KR102125283B1 - Exhaust structure for diesel engine - Google Patents

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KR102125283B1 KR1020180172482A KR20180172482A KR102125283B1 KR 102125283 B1 KR102125283 B1 KR 102125283B1 KR 1020180172482 A KR1020180172482 A KR 1020180172482A KR 20180172482 A KR20180172482 A KR 20180172482A KR 102125283 B1 KR102125283 B1 KR 102125283B1
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김세훈
고재유
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주식회사 현대케피코
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Abstract

The present invention relates to an exhaust structure for a diesel engine, including an exhaust pipe formed to allow a flow of exhaust gas and installed with a urea water injection module; and a flow rate control unit provided to control the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust pipe. The exhaust structure for a diesel engine increases mixing efficiency of urea water by increasing the flow rate of the exhaust gas by reducing the area of a flow path through which the exhaust gas flows by closing a valve plate when the exhaust flow rate is small.

Description

디젤기관용 배기구조 {EXHAUST STRUCTURE FOR DIESEL ENGINE}Exhaust structure for diesel engines {EXHAUST STRUCTURE FOR DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤기관용 배기구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기가스를 통과시켜 요소수와 혼합시키는 디젤기관용 배기구조에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust structure for a diesel engine, and more particularly, to an exhaust structure for a diesel engine through which exhaust gas is passed and mixed with urea water.

엔진은 4행정인지 2행정인지에 따라 약간의 순서상의 차이가 있으나 흡입, 압축, 폭발, 배기 작동을 반복적으로 수행하며 동력을 발생시킨다.The engine has a slight sequence difference depending on whether it is a four-stroke or two-stroke engine, but it repeatedly performs suction, compression, explosion, and exhaust operations and generates power.

이러한 엔진의 동작 중, 공기와 함께 엔진의 실린더 내부로 분사된 연료는 배기행정에서 각 실린더 밖으로 배기 다기관(exhaust manifold)들를 통해 배출되며, 배기 다기관들은 하나의 배기관으로 연결되어 차량 후방의 머플러 쪽으로 이송돼 배출되도록 구성된다.During operation of the engine, fuel injected into the cylinder of the engine together with air is discharged through exhaust manifolds out of each cylinder in the exhaust stroke, and the exhaust manifolds are connected to a single exhaust pipe and transferred to the muffler at the rear of the vehicle. It is configured to be discharged.

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

이때, 종래의 디젤기관용 배기구조는 단순히 파이프 형태로 구비되어 배기가스가 흐르도록 구비되었다. At this time, the conventional exhaust structure for a diesel engine is simply provided in the form of a pipe so that the exhaust gas flows.

특히, 요소수 분사모듈이 구비되어 배기가스에 요소수를 혼합시켜 NOX 등을 감소시키는 SCR 시스템(Selective Catalyst Reduction)의 경우에도 배기유량과 무관하게 배기파이프를 통하여 배기가스가 흐르도록 구비되었다.In particular, even in the case of an SCR system (selective catalyst reduction) in which urea water injection module is provided to reduce NOX by mixing urea water with exhaust gas, exhaust gas flows through the exhaust pipe regardless of the exhaust flow rate.

그러나, SCR 시스템의 경우에는 배기가스의 유속이 느릴 경우, 요소수 분사모듈에서 분사하는 요소수가 배기가스에 혼합되는 성능이 저하되어 오염물질의 억제 효율이 저하되는 문제가 발생한다.However, in the case of the SCR system, when the flow rate of the exhaust gas is slow, the performance that the urea water injected from the urea water injection module is mixed with the exhaust gas is lowered, resulting in a problem that the suppression efficiency of pollutants decreases.

즉, SCR 시스템에서 고속 주행 시와 같이 엔진의 고부하 영역에서는 배기가스의 유속이 빠르므로 요소수 분사모듈에서 분사된 요소수가 잘 혼합되어 오염물질을 효율적으로 감소시키는 반면, 엔진의 저부하 영역에서는 배기량이 적고 배기가스의 유속이 느려 요소수가 잘 혼합되지 않는 문제가 있다.That is, since the flow rate of exhaust gas is high in the high load region of the engine as in the high-speed driving in the SCR system, the number of urea injected from the urea water injection module is well mixed to effectively reduce pollutants, while the displacement in the low load region of the engine There is a problem that the urea water is not well mixed due to the low and low exhaust gas flow rate.

도 5에는 저부하 상태 및 고부하 상태에서 요소수 분무에 따른 NOx의 비율 분포가 표시되어 있다.5 shows the ratio distribution of NOx according to urea water spray in the low load state and the high load state.

도 5의 (a)는 저부하 상태에서의 분무 균일도(상측) 및 NOx의 분포표(하측)이며, 요소수가 균일하게 섞이지 못하고 그에 따라 NOx가 적은 영역(하측 분포표 상의 청색 영역)과 많은 영역(적색 영역)이 분포하게된다.FIG. 5(a) is a spray uniformity (upper side) and a distribution table of NOx (lower side) in a low load state, where the number of urea is not uniformly mixed, and thus a region having a small NOx (blue region on the lower side distribution table) and many regions (red) Area).

이와 대비하여 도 5의 (b)에는 고부하 상태에서의 분무 균일도(상측) 및 NOx의 분포표(하측)이며, 배기 유속 및 단위배기유량이 커져 상대적으로 고르게 요소수가 분사됨으로써 NOx의 농도가 높은 영역(적색으로 표현된 영역)이 적음을 알 수 있다.In contrast, FIG. 5(b) shows the spray uniformity (upper side) and NOx distribution table (lower side) in a high load state, and the exhaust flow rate and the unit exhaust flow rate increase, whereby the urea water is sprayed relatively evenly, resulting in a high NOx concentration ( It can be seen that there are few regions).

따라서, 엔진의 저부하 영역에서도 배기가스의 유속을 증가시켜 요소수를 효율적으로 혼합시키는 기술의 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a technique for efficiently mixing urea water by increasing the flow rate of exhaust gas even in the low-load region of the engine.

한국공개특허 제10-2011-0021454호(2011.03.04)Korean Patent Publication No. 10-2011-0021454 (2011.03.04)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 디젤기관용 배기구조가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로 배기유량이 적을 경우에도 배기가스의 유속을 증가시켜 요소수의 혼합 효율을 향상시키는 디젤기관용 배기구조를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created to improve the problems of the conventional exhaust structure for a diesel engine as described above, and provides an exhaust structure for a diesel engine that improves the mixing efficiency of urea water by increasing the flow rate of exhaust gas even when the exhaust flow rate is small. It has a purpose.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 디젤기관용 배기구조는 배기가스가 흐르도록 형성되고 요소수 분사모듈이 설치된 배기파이프, 및 상기 배기파이프 내로 유입되는 배기가스의 유속을 제어하도록 구비된 유속제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the exhaust structure for a diesel engine according to the present invention is formed to flow the exhaust gas and is provided to control the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust pipe, and the exhaust pipe installed with the urea water injection module. It characterized in that it comprises a flow rate control unit.

이때, 상기 유속제어부는 상기 배기파이프가 결합되도록 구비된 배기 어댑터, 및 상기 배기 어댑터에 구비되고 상기 배기파이프로 유입되는 유로의 단면적을 조절하도록 개폐되는 밸브플레이트를 포함하는 것도 가능하다.At this time, the flow rate control unit may include an exhaust adapter provided to be coupled to the exhaust pipe, and a valve plate provided in the exhaust adapter and opened and closed to adjust a cross-sectional area of a flow path flowing into the exhaust pipe.

또한 상기 유속제어부는 상기 배기파이프 내에 설치되고, 내부에 배기가스가 흐르도록 구비되되, 상기 배기파이프의 내경보다 작은 외경을 갖도록 형성된 가변파이프를 더 포함하는 것도 가능하다.In addition, the flow rate control unit is installed in the exhaust pipe, it is provided to flow the exhaust gas therein, it is possible to further include a variable pipe formed to have an outer diameter smaller than the inner diameter of the exhaust pipe.

한편, 상기 밸브플레이트는 배기가스의 유압에 의하여 개폐되도록 구비된 플레이트 본체, 및 상기 배기 어댑터에 일측이 고정되고 상기 플레이트 본체와 타측이 결합되어 상기 플레이트 본체에 복원력을 인가하도록 형성된 토셔널 스프링을 포함하는 것도 가능하다.On the other hand, the valve plate includes a plate body provided to be opened and closed by hydraulic pressure of the exhaust gas, and a torsion spring formed to apply a restoring force to the plate body by fixing one side to the exhaust adapter and combining the plate body and the other side. It is also possible to do.

한편, 상기 가변파이프는 내부에 배기가스가 흐르도록 구비된 파이프 본체, 및 상기 파이프 본체의 외주면 상에 형성되고 상기 밸브플레이트가 닫혔을 경우 상기 밸브플레이트를 지지하도록 돌출 형성된 스토퍼를 포함하는 것도 가능하다.On the other hand, the variable pipe may include a pipe body provided with an exhaust gas flowing therein, and a stopper formed on an outer circumferential surface of the pipe body and protruding to support the valve plate when the valve plate is closed. .

이때, 상기 가변파이프는 상기 파이프 본체의 외주면에서 연장 형성되고, 상기 배기파이프의 내주면에 결합되도록 구비된 파이프 고정부를 더 포함하는 것도 가능하다.At this time, the variable pipe is formed extending from the outer peripheral surface of the pipe body, it is also possible to further include a pipe fixing portion provided to be coupled to the inner peripheral surface of the exhaust pipe.

한편, 상기 요소수 분사모듈은 상기 가변파이프의 배기가스가 배출되는 방향 단부의 위치에 대응하여 배치되는 것도 가능하다.On the other hand, the urea water injection module may be arranged corresponding to the position of the end portion in the direction in which the exhaust gas of the variable pipe is discharged.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤기관용 배기구조에 의하면, 배기유량이 적은 경우 밸브플레이트를 닫아 배기가스가 흐르는 유로의 면적을 감소시킴으로써 배기가스의 유속을 증가시켜 요소수의 혼합 효율을 증가시키는 효과가 있다. As described above, according to the exhaust structure for a diesel engine according to the present invention, when the flow rate is low, the valve plate is closed to decrease the area of the flow path through which the exhaust gas flows, thereby increasing the flow rate of the exhaust gas to increase the mixing efficiency of urea water It works.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관용 배기구조에서 밸브플레이트가 닫혔을 경우의 단면도,
도 2는 도 1과 수직한 방향의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관용 배기구조에서 밸브플레이트가 열렸을 경우의 단면도,
도 4는 도 3과 수직한 방향의 단면도,
도 5는 저부하 상태 및 고부하 상태에서 요소수 분무에 따른 NOx의 비율 분포가 표시된 그림이다.
1 is a cross-sectional view when the valve plate is closed in the exhaust structure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to Figure 1,
Figure 3 is a cross-sectional view when the valve plate is opened in the exhaust structure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to Figure 3,
5 is a graph showing the ratio distribution of NOx according to urea water spray in a low load state and a high load state.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관용 배기구조는, 배기파이프(100) 및 유속제어부(200)를 포함하고, 상기 유속제어부(200)는 배기 어댑터(210), 밸브플레이트(220) 및 가변파이프(230)를 포함한다.1 to 4, the exhaust structure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention includes an exhaust pipe 100 and a flow rate control unit 200, and the flow rate control unit 200 is an exhaust adapter 210 , A valve plate 220 and a variable pipe 230.

상기 배기파이프(100)는 배기가스가 내부에 흐르도록 중공형의 파이프 형태로 형성되고, 상기 배기 어댑터(210)에 삽입되어 결합되며, 상기 배기파이프(100)의 내부에는 상기 가변파이프(230)가 삽입되어 고정결합된다. The exhaust pipe 100 is formed in the form of a hollow pipe so that exhaust gas flows therein, and is inserted into and coupled to the exhaust adapter 210, and the variable pipe 230 is inside the exhaust pipe 100. Is inserted and fixedly coupled.

또한, 상기 배기파이프(100)의 외주면에는 요소수 분사모듈(10)이 체결되며, 상기 요소수 분사모듈(10)에서 분사되는 요소수가 상기 배기파이프(100)의 관 내부로 토출 가능하도록 상기 요소수 분사모듈(10)의 분사구와 연통되도록 구비된다.In addition, an urea water injection module 10 is fastened to the outer circumferential surface of the exhaust pipe 100, and the urea water is ejected from the urea water injection module 10 so that the urea can be discharged into the tube of the exhaust pipe 100. It is provided to communicate with the injection port of the male injection module (10).

상기 배기 어댑터(210)는 사각차량 엔진(도면 미기재)의 배기유로 상에 구비되고, 상기 배기파이프(100)가 삽입 장착되도록 구비되며, 파이프 삽입부(211) 및 플레이트 개폐부(212)를 포함한다. The exhaust adapter 210 is provided on the exhaust passage of a square vehicle engine (not shown), the exhaust pipe 100 is provided to be inserted, and includes a pipe inserting part 211 and a plate opening and closing part 212. .

즉, 상기 배기 어댑터(210)는 파이프 형태로 형성되되, 내부에 다각형의 홀 형태로 상기 플레이트 개폐부(212)가 형성되고, 원형 홀 형태의 상기 파이프 삽입부(211)가 형성되며, 상기 플레이트 개폐부(212)와 상기 파이프 삽입부(211)는 서로 연통되도록 형성된다.That is, the exhaust adapter 210 is formed in a pipe shape, the plate opening and closing portion 212 is formed in a polygonal hole shape, the pipe inserting portion 211 is formed in the form of a circular hole, the plate opening and closing portion 212 and the pipe insertion portion 211 is formed to communicate with each other.

한편, 본 실시예에서는 상기 배기 어댑터(210)는 중공형의 사각 기둥과 유사한 형태로 형성되고, 상기 플레이트 개폐부(212)는 사각형의 홀 형태로 형성되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in the present embodiment, the exhaust adapter 210 is formed in a shape similar to a hollow square pillar, and the plate opening and closing portion 212 is formed in a square hole shape, but is not limited thereto.

이때, 상기 플레이트 개폐부(212)의 측벽 면에 상기 밸브플레이트(220)가 복수 개 결합되고, 상기 파이프 삽입부(211)에는 상기 배기파이프(100)가 삽입 결합되며, 상기 가변파이프(230)는 상기 플레이트 개폐부(212) 및 상기 파이프 삽입부(211)를 관통하여 수용된다.At this time, a plurality of the valve plate 220 is coupled to the side wall surface of the plate opening and closing portion 212, the exhaust pipe 100 is inserted and coupled to the pipe insertion portion 211, the variable pipe 230 is The plate opening and closing portion 212 and the pipe insertion portion 211 are accommodated.

상기 밸브플레이트(220)는 복수 개 마련되어 상기 배기 어댑터(210)의 상기 플레이트 개폐부(212) 측벽 면에 결합되고, 플레이트 본체(221) 및 토셔널 스프링(222)를 포함한다.The valve plate 220 is provided in plurality and is coupled to the side wall surface of the plate opening and closing portion 212 of the exhaust adapter 210, and includes a plate body 221 and a torsion spring 222.

이때, 상기 플레이트 본체(221)는 상기 토셔널 스프링(222)과 결합되어 상기 토셔널 스프링(222)을 축으로 회동 가능하게 구비되고, 배기가스가 흐르는 상기 플레이트 개폐부(212)를 막을 수 있도록 평판 형태로 형성되되, 상기 가변파이프(230)의 외주면에 접촉 가능한 크기로 형성된다.At this time, the plate body 221 is coupled to the torsion spring 222 is provided to be capable of pivoting the torsion spring 222, a flat plate to block the plate opening and closing portion 212 through which the exhaust gas flows It is formed in a shape, it is formed in a size that can contact the outer peripheral surface of the variable pipe (230).

즉, 상기 플레이트 본체(221)는 한 변이 상기 배기 어댑터(210)에 접하는 사다리꼴 판과 유사한 형태로 형성되되, 상기 배기 어댑터(210)에 접하는 변과 마주보는 변은 상기 가변파이프(230)의 외주면 곡률에 대응하여 오목하게 호 형태로 형성된다. 따라서, 복수 개의 상기 플레이트 본체(221)가 닫히는 경우(상기 배기 어댑터(210)를 막는 경우)에는 상기 플레이트 개폐부(212)의 측벽 면과 상기 가변파이프(230)의 외주면 사이의 공간이 막힌다.That is, the plate main body 221 is formed in a shape similar to a trapezoidal plate with one side contacting the exhaust adapter 210, and a side facing the side contacting the exhaust adapter 210 has an outer circumferential surface of the variable pipe 230. It is formed in a concave arc shape corresponding to the curvature. Therefore, when a plurality of the plate body 221 is closed (when blocking the exhaust adapter 210), a space between a side wall surface of the plate opening and closing portion 212 and an outer circumferential surface of the variable pipe 230 is blocked.

한편, 본 실시예에서는 상기 플레이트 본체(221)은 4개로 이루어져 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 배기 어댑터(210)의 내부 구조에 대응하여 변경 가능하다.On the other hand, in this embodiment, the plate body 221 is composed of four, but is not limited thereto, and may be changed in correspondence with the internal structure of the exhaust adapter 210.

상기 토셔널 스프링(222)은 일측 단부가 상기 플레이트 개폐부(212)의 측벽 면에 고정 결합되고, 타측 단부가 상기 플레이트 본체(221)에 고정결합된다. 이때, 본 실시예에서는 상기 토셔널 스프링(222)의 초기 위치는 상기 플레이트 본체(221)가 상기 플레이트 개폐부(212)의 측벽 면과 상기 가변파이프(230)의 외주면 사이의 공간을 막는 상태로 설정되고, 배기가스의 유압(유속)에 의하여 상기 플레이트 본체(221)가 상기 토셔널 스프링(222)의 코일을 축으로 회동 가능하도록 구비된다.The torsional spring 222 has one end fixedly coupled to the sidewall surface of the plate opening and closing portion 212, and the other end fixedly coupled to the plate body 221. At this time, in this embodiment, the initial position of the torsional spring 222 is set to a state in which the plate body 221 blocks the space between the side wall surface of the plate opening and closing portion 212 and the outer peripheral surface of the variable pipe 230. The plate body 221 is provided to be rotatable about the coil of the torsion spring 222 by the hydraulic pressure (flow velocity) of the exhaust gas.

상기 가변파이프(230)는 상기 배기 어댑터(21)를 관통하도록 구비되고, 상기 배기파이프(100)의 내부에 삽입되며, 상기 배기파이프(100)의 내주면에 결합되고, 파이프 본체(231), 스토퍼(232) 및 파이프 고정부(233)를 포함한다.The variable pipe 230 is provided to penetrate the exhaust adapter 21, is inserted into the exhaust pipe 100, is coupled to the inner peripheral surface of the exhaust pipe 100, the pipe body 231, stopper 232 and a pipe fixing portion 233.

상기 파이프 본체(231)는 파이프 형태로 형성되어 상기 배기 어댑터(210) 및 상기 배기파이프(100)의 내부에 수용되고, 상기 배기파이프(100)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 형성된다. 이때, 상기 파이프 본체(231)는 축방향 일측 단부가 상기 가변파이프(230)의 내부에 수용되고, 상기 요소수 분사모듈(10)은 상기 파이프 본체(231)의 일측 단부에 대응하여 구비된다. 즉, 상기 파이프 본체(231)의 일측 단부로부터 축 방향을 따라 소정 간격을 두고 상기 요소수 분사모듈(10)이 배치된다.The pipe body 231 is formed in a pipe shape to be accommodated inside the exhaust adapter 210 and the exhaust pipe 100, and is formed to have an outer diameter smaller than the inner diameter of the exhaust pipe 100. At this time, the pipe body 231 is axial one end is accommodated in the interior of the variable pipe 230, the urea water injection module 10 is provided corresponding to one end of the pipe body 231. That is, the urea water injection module 10 is disposed at a predetermined interval along an axial direction from one end of the pipe body 231.

상기 스토퍼(232)는 상기 파이프 본체(231)의 외주면 상에 원주방향을 따라 돌출 형성되고, 상기 플레이트 본체(221)와 접촉지지되도록 구비된다. 따라서, 상기 플레이트 본체(221)가 닫힌 상태에서는 상기 플레이트 본체(221)가 상기 스토퍼(232)와 접촉되고, 상기 플레이트 본체(221)가 상기 스토퍼(232)에 걸려 배기가스가 유입되는 방향으로 열리는 것을 막는다.The stopper 232 is formed to protrude along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the pipe body 231, and is provided to be in contact with the plate body 221. Therefore, when the plate body 221 is closed, the plate body 221 is in contact with the stopper 232, and the plate body 221 is caught in the stopper 232 and opened in a direction in which exhaust gas flows in. Prevent things.

상기 파이프 고정부(233)는 상기 파이프 본체(231)의 외주면에서 반경방향 외측으로 연장 형성되어 상기 배기파이프(100)의 내주면에 결합된다. 한편 본 실시예에서는 상기 파이프 고정부(233)는 축 방향을 따라 2개 형성되고, 상기 배기파이프(100)에 용접으로 고정 결합되었으나 이에 한정되는 것은 아니다.The pipe fixing part 233 is formed to extend radially outward from the outer circumferential surface of the pipe body 231 and is coupled to the inner circumferential surface of the exhaust pipe 100. Meanwhile, in the present embodiment, two pipe fixing parts 233 are formed along the axial direction, and are fixedly coupled to the exhaust pipe 100 by welding, but are not limited thereto.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관용 배기구조의 작동 및 효과를 구체적으로 설명하기 위하여 저부하 상태와 고부하 상태를 나누어 설명한다.With reference to Figures 1 to 4 to describe the operation and effects of the exhaust structure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention will be described by dividing the low load state and the high load state.

먼저, 배기가스의 유량이 적은 저부하 상태에서는 상기 배기 어댑터(210)로 유입되는 배기가스의 유속 및 유압이 상대적으로 낮다. 이때, 본 발명의 디젤기관용 배기구조는 초기 위치로 상기 플레이트 본체(221)가 상기 플레이트 개폐부(212)를 닫도록 설정되어 있으므로, 상기 토셔널 스프링(222)은 상기 플레이트 본체(221)를 배기가스가 유입되는 방향을 향하여 회전시키도록 탄성력을 인가한다. 한편, 상기 플레이트 본체(221)는 상기 스토퍼(232)에 의하여 배기가스가 유입되는 방향으로 열리는 것은 제한된다.First, in a low load state in which the flow rate of the exhaust gas is low, the flow rate and hydraulic pressure of the exhaust gas flowing into the exhaust adapter 210 are relatively low. At this time, since the exhaust structure for a diesel engine of the present invention is set so that the plate body 221 closes the plate opening and closing portion 212 to an initial position, the torsional spring 222 exhausts the plate body 221. Elastic force is applied to rotate toward the inflow direction. On the other hand, the plate body 221 is limited to open in the direction in which the exhaust gas is introduced by the stopper 232.

그러므로, 소정의 유속(유압)보다 작은 배기가스의 유속(유압) 하에서는 상기 토셔널 스프링(222)의 탄성력을 극복하지 못하고, 배기가스가 모두 상기 가변파이프(230) 내부로 흘러들어간다.Therefore, under the flow velocity (hydraulic) of the exhaust gas smaller than a predetermined flow velocity (hydraulic), the elastic force of the torsion spring 222 cannot be overcome, and all the exhaust gas flows into the variable pipe 230.

이 경우 상기 가변파이프(230)로 유입되는 배기가스는 통과하는 유로의 단면적이 감소하게 되고, 상기 가변파이프(230) 내에서의 배기가스의 유속이 증가하게 된다(연속방정식, equation of continuity). 그 결과 상기 가변파이프(230)를 통과하여 속도가 증가한 배기가스는 상기 요소수 분사모듈(10)에서 분사되는 요소수와 혼합되는 효율이 증가하게 된다.In this case, the cross-sectional area of the flow passage through the exhaust gas flowing into the variable pipe 230 is reduced, and the flow rate of the exhaust gas in the variable pipe 230 is increased (continuous equation, equation of continuity). As a result, the exhaust gas having an increased speed passing through the variable pipe 230 increases the efficiency of mixing with the urea water injected from the urea water injection module 10.

한편, 배기가스의 유량이 많은 고부하 상태에서는 상기 배기 어댑터(210)로 유입되는 배기가스의 유속 및 유압이 상대적으로 높다. 따라서, 상기 스토퍼(232) 및 상기 토셔널 스프링(222)에 의하여 지지되고 있던 상기 플레이트 본체(221)는, 소정의 유속(유압)보다 높은 배기가스가 유입될 경우 상기 토셔널 스프링(222)의 탄성력을 극복하고 상기 플레이트 본체(221)를 상기 배기파이프(100) 방향(배기가스가 배출되는 방향)으로 회전시킨다.On the other hand, in a high load state in which the flow rate of the exhaust gas is high, the flow rate and hydraulic pressure of the exhaust gas flowing into the exhaust adapter 210 are relatively high. Therefore, the plate body 221, which was supported by the stopper 232 and the torsion spring 222, of the torsion spring 222 when an exhaust gas higher than a predetermined flow rate (hydraulic) flows in. Overcome the elastic force and rotate the plate body 221 in the direction of the exhaust pipe 100 (the direction in which the exhaust gas is discharged).

상기 플레이트 본체(221)가 개방되면, 배기가스는 통과하는 유로의 단면적에 변화 없이 상기 배기파이프(100) 쪽으로 흐르고, 상기 요소수 분사모듈(10)에서 분사되는 요소수와 혼합된다.When the plate body 221 is opened, the exhaust gas flows toward the exhaust pipe 100 without changing the cross-sectional area of the passage, and is mixed with the urea water injected from the urea water injection module 10.

표 1에는 본 발명의 적용에 따른 배기가스의 유속 변화가 개시되어 있다.Table 1 discloses the change in the flow rate of the exhaust gas according to the application of the present invention.

Figure 112018131839772-pat00001
Figure 112018131839772-pat00001

종래의 디젤기관용 배기구조에서는 저부하 상태에서나 고부하 상태에서 배기유량에 차이가 있더라도, 배가가스가 통과하는 배기관의 직경 및 배기 단면적에 차이가 없어 단위 면적당 통과하는 배기유량에 큰 차이가 발생하여, 요소수의 혼합 효율이 낮았다.In the conventional exhaust structure for a diesel engine, even if there is a difference in the exhaust flow rate in a low load condition or a high load condition, there is no difference in the diameter and exhaust cross-sectional area of the exhaust pipe through which the exhaust gas passes, resulting in a large difference in the exhaust flow rate per unit area. The mixing efficiency of water was low.

이와 비교하여, 본 발명에 의하면, 저부하 상태에서는 상기 밸브플레이트(220)를 닫고 있으므로 배기관의 직경이 작아지고 배기단면적 또한 작아진다. 그 결과 단위 면적당 통과하는 배기유량이 고부하 상태와 거의 비슷해진다.In comparison, according to the present invention, since the valve plate 220 is closed in a low load state, the diameter of the exhaust pipe is reduced and the exhaust cross-sectional area is also reduced. As a result, the exhaust flow rate per unit area approximates the high load condition.

한편, 도 5를 참조하면, 배기 유속 및 단위배기유량에 따른 요소수의 분무 균일도 및 NOx의 제거 효과를 알 수 있다.On the other hand, referring to Figure 5, it can be seen the effect of removing the uniformity of the spray and NOx of urea water according to the exhaust flow rate and the unit exhaust flow rate.

도 5의 (a)는 저부하 상태에서의 분무 균일도(상측) 및 NOx의 분포표(하측)이며, 요소수가 균일하게 섞이지 못하고 그에 따라 NOx가 적은 영역(상측 분포표 상의 청색 영역)과 많은 영역(적색 영역)이 분포하게된다.Fig. 5(a) is a spray uniformity (upper side) and a distribution table of NOx (lower side) in a low load state, where the number of urea is not uniformly mixed, and accordingly, a region with a small NOx (blue region on the upper distribution table) and many regions (red) Area).

이와 대비하여 도 5의 (b)에는 고부하 상태에서의 분무 균일도(상측) 및 NOx의 분포표(하측)이며, 배기 유속 및 단위배기유량이 커져 상대적으로 고르게 요소수가 분사됨으로써 NOx의 농도가 높은 영역(적색으로 표현된 영역)이 적음을 알 수 있다.In contrast, FIG. 5(b) shows the spray uniformity (upper side) and NOx distribution table (lower side) in a high load state, and the exhaust flow rate and the unit exhaust flow rate increase, whereby the urea water is sprayed relatively evenly, resulting in a high NOx concentration ( It can be seen that there are few regions).

이때, 본 발명에 의하면, 저부하 상태에서도, 단위 면적당 통과하는 배기유량 면에서는 고부하 상태에 가까워지므로, 도 5의 (b)와 같은 분무 균일도 및 NOx의 분포를 구현하게 된다.At this time, according to the present invention, even in a low load state, since the exhaust flow rate per unit area is close to the high load state, the spray uniformity as shown in FIG. 5(b) and the distribution of NOx are realized.

따라서 본 발명에서는 저부하 상태에서 배기가스의 유속을 증가시켜, 요소수와 혼합되는 효율을 증가시켜 NOx를 효과적으로 제거하는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, by increasing the flow rate of the exhaust gas in a low load state, there is an effect of effectively removing NOx by increasing the efficiency of mixing with urea water.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is for specifically describing the present invention, and the present invention is not limited thereto, and the present invention has ordinary knowledge in the field within the technical spirit of the present invention. It is clear that the modification and improvement are possible by the ruler.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다. All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

10 : 요소수 분사모듈
100 : 배기파이프
200 : 유속제어부
210 : 배기 어댑터
211 : 파이프 삽입부
212 : 플레이트 개폐부
220 : 밸브플레이트
221 : 플레이트 본체
222 : 토셔널 스프링
230 : 가변파이프
231 : 파이프 본체
232 : 스토퍼
233 : 파이프 고정부
10: urea water injection module
100: exhaust pipe
200: flow control unit
210: exhaust adapter
211: Pipe insert
212: plate opening and closing
220: valve plate
221: plate body
222: torsion spring
230: variable pipe
231: pipe body
232: stopper
233: pipe fixing

Claims (7)

배기가스가 흐르도록 형성되고, 요소수 분사모듈이 설치된 배기파이프; 및
상기 배기파이프 내로 유입되는 배기가스의 유속을 제어하도록 구비된 유속제어부;
를 포함하고,
상기 유속제어부는,
상기 배기파이프가 결합되도록 구비된 배기 어댑터;
상기 배기파이프 내에 설치되고, 내부에 배기가스가 흐르도록 구비되되, 상기 배기파이프의 내경보다 작은 외경을 갖도록 형성된 가변파이프; 및
상기 배기 어댑터에 구비되고, 상기 배기파이프로 유입되는 유로의 단면적을 조절하도록 개폐되는 밸브플레이트;
를 포함하며,
상기 밸브플레이트는,
배기가스의 유압에 의하여 개폐되도록 구비된 플레이트 본체;
를 포함하고,
상기 요소수 분사모듈은,
상기 가변파이프의 배기가스가 배출되는 방향 단부의 위치에 대응하여 배치되며,
상기 플레이트 본체는,
소정의 유속보다 작은 배기가스의 유속 하에서는 배기가스가 모두 상기 가변파이프 내부로 흘러들어가도록 상기 배기 어댑터와 상기 가변파이프의 외주면 사이의 공간을 막고, 상기 소정의 유속보다 높은 유속의 배기가스가 유입되는 경우에는 개방되는 것을 특징으로 하는 디젤기관용 배기구조.
An exhaust pipe formed to flow exhaust gas and installed with a urea water injection module; And
A flow rate control unit provided to control the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust pipe;
Including,
The flow rate control unit,
An exhaust adapter provided to couple the exhaust pipe;
A variable pipe installed in the exhaust pipe, provided with an exhaust gas flowing therein, and formed to have an outer diameter smaller than the inner diameter of the exhaust pipe; And
A valve plate provided in the exhaust adapter and opened and closed to adjust a cross-sectional area of a flow path flowing into the exhaust pipe;
It includes,
The valve plate,
A plate body provided to be opened and closed by hydraulic pressure of exhaust gas;
Including,
The urea water injection module,
It is arranged corresponding to the position of the end portion in the direction in which the exhaust gas of the variable pipe is discharged,
The plate body,
Under the flow rate of the exhaust gas smaller than a predetermined flow rate, a space between the exhaust adapter and the outer circumferential surface of the variable pipe is blocked so that all the exhaust gas flows into the variable pipe, and exhaust gas having a flow rate higher than the predetermined flow rate is introduced. In the case, the exhaust structure for a diesel engine characterized in that it is open.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 밸브플레이트는,
상기 배기 어댑터에 일측이 고정되고, 상기 플레이트 본체와 타측이 결합되어, 상기 플레이트 본체에 복원력을 인가하도록 형성된 토셔널 스프링;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤기관용 배기구조.
According to claim 1,
The valve plate,
A torsion spring fixed to one side of the exhaust adapter, the plate body and the other side being combined, and configured to apply a restoring force to the plate body;
Exhaust structure for a diesel engine further comprising a.
제1항에 있어서,
상기 가변파이프는,
내부에 배기가스가 흐르도록 구비된 파이프 본체; 및
상기 파이프 본체의 외주면 상에 형성되고, 상기 밸브플레이트가 닫혔을 경우 상기 밸브플레이트를 지지하도록 돌출 형성된 스토퍼;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤기관용 배기구조.
According to claim 1,
The variable pipe,
A pipe body provided with exhaust gas flowing therein; And
A stopper formed on an outer circumferential surface of the pipe body and protruding to support the valve plate when the valve plate is closed;
Exhaust structure for a diesel engine comprising a.
제5항에 있어서,
상기 가변파이프는,
상기 파이프 본체의 외주면에서 연장 형성되고, 상기 배기파이프의 내주면에 결합되도록 구비된 파이프 고정부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤기관용 배기구조.
The method of claim 5,
The variable pipe,
A pipe fixing part extending from an outer circumferential surface of the pipe body and provided to be coupled to an inner circumferential surface of the exhaust pipe;
Exhaust structure for a diesel engine further comprising a.
삭제delete
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030023923A (en) * 2001-09-14 2003-03-26 현대자동차주식회사 Booming noise reduction apparatus
JP3748063B2 (en) * 2001-10-29 2006-02-22 三菱自動車工業株式会社 Exhaust pressure raising device
KR20110021454A (en) 2009-08-26 2011-03-04 현대자동차주식회사 Exhaust structure for recirculation of exhaust gas
JP2013231364A (en) * 2012-04-27 2013-11-14 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device
KR101461325B1 (en) * 2013-06-28 2014-11-13 두산엔진주식회사 Reducing agent Dosing System of selective catalytic reduction system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030023923A (en) * 2001-09-14 2003-03-26 현대자동차주식회사 Booming noise reduction apparatus
JP3748063B2 (en) * 2001-10-29 2006-02-22 三菱自動車工業株式会社 Exhaust pressure raising device
KR20110021454A (en) 2009-08-26 2011-03-04 현대자동차주식회사 Exhaust structure for recirculation of exhaust gas
JP2013231364A (en) * 2012-04-27 2013-11-14 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device
KR101461325B1 (en) * 2013-06-28 2014-11-13 두산엔진주식회사 Reducing agent Dosing System of selective catalytic reduction system

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