102)가 압축한 공기는 상기 에어챔버(110)로 공급될 수 있다.
상기 제어부(180)는 상기 제2센서부(190)가 측정한 제2측정온도에 따라 상기 제1배기부(120)의 개도가 조절되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(180)는 상기 제2센서부(190)가 측정한 제2측정온도가 기설정된 제2기준온도 이상이면 상기 제1배기부(120)의 개도가 차단되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제1배기부(120)의 개도가 차단되면, 상기 에어챔버(110)에 충전되는 공기의 양은 일정한 양을 유지하게 된다. 이에 따라, 상기 실린더(101)는 상기 에어챔버(110)로부터 일정한 양의 공기를 공급받을 수 있다. 따라서, 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스. 즉, 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스는 기설정된 제1기준온도 이상을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 정화부(150)는 대기 환경규제를 만족시키도록 상기 배기가스를 정화시킬 수 있다. 상기 제2기준온도는 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도가 대기 환경규제를 만족시키도록 상기 압축기(102)가 압축하는 공기의 온도이며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 예컨대, 대기 환경규제를 만족시키기 위해 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도가 일정값(예컨대, 340 ℃) 이상이고, 이 경우 상기 실린더(101)에 공급하기 위해 상기 압축기(102)가 압축하는 공기의 온도가 25 ℃ 라면, 상기 제2기준온도는 25 ℃ 가 될 수 있다. 상기 제어부(180)는 상기 압축기(102)가 압축하는 공기의 온도가 25 ℃ 이상이면 상기 제1배기부(120)의 개도를 차단함으로써, 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도가 340 ℃ 이상이 되도록 할 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(180)는 상기 제2센서부(190)가 측정한 제2측정온도가 기설정된 제2기준온도 미만이면 상기 제1배기부(120)의 개도가 개방되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제1배기부(120)의 개도가 개방되면, 상기 에어챔버(110)에 충전된 공기의 양이 감소하게 된다. 이에 따라, 상기 실린더(101)는 상기 에어챔버(110)로부터 공급받는 공기의 양이 줄어들게 된다. 상기 실린더(101)가 공급받는 공기의 양이 줄어들면, 상기 실린더(101)로부터 배출되는 배기가스의 온도는 높아지게 된다. 따라서, 상기 정화부(150)는 기설정된 제1기준온도 이상의 배기가스를 공급받을 수 있으므로, 상기 배기가스를 정화시켜 대기 환경규제를 만족시키는 정화된 배기가스를 배출시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 제어부(180)는 상기 제1배기부(120)의 개도가 완전 개방되거나 완전 차단되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1센서부(170)가 측정한 제1측정온도 및 상기 제2센서부(190)가 측정한 제2측정온도에 따라 상기 제1배기부(120)의 개도가 일부 개방되거나 일부 차단되도록 상기 개폐부(130)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 더 정밀하게 조절함으로써, 출력 효율과 유해물질을 정화시키는 정화 효율을 적절하게 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 실린더(101)에 공급되는 공기의 양을 조절함으로써, 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 제1기준온도 이상의 배기가스를 상기 정화부(150)에 공급할 수 있으므로 대기 환경규제를 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 환경 오염 방지에 기여할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 높이도록 구현됨으로써, 유해물질을 제거하는데 소모되는 정화부(150)의 부하를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 정화부(150)에 대한 교체 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진(100)은 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 조절하기 위해 상기 압축기(102)가 압축하는 공기의 온도. 즉, 대기의 온도를 측정하도록 구현됨으로써, 상기 정화부(150)에 공급되는 배기가스의 온도를 더 정밀하게 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진
110 : 에어챔버 120 : 제1배기부
130 : 개폐부 140 : 터빈부
150 : 정화부 160 : 제2배기부
170 : 제1센서부 180 : 제어부
190 : 제2센서부

Claims (5)

  1. 공기와 연료가 연소되는 실린더와 공기를 압축하는 압축기 사이에 설치되고, 상기 실린더에 공기를 공급하기 위해 상기 압축기에서 공급되는 공기를 충전하는 에어챔버;
    상기 에어챔버에 충전된 공기를 배출시키기 위한 유로를 제공하는 제1배기부;
    상기 제1배기부에 설치되고 상기 제1배기부의 개도를 조절하는 개폐부;
    상기 실린더에서 배출되는 배기가스를 이용하여 상기 압축기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 터빈부;
    상기 터빈부에서 배출되는 배기가스를 정화시키기 위한 정화부;
    상기 터빈부에서 배출되는 배기가스를 상기 정화부로 공급하기 위한 유로를 제공하는 제2배기부;
    상기 제2배기부에 설치되고 상기 터빈부에서 상기 정화부로 공급되는 배기가스의 온도를 측정하기 위한 제1센서부;
    상기 제1센서부가 측정한 제1측정온도에 따라 상기 제1배기부의 개도가 조절되도록 상기 개폐부를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부에 연결되게 설치되고, 상기 압축기가 압축하는 공기의 온도를 측정하기 위한 제2센서부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2센서부가 측정한 제2측정온도에 따라 상기 제1배기부의 개도가 조절되도록 상기 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1센서부가 측정한 제1측정온도가 기설정된 제1기준온도 미만이면, 상기 제1배기부의 개도가 개방되도록 상기 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1센서부가 측정한 제1측정온도가 기설정된 제1기준온도 이상이면, 상기 제1배기부의 개도가 차단되도록 상기 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2센서부가 측정한 제2측정온도가 기설정된 제2기준온도 미만이면 상기 제1배기부의 개도가 개방되도록 상기 개폐부를 제어하고, 상기 제2측정온도가 기설정된 제2기준온도 이상이면 상기 제1배기부의 개도가 차단되도록 상기 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 조절 기능이 부가된 엔진.
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