KR102133589B1 - Exhaust gas recirculation system for NOx reduction - Google Patents
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Abstract
NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 EGR 시스템은, 엔진 배기 측과 흡기 측을 잇는 환류부를 포함하고, 환류부는 엔진 흡기와 배기의 압력차를 이용하여 배기가스를 흡기 측으로 상시 환류시키는 구성이며, 환류부를 구성하는 구성품 사이의 이음부에는 해당 이음부 통로의 직경과 같거나 작은 직경의 환류구멍을 갖는 EGR 가스켓이 하나씩 설치되도록 구성한 것을 요지로 한다.An always-on EGR system for NO x reduction is disclosed. The EGR system according to the present invention includes a reflux unit connecting an engine exhaust side and an intake side, and the reflux portion is configured to recirculate exhaust gas to the intake side using the pressure difference between the engine intake and exhaust, and between components constituting the reflux The joint portion of the main body is to be configured so that the EGR gasket having a reflux hole having a diameter equal to or smaller than the diameter of the joint passage is installed one by one.
Description
본 발명은 EGR 시스템에 관한 것으로, 특히 배기가스 일부를 엔진 흡기 측으로 환류(recirculation)시켜 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 저감을 구현하는 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an EGR system, and more particularly, to a regular EGR system for NO x reduction that implements reduction of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas by recirculating a part of the exhaust gas to the engine intake side.
엔진에서 배출되는 배기가스 중에는 CO, HC 및 NOx(질소화합물) 등과 같은 유해 성분이 다량 포함되어 있다. 그 중에서도 고온고압의 환경에서 산소와 질소가 결합하여 발생하는 NOx와 같은 에미션(Emission)을 줄이기 위해 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 시스템(이하, 'EGR 시스템'이라 한다)을 적용하게 된다.The exhaust gas emitted from the engine contains a large amount of harmful components such as CO, HC, and NO x (nitrogen compounds). Among them, the exhaust gas recirculation (EGR) system (hereinafter referred to as the'EGR system') is applied to reduce the emission such as NO x generated by the combination of oxygen and nitrogen in a high temperature and high pressure environment. Is done.
EGR 시스템은 일반적으로, 엔진 연소 후 대기중으로 배출되는 배기가스 일부를 흡기 측으로 다시 유입시킴으로써 NOx의 저감을 구현하는 기술이다. 구체적으로는, 공연비는 변화시키지 않으면서 혼합공기의 밀도와 산소의 농도를 낮춰 연소 온도를 저하시킴으로써 NOx를 저감시키는 기술이다.In general, the EGR system is a technology that realizes reduction of NO x by re-introducing a part of exhaust gas discharged into the atmosphere after engine combustion to the intake side. Specifically, it is a technique to reduce NO x by lowering the combustion temperature by lowering the density and oxygen concentration of the mixed air without changing the air-fuel ratio.
즉, 배기가스의 일부를 흡기 측에 제공하여 혼합공기와 함께 연소 실로 유입시키면, 제한된 연소실 공간의 일부를 불활성 가스인 배기가스가 채우게 되며 상대적으로 흡기의 밀도는 저하된다. 따라서 화염의 전파 속도 및 그에 따른 연소속도가 저하되어 연소 온도가 떨어지고, 결과적으로 NOx와 같은 에미션(Emission)의 발생이 줄어들게 되는 것이다.That is, when a part of the exhaust gas is provided to the intake side and introduced into the combustion chamber together with the mixed air, a portion of the limited combustion chamber space is filled with exhaust gas, which is an inert gas, and the density of the intake air is relatively reduced. Therefore, the propagation speed of the flame and the corresponding combustion speed are lowered, and thus the combustion temperature is lowered, and as a result, generation of emission such as NO x is reduced.
이와 같은 EGR 시스템에서 흡기 측으로 환류되는 배기가스의 양은 연료의 연소상태를 좌우하며 NOx와 입자상 물질(PM) 배출에 매우 중요한 영향을 미치게 된다. 이에 종래 EGR(exhaust gas recirculation) 시스템에서는 엔진 배기 측에서 흡기 측으로 환류되는 배기가스 양의 제어를 위해 전자식 EGR 밸브를 사용하고 있다.In this EGR system, the amount of exhaust gas refluxed to the intake side influences the combustion state of the fuel and has a very important effect on NO x and particulate matter (PM) emissions. Accordingly, in the conventional exhaust gas recirculation (EGR) system, an electronic EGR valve is used to control the amount of exhaust gas refluxed from the engine exhaust side to the intake side.
그러나 EGR 밸브를 사용하면 최근 더욱 강화되고 있는 높은 수준의 배기가스 규제를 만족시킬 수 있을 정도의 NOx(질소산화물) 저감을 구현할 수는 있으나, 고가의 EGR 밸브 채택으로 EGR 시스템 구축에 많은 비용이 소요되고, EGR 밸브 설치를 위한 별도의 조립공정을 요하게 되므로 대량생산에 불리한 단점이 있다.However, if the EGR valve is used, NO x (nitrogen oxide) reduction can be achieved to satisfy the high level of exhaust gas regulation, which has been strengthened in recent years, but it is expensive to build an EGR system by adopting an expensive EGR valve. There is a disadvantage in mass production because it takes time and requires a separate assembly process for installing the EGR valve.
또한, EGR 밸브 설치를 위한 공간 확보가 요구됨에 따라 상대적으로 주변 구성품들에 대한 크기와 자유도가 제한되는 등 레이아웃 측면에서도 불리하다는 문제가 지적되고 있으며, 전기적 에러(Error) 발생으로 EGR 밸브가 오작동되거나 동작 불능 상태가 될 경우 NOx 저감 효율이 크게 떨어지는 문제가 있다.
In addition, it has been pointed out that it is disadvantageous in terms of layout, such as the size and freedom of the surrounding components are relatively limited as space for installation of the EGR valve is required, and the EGR valve may malfunction due to an electrical error. When it becomes inoperable, there is a problem that the efficiency of NO x reduction is greatly reduced.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, EGR 밸브를 적용하지 않고도 상당한 수준의 배기가스 규제를 만족시킬 수 있을 정도의 NOx(질소산화물) 저감을 구현할 수 있는 디젤엔진을 구현하고자 하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to implement a diesel engine capable of realizing NOx (nitrogen oxide) reduction to a degree that can satisfy a considerable level of exhaust gas regulation without applying an EGR valve.
과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명은, 배기가스 일부를 흡기 측으로 환류(recirculation)시켜 배기가스에 포함된 NOx(질소산화물)을 저감시키는 EGR 시스템에 있어서, 엔진 배기 측과 흡기 측을 잇는 환류부를 포함하고, 환류부는 엔진 흡기와 배기의 압력차를 이용하여 배기가스를 흡기 측으로 상시 환류시키며, 환류부를 구성하는 구성요소 간 이음부에 EGR 가스켓을 설치하고, EGR 가스켓 중 어느 하나의 EGR 가스켓의 환류구멍 직경을 해당 이음부 통로 직경보다 작게 형성한 것을 특징으로 하는 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템을 제공한다. The present invention as a means for solving the problem, the EGR system for reducing NOx (nitrogen oxide) contained in the exhaust gas by recirculating (recirculation) a part of the exhaust gas to the intake side, including a reflux connecting the engine exhaust side and the intake side Then, the reflux part always refluxes the exhaust gas to the intake side by using the pressure difference between the engine intake and the exhaust, and installs an EGR gasket at the joint between the components constituting the reflux part, and a reflux hole of any one of the EGR gaskets Provided is a constant EGR system for reducing NO x, characterized in that the diameter is formed smaller than the diameter of the fitting passage.
여기서 상기 환류부는, 배기매니폴드에 연결되는 EGR 쿨러, 실린더 헤드 일측에 형성되며 상기 EGR 쿨러 출구 측이 연결되는 환류 통로, 상기 환류 통로 출구 측에 연결되는 EGR 파이프, EGR 밸브 출구가 연결되고 흡기매니폴드의 흡기 도입 측에 설치되는 흡기매니폴드 플랜지로 이루어진 구성일 수 있다.Here, the reflux unit, the EGR cooler connected to the exhaust manifold, a reflux passage formed on one side of the cylinder head and connected to the EGR cooler outlet side, an EGR pipe connected to the outlet side of the reflux passage, and an EGR valve outlet connected to the intake manifold It may be composed of an intake manifold flange installed on the intake inlet side of the fold.
바람직하게는, 상기 배기매니폴드와 상기 EGR 쿨러 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경이 해당 이음부 통로 직경보다 작게 형성되도록 구성할 수 있다.Preferably, the exhaust manifold and the EGR cooler installed in the joint portion of the EGR gasket reflux hole diameter can be configured to be formed smaller than the diameter of the joint passage.
이와는 다르게, EGR 쿨러와 상기 환류 통로 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경이 해당 이음부 통로 직경보다 작게 형성되도록 구성할 수도 있다. Alternatively, the EGR cooler and the reflux hole diameter of the EGR gasket installed in the reflux passage joint may be configured to be smaller than the diameter of the fitting passage.
또 다르게는, 환류 통로와 상기 EGR 파이프 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경이 해당 이음부 통로 직경보다 작게 형성되도록 구성할 수도 있다.Alternatively, the diameter of the reflux hole of the EGR gasket installed in the reflux passage and the EGR pipe joint may be formed to be smaller than the diameter of the joint passage.
또한, EGR 파이프와 상기 흡기매니폴드 플랜지 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경이 해당 이음부 통로 직경보다 작게 형성되도록 구성할 수도 있다.
In addition, the EGR pipe and the intake manifold flange joint EGR gasket installed in the reflux hole diameter may be configured to be formed smaller than the diameter of the passage.
본 발명의 실시예에 따른 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템 의하면, EGR 밸브 삭제로 인해 전반적인 시스템 구축비용을 크게 낮출 수 있고, EGR 밸브 삭제에 따라 조립공정의 단순화를 꾀할 수 있어 대량생산에 유리한 효과가 있으며, EGR 밸브를 사용하지 않고도 강화된 배기가스 규제를 만족시킬 수 있을 정도의 높은 수준의 NOx 저감을 구현할 수 있다.According to the regular EGR system for NO x reduction according to an embodiment of the present invention, the overall system construction cost can be greatly reduced due to the deletion of the EGR valve, and the assembly process can be simplified by the deletion of the EGR valve, which is advantageous for mass production. In addition, it is possible to achieve a high level of NO x reduction that can satisfy the enhanced exhaust gas regulation without using an EGR valve.
또한, EGR 밸브가 삭제된 기계식 구조로서, 전자식 운용의 EGR 밸브를 적용한 종래 EGR 시스템과는 달리 전기적인 에러가 발생할 일이 전혀 없어 안정적이면서 지속적인 NOx 저감을 기대할 수 있으며, EGR 밸브 삭제에 따라 레이아웃 상 유리한 효과가 발현되고, 전반적인 EGR 시스템 유지 보수에 드는 비용 또한 대폭 절감시킬 수 있다.
In addition, as the mechanical structure with the EGR valve removed, unlike the conventional EGR system to which the EGR valve for electronic operation is applied, there is no electrical error at all, so stable and continuous NO x reduction can be expected. Significant effects are realized, and the cost of overall EGR system maintenance can also be significantly reduced.
도 1은 본 발명에 따른 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템이 적용된 엔진의 실린더 헤드부 사시도.
도 2는 도 1의 엔진 실린더 헤드부에 적용된 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템의 분해 사시도.
도 3은 도 2에 따른 상시 EGR 시스템의 결합 사시도.
도 4, 도 5는 도 3에 도시된 상시 EGR 시스템의 정면도와 측면도.
도 6은 도 3에 도시된 상시 EGR 시스템의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템의 바람직한 제1 실시예에 따른 요부 확대도.
도 8은 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템의 바람직한 제2 실시예에 따른 요부 확대도.
도 9는 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템의 바람직한 제3 실시예에 따른 요부 확대도.
도 10은 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템의 바람직한 제4 실시예에 따른 요부 확대도.1 is a perspective view of a cylinder head portion of an engine to which an EGR system is applied for NO x reduction according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of an always-on EGR system according to the present invention applied to the engine cylinder head of Figure 1;
Figure 3 is a perspective view of the combined EGR system according to Figure 2;
4 and 5 are front and side views of the always-on EGR system shown in FIG. 3.
6 is a plan view of the always-on EGR system shown in FIG. 3;
7 is an enlarged view of main parts according to a first preferred embodiment of an always-on EGR system according to the present invention;
8 is an enlarged view of main parts according to a second preferred embodiment of the always-on EGR system according to the present invention.
9 is an enlarged view of main parts according to a third preferred embodiment of an always-on EGR system according to the present invention.
10 is an enlarged view of a main portion according to a fourth preferred embodiment of the always-on EGR system according to the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, detailed descriptions of well-known components will be omitted, and detailed descriptions of components that may unnecessarily obscure the subject matter of the invention will be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템이 적용된 엔진의 실린더 헤드부 사시도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템이 적용된 엔진의 실린더 헤드부에 대한 개략적인 구성부터 살펴보기로 한다.1 is a perspective view of a cylinder head portion of an engine to which the EGR system is applied for NO x reduction according to the present invention. With reference to this, the schematic configuration of the cylinder head portion of the engine to which the EGR system according to the present invention is applied will be described.
도 1을 참조하면, 엔진 상부의 실린더 헤드(1) 흡기 측에는 흡기매니폴드(2)가 설치된다. 그리고 흡기의 진행방향을 기준으로 상기 흡기매니폴드(2)의 상류측에는 터보차져(6)가 설치된다. 흡기매니폴드(2)는 입구 하나에 출구가 다수로 분할된 공지의 구성이며, 터보차져(6)와 흡기매니폴드(2)를 연결하는 관로 중간에 EGR 파이프(44)가 연결된다.Referring to Figure 1, the
EGR 파이프(44)를 통해서는 흡기매니폴드(2) 대향부 실린더헤드(1) 타측에 설치되는 배기매니폴드(3, 후술되는 도 2참조)를 통해 배출되는 배기가스 중 일부가 상기 흡기매니폴드(2)로 공급된다. 즉, 엔진 연소 후 배출되는 배기가스 중 일부 배기가스가 상기 EGR 파이프(44)를 통해 엔진의 배기 측에서 흡기 측으로 재순환(이하, '환류'라 함) 된다.Through the EGR
흡기매니폴드(2)와 터보차져(6)로부터 연장되는 도관(5) 사이에는 흡기매니폴드 플랜지(46)가 설치된다. 그리고 흡기매니폴드 플랜지(46) 중간에 상기 EGR 파이프(44)가 연결된다. 따라서 터보차져(6)를 거치면서 압축된 고온 고압의 흡기와 상기 EGR 파이프(44)가 공급하는 환류 배기가스는 흡기매니폴드 플랜지(46)를 통과하면서 서로 섞이게 된다.An
흡기매니폴드 플랜지(46)를 통해 배기가스가 고르게 혼입된 흡기는 흡기매니폴드(2)로 유동하고, 흡기매니폴드(2)를 경유하여 여러 개의 연소실에 균등하게 순차적으로 공급된다. 이때 배기가스와 섞이는 과정에서 흡기의 온도와 흡기에 포함된 산소농도가 떨어지게 되고, 이로 인해 연소 시 NOX와 같은 에미션(Emission)을 줄일 수 있게 되는 것이다.The intake air in which exhaust gas is evenly mixed through the
도면부호 9는 흡기 관로 상에 설치되는 흡기조절밸브(Air Control Valve)를 가리킨다. 흡기조절밸브(9)는 흡기의 진행방향 구체적으로는, 터보차져(6)에서 흡기매니폴드(2)로 향하는 방향을 기준으로, 상기 EGR 파이프(44)가 공급하는 배기가스 도입 위치보다 상류 위치의 흡기 관로 상에 설치되어 흡기 량을 조절한다.Reference numeral 9 denotes an air control valve installed on the intake pipe. The intake control valve 9 is positioned upstream of the exhaust gas introduction position supplied by the EGR
도 1에서 미설명 도면부호 10은 발전용 제너레이터, 11은 오일스트레이너, 그리고 12는 연료필터를 각각 가리킨다.1,
도 2 내지 도 6은 도 1의 엔진 실린더 헤드부에 적용된 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템과 관련한 도면들로서, 이들 도면을 참조하여 배기 측에서 흡기 측으로의 배기가스 환류 구현을 위해 적용되는 본 발명에 따른 EGR 시스템에 대해 구체적으로 살펴본다.2 to 6 are drawings related to the always-on EGR system according to the present invention applied to the engine cylinder head part of FIG. 1, and according to the present invention applied to implement exhaust gas reflux from the exhaust side to the intake side with reference to these drawings Let's look at the EGR system in detail.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템은 엔진 배기 측과 흡기 측을 잇는 환류부(4)를 포함한다. 환류부(4)는 구체적으로, 엔진의 배기매니폴드(3)와 흡기매니폴드(2)를 연결하여 연소 후 배출되는 고온의 배기가스 중 일부를 상기 흡기매니폴드(2)로 환류시킬 수 있는 이동 경로를 형성한다.2 to 6, the permanent EGR system according to the present invention includes a
전자식으로 제어되는 EGR 밸브를 채택한 종래와는 다르게, 상기 환류부(4)는 흡기와 배기의 압력차를 이용해 배기가스가 흡기 측으로 자연스럽게 환류될 수 있도록 한 기계식 원리를 채택하고 있다. 환류부(4)는 여러 개의 구성품으로 이루어지며, 각 구성품이 상호 연결되는 이음부에는 해당 이음부 씰링을 위해 EGR 가스켓(7A, 7B, 7C, 7D)이 하나씩 설치된다.Unlike the prior art that employs an electronically controlled EGR valve, the
EGR 가스켓(7A, 7B, 7C, 7D)은 중앙에 배기가스 통과 가능한 소정 크기의 환류구멍(70)을 구비한다. 환류구멍(70)은 구체적으로, 각각의 EGR 가스켓(7)이 설치되는 해당 이음부 통로의 직경과 같거나 작게 형성된다. 이때 해당 이음부 통로보다 작은 직경의 환류구멍(70)을 가진 EGR 가스켓(7A~7D 중 어느 한 가스켓)에 의해서 배기가스의 환류량이 조절된다. The
환류부(4)는 구체적으로, EGR 쿨러(40), 환류 통로(42), 상기한 EGR 파이프(44), EGR 파이프(44)가 연결되는 흡기매니폴드 플랜지(46)로 구성된다. EGR 쿨러(40)는 냉각수를 흘려 배기가스를 적정온도로 냉각시키기 위해 기능하는 공지된 구성이며, 환류 통로(42)는 실린더 헤드 주물 제작 시 실린더 헤드(1) 일측에 관통 형성된다. The
EGR 쿨러(40) 일단(402)은 배기매니폴드(3) 일측의 환류관(30)에 플랜지 이음되고 타단(404)은 배기매니폴드(3) 타측에 일체로 형성되는 이음플랜지(32)를 통해 환류 통로(42) 입구에 플랜지 이음된다. 환류 통로(42)의 입구 반대편 출구 측에 EGR 파이프(44) 일단이 플랜지 이음되고, 타단은 흡기매니폴드 플랜지(46) 중간에 형성되는 EGR 파이프 접속부(47)에 플랜지 이음된다.
이와 같은 구성에 의해, 연소 후 연소실을 빠져 나와 배기매니폴드(3)로 강제 배출된 배기가스 중 일부가 상기 환류관(30)을 통해 EGR 쿨러(40)로 유입되고, EGR 쿨러(40)를 거치면서 냉각수에 의해 적정한 수준으로 냉각되며, 환류 통로(42)를 경유하고 상기 EGR 파이프(44)를 거쳐 흡기 도입을 위한 상기 흡기매니폴드 플랜지(46)로 공급된다. With this configuration, a part of the exhaust gas that is forced out of the combustion chamber after combustion and discharged to the
EGR 쿨러(40)와 배기매니폴드(3) 일측의 환류관(30)이 플랜지 이음되는 이음부에 EGR 가스켓(7A)이 설치된다. EGR 쿨러(40)와 환류 통로(42) 입구가 플랜지 이음되는 이음부에도 EGR 가스켓(7B)이 설치된다. 환류 통로(42) 출구와 EGR 파이프(44)가 플랜지 이음되는 이음부와, EGR 파이프(44)와 흡기매니폴드 플랜지(46)가 플랜지 이음되는 이음부에도 EGR 가스켓(7C)(7D)이 하나씩 설치된다.The
다수의 EGR 가스켓(7) 중 어느 한 군데 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍의 직경은 해당 이음부 통로 직경보다 작다. 그리고 나머지 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경은 해당 이음부 통로의 직경과 같은 크기로 형성된다. 이때 앞서도 언급했듯이 해당 이음부 통로보다 작은 직경의 환류구멍을 가진 EGR 가스켓에 의해 환류량(EGR 율)이 조절된다. The diameter of the reflux hole of the EGR gasket installed in one of the plurality of EGR gaskets 7 is smaller than the diameter of the corresponding passage. In addition, the diameter of the reflux hole of the EGR gasket installed in the remaining joint is formed to have the same size as the diameter of the corresponding passage. At this time, as mentioned above, the amount of reflux (EGR rate) is controlled by the EGR gasket having a reflux hole with a diameter smaller than that of the joint passage.
즉, 본 발명의 상시 EGR 시스템은, 시스템을 구성하는 각 구성품 간 이음부에 설치되는 여러 개의 EGR 가스켓(7A, 7B, 7C, 7D) 중 어느 한 부분의 가스켓 직경의 축소를 통해, 전자식 EGR 밸브를 사용하지 않고도 흡기와 배기의 압력차만을 이용하여 배기가스 규제를 만족시킬 수 있을 정도의 양으로 배기가스 환류가 구현될 수 있도록 한 것이다. That is, the regular EGR system of the present invention is an electronic EGR valve through reduction of the gasket diameter of any one of
도 2에서 도면부호 15와 16은 흡기매니폴드와 실린더 헤드 사이, 그리고 실린더 헤드와 배기매니폴드 사이에 개재되는 씰링용 가스켓을 가리킨다.2,
이하 실시예 별로 본 발명에 따른 EGR 시스템을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, the EGR system according to the present invention will be described in more detail according to embodiments.
도 7은 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템의 바람직한 제1 실시예에 따른 요부 확대도이다.7 is an enlarged view of main parts according to a first preferred embodiment of an always-on EGR system according to the present invention.
도 7의 제1 실시예는, 환류관(30)과 EGR 쿨러(40) 이음부에 설치되는 EGR 가스켓(7A)의 환류구멍 직경(D1)을 해당 이음부 통로 직경(D2)보다 작게 형성하고, 이외에 다른 이음부에 설치되는 EGR 가스켓(7B, 7C, 7D)의 환류구멍 직경은 해당 이음부 통로 직경과 같게 형성함으로써, 배기 측에서 흡기 측으로 환류되는 배기가스의 환류량이 적정수준을 유지하도록 한 것이다.In the first embodiment of FIG. 7, the reflux hole diameter D1 of the
배기가스 환류량(EGR 율)의 적정수준 유지를 위한 해당 이음부 통로 직경에 대한 가스켓 환류구멍의 직경비는, 엔진 운전조건에 따라 다를 수는 있으므로 특정하게 한정되는 것은 아니며, 주로 사용되는 엔진 회전영역(1600RPM ~2 800RPM)에서의 엔진 배기가스 온도와 유량을 고려해 해당 온도와 유량조건에서 최적의 NOx 저감을 실현시킬 수 있는 량의 환류가 지속적으로 일어날 수 있는 직경비가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.The ratio of the diameter of the gasket reflux hole to the diameter of the fitting passage to maintain the proper level of the exhaust gas reflux amount (EGR rate) is not particularly limited because it may vary depending on the engine operating conditions, and mainly used engine rotation In consideration of the engine exhaust gas temperature and flow rate in the area (1600RPM to 2800RPM), it is desirable to set such that the reflux of the amount capable of realizing the optimum NO x reduction at the corresponding temperature and flow rate is the diameter ratio that can continuously occur. .
도 8은 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템의 바람직한 제2 실시예에 따른 요부 확대도로서, EGR 쿨러(40)와 환류 통로(42) 이음부에 설치되는 EGR 가스켓(7B)의 환류구멍 직경(D3)을 해당 이음부 통로 직경(D4)보다 작게 형성하고, 이외에 다른 EGR 가스켓(7A, 7C, 7D)의 환류구멍 직경은 해당 이음부 통로 직경과 같게 형성함으로써 배기가스의 환류량(EGR 율)이 적정수준으로 유지되도록 한 것이다.8 is an enlarged view of a main portion according to a second preferred embodiment of the always-on EGR system according to the present invention, the reflux hole diameter D3 of the
도 9는 바람직한 제3 실시예로서, 환류 통로(42)와 EGR 파이프(44) 이음부에 설치되는 EGR 가스켓(7C)의 환류구멍 직경(D5)을 해당 이음부 통로 직경(D6)보다 작게 형성하고, 이외에 다른 EGR 가스켓(7A, 7B, 7D)의 환류구멍 직경은 해당 이음부 통로 직경과 같게 형성함으로써 배기가스의 환류량(EGR 율)이 적정수준으로 유지되도록 한 것이다.9 is a preferred third embodiment, the
도 10은 바람직한 제4 실시예로서, EGR 파이프(44)와 흡기매니폴드 플랜지(46) 이음부에 설치되는 EGR 가스켓(7D)의 환류구멍 직경(D7)을 해당 이음부 통로 직경(D8)보다 작게 형성하고, 이외에 다른 EGR 가스켓(7A, 7B, 7C)의 환류구멍 직경은 해당 이음부 통로 직경과 같게 형성함으로써 배기가스의 환류량(EGR 율)이 적정수준으로 유지되도록 한 것이다.10 is a fourth preferred embodiment, the
아래 [표 1]은 본 실시예에 따른 EGR 시스템의 NOx 효과 입증을 위한 실험 데이터로서, EGR 가스켓에 환류구멍을 형성하지 않았을 경우 즉, 엔진 흡기 측으로 배기가스 환류가 없는 경우의 엔진 회전수 별 NOx 량과, 배기매니폴드와 EGR 쿨러 이음부 사이에 5mm 환류구멍 직경을 갖는 EGR 가스켓을 적용했을 때 엔진 회전수 별 NOx 량 측정 결과를 나타내고 있다.
[Table 1] below is experimental data for demonstrating the NO x effect of the EGR system according to the present embodiment, when the reflux hole is not formed in the EGR gasket, that is, the engine speed is different when there is no exhaust gas reflux to the engine intake side. when applying the EGR gasket having a pore size of between 5mm reflux NO x amount and the exhaust manifold and the EGR cooler joints shows the NO x amount measurement results by the engine revolution number.
위 [표 1]을 보면, 같은 엔진 회전수에서 EGR 가스켓의 적용을 통해 일정량의 배기가스 환류가 일어나는 경우가 배기가스 환류가 전혀 없는 경우에 비해 적게는 16%에서 많게는 30%정도까지 NOx 가 저감된 것을 명확히 확인할 수 있다. 특히 엔진 회전수가 증가할수록 그 저감률 역시 증가함을 표를 통해 알 수 있다.Looking at [Table 1] above, when a certain amount of exhaust gas reflux occurs through the application of EGR gasket at the same engine speed, NO x is as low as 16% to as much as 30% compared to when there is no exhaust gas reflux at all. The reduction can be clearly seen. In particular, it can be seen from the table that the reduction rate also increases as the engine speed increases.
위와 같은 측정 결과에 따르면, 고가의 EGR 밸브 적용 없이 환류부에 유로 직경보다 작은 직경의 환류구멍을 갖는 EGR 가스켓을 적용하여 환류 가스의 흐름에 약간의 저항을 부여하는 것만으로도 NOx 저감이 실현되는 것을 분명히 알 수 있으며, 이는 다시 말해 본 실시예에 따른 EGR 시스템이 NOx 저감에 분명한 효과가 있다는 것으로 해석될 수 있다.According to the above measurement results, NO x reduction is realized only by applying a little resistance to the flow of the reflux gas by applying an EGR gasket having a reflux hole with a diameter smaller than the flow path diameter to the reflux without applying an expensive EGR valve. The EGR system according to the present embodiment can be interpreted as having a clear effect on NO x reduction.
이상의 본 발명에 따른 상시 EGR 시스템은, 시스템을 구성하는 각 구성품 간 이음부에 설치되는 여러 개의 EGR 가스켓 중 어느 한 부분의 가스켓의 직경 변화를 통해, 전자식 EGR 밸브를 사용하지 않고도 흡기와 배기의 압력차만을 이용하여 배기가스 규제를 만족시킬 수 있을 정도의 적정 수준으로 배기가스의 환류량을 조절할 수 있다. The above-described EGR system according to the present invention, through the change in the diameter of the gasket of any one of the several EGR gaskets installed on the joint between each component constituting the system, the pressure of intake and exhaust without using an electronic EGR valve By using only the vehicle, the amount of reflux of the exhaust gas can be adjusted to an appropriate level to satisfy the exhaust gas regulation.
즉, 종래 EGR 시스템과 비교해 EGR 밸브가 삭제됨으로써 시스템을 구축하는 데에 드는 비용을 크게 낮출 수 있고, EGR 밸브 삭제에 따라 조립공정의 단순화를 꾀할 수 있어 대량생산에 유리한 효과가 있으며, EGR 밸브를 사용하지 않고도 강화된 배기가스 규제를 만족시킬 수 있을 정도의 높은 수준의 NOx 저감을 구현할 수 있다.In other words, compared to the conventional EGR system, the cost of constructing the system can be significantly lowered by eliminating the EGR valve, and the assembly process can be simplified due to the deletion of the EGR valve, which is advantageous for mass production. It is possible to achieve a high level of NO x reduction sufficient to satisfy the enhanced exhaust gas regulation without being used.
또한, EGR 밸브가 삭제된 기계식 구조로서, 전자식 운용의 EGR 밸브를 적용한 종래 EGR 시스템과는 달리 전기적인 에러가 발생할 일이 전혀 없어 안정적이면서 지속적인 NOx 저감을 기대할 수 있으며, EGR 밸브 삭제에 따라 레이아웃 상 유리한 효과가 발현되고, 전반적인 EGR 시스템 유지 보수에 드는 비용 또한 대폭 절감시킬 수 있다.In addition, as the mechanical structure with the EGR valve removed, unlike the conventional EGR system to which the EGR valve for electronic operation is applied, there is no electrical error at all, so stable and continuous NOx reduction can be expected. Advantageous effects are manifested, and the cost of overall EGR system maintenance can also be significantly reduced.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
In the above detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. However, it should be understood that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the detailed description, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. Should be.
1 : 실린더헤드 2 : 흡기매니폴드
3 : 배기매니폴드 4 : 환류부
5 : 도관 6 : 터보차져
7A, 7B, 7C, 7D : EGR 가스켓
9 : 흡기조절밸브 10 : 제너레이터
11 : 오일스트레이너 12 : 연료필터1: Cylinder head 2: Intake manifold
3: Exhaust manifold 4: Reflux
5: Conduit 6: Turbocharger
7A, 7B, 7C, 7D: EGR gasket
9: Intake control valve 10: Generator
11: Oil strainer 12: Fuel filter
Claims (6)
상기 환류부는,
일단이 배기매니폴드에 연결되는 EGR 쿨러와,
실린더 헤드에 형성되며 일측 입구가 상기 EGR 쿨러의 타단과 연결되는 환류 통로와,
일단이 상기 환류 통로의 타측 출구에 연결되는 EGR 파이프와,
상기 EGR 파이프의 타단이 연결되고 흡기매니폴드의 흡기 도입 측에 설치되는 흡기매니폴드 플랜지로 구성되며,
상기 EGR 쿨러의 일단은 배기매니폴드 일측에서 분기되는 환류관에 플랜지 이음되고, 환류관 반대편의 상기 배기매니폴드 타측에는 이음 플랜지가 일체로 형성되되, 상기 이음플랜지를 통해 상기 환류 통로의 일측 입구에 EGR 쿨러의 타단이 플랜지 이음되며,
상기 환류 통로의 타측 출구에 상기 EGR 파이프가 플랜지 이음되고, EGR 파이프의 타단은 흡기매니폴드 플랜지 중간의 EGR 파이프 접속부에 플랜지 이음되는 것을 특징으로 하는 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템.
It includes a reflux portion for refluxing the exhaust gas to the intake side at all times using the pressure difference between the engine intake and exhaust, and installing the EGR gasket at the joint between the components constituting the reflux, and of any one of the EGR gaskets. Make the diameter of the reflux hole smaller than the diameter of the corresponding joint passage,
The reflux section,
EGR cooler, once connected to the exhaust manifold,
A reflux passage formed in the cylinder head and having one side inlet connected to the other end of the EGR cooler,
EGR pipe once connected to the other outlet of the reflux passage,
The other end of the EGR pipe is connected and consists of an intake manifold flange installed on the intake inlet side of the intake manifold,
One end of the EGR cooler is flanged to a reflux pipe branching from one side of the exhaust manifold, and a joint flange is integrally formed on the other side of the exhaust manifold on the other side of the reflux pipe, and through the joint flange to the inlet of one side of the reflux passage. The other end of the EGR cooler is flanged,
The EGR system for NO x reduction is characterized in that the EGR pipe is flanged to the other outlet of the reflux passage, and the other end of the EGR pipe is flanged to the EGR pipe connection in the middle of the intake manifold flange.
배기매니폴드와 상기 EGR 쿨러 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경을 해당 이음부 통로 직경보다 작게 한 것을 특징으로 하는 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템.
According to claim 1,
A constant EGR system for NO x reduction, characterized in that the reflux hole diameter of the EGR gasket installed in the exhaust manifold and the EGR cooler joint is smaller than the diameter of the joint passage.
EGR 쿨러와 상기 환류 통로 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경을 해당 이음부 통로 직경보다 작게 한 것을 특징으로 하는 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템.
According to claim 1,
The EGR cooler and the EGR system for reducing NO x, characterized in that the diameter of the reflux hole of the EGR gasket installed in the reflux passage joint is smaller than the diameter of the corresponding passage passage.
환류 통로와 상기 EGR 파이프 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경을 해당 이음부 통로 직경보다 작게 한 것을 특징으로 하는 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템.
According to claim 1,
A constant EGR system for NO x reduction, characterized in that the reflux hole diameter of the EGR gasket installed in the reflux passage and the EGR pipe joint is smaller than the diameter of the corresponding joint passage.
EGR 파이프와 상기 흡기매니폴드 플랜지 이음부에 설치되는 EGR 가스켓의 환류구멍 직경을 해당 이음부 통로 직경보다 작게 한 것을 특징으로 하는 NOx 저감을 위한 상시 EGR 시스템.According to claim 1,
The EGR system for NO x reduction, characterized in that the reflux hole diameter of the EGR pipe and the EGR gasket installed on the intake manifold flange joint is made smaller than the diameter of the fitting passage.
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