KR19980048214A - Exhaust gas recirculation system of turbocharger engine - Google Patents

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박신열
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박병재
현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 배기가스 저감장치 중에서 특히, 질소산화물을 저감시키기 위해 배기가스의 일부를 재순환시키는 배기가스 재순환장치에 관한 것으로서, 특히 터보차저 엔진에 적용되는 배기가스 재순환장치에 관한 것이며, 배기관(1)과 컴프레서(3) 앞쪽의 흡기관(4a)과의 사이에 재순환통로(8)를 연결하므로서, 그 재순환통로에 설치된 EGR 밸브(9)가 전자제어유닛에 의한 개방시, 컴프레서 전측의 흡기관의 압력이 항상 재순환되는 배기압보다 작아지는 것을 이용하여, 배기가스의 재순환이 엔진의 구동과 동시에 항상 실현 가능하도록 한다. 따라서, 흡기와 함께 혼합된 배기가스는 연소실로 공급되어 엔진의 연소 온도를 낮추고, 배기가스의 유해 성분을 저감시킨다.More particularly, the present invention relates to an exhaust gas recirculation apparatus for recirculating a part of an exhaust gas to reduce nitrogen oxides. More particularly, the present invention relates to an exhaust gas recirculation apparatus applied to a turbocharged engine, The EGR valve 9 provided in the recirculation passage is connected to the suction tube 4a in front of the compressor 3 so that the EGR valve 9 provided in the recirculation passage is opened by the electronic control unit, The recirculation of the exhaust gas can always be realized simultaneously with the driving of the engine by utilizing the fact that the pressure is always smaller than the exhaust pressure at which the exhaust gas is recirculated. Therefore, the exhaust gas mixed with the intake air is supplied to the combustion chamber to lower the combustion temperature of the engine and reduce the harmful components of the exhaust gas.

Description

터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치Exhaust gas recirculation system of turbocharger engine

본 발명은 터보차저 엔진의 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation ; EGR) 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배기가스 저감장치 중에서 특히, 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 배기가스의 일부를 재순환시키는 전자제어 방식의 EGR장치에 관한 것이다.The present invention is a recycling emission gas of the turbocharged engine; relates to (Exhaust Gas Recirculation EGR) device, more specifically, that in particular, recycling a portion of the exhaust gases to reduce the nitrogen oxides (NO x) in exhaust gas reducing device To an EGR device of an electronic control system.

일반적으로 자동차의 배기계에 있어서, 연소실에서 배출되는 배기 가스는 인체에 무해한 수증기(H2O), 질소(N2), 탄산가스(CO2) 등도 있으나, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소 산화물(NOx) 등의 유동성 물질도 포함되어 있다.In general, according to the vehicle's exhaust system, the exhaust gas is water vapor (H 2 O) is harmless to the human body is discharged from the combustion chamber, nitrogen (N 2), but also carbon dioxide gas (CO 2), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), But also a fluid material such as nitrogen oxides (NO x ).

상기한 배기가스중에서 유독성 물질인 NOx를 줄이기 위한 것으로, 종래에는 흡기관로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소시의 온도를 낮추어주는 EGR장치가 공지되어 있다.In order to reduce NO x , which is a toxic substance in the above-mentioned exhaust gas, there has been known an EGR apparatus in which a part of exhaust gas is recirculated by an intake pipe to lower the temperature at the time of combustion.

EGR장치가 설치된 것으로, 종래 공지된 터보차저 엔진의 구성이 도 1에 상세하게 도시되어 있다.The configuration of a conventionally known turbocharged engine in which the EGR device is installed is shown in detail in Fig.

터보차저 엔진은 많은 양의 공기가 실린더로 흡입 즉, 과급(過給)토록 하여 엔진의 출력이 향상되도록 한 것으로서, 배기관(1)릍 통하여 대기중으로 버려지는 배기가스의 압력을 이용하여 터빈(2)을 회전시키고, 그 터빈(1)과 동일 축선상에 연결된 컴프레서(3)가 흡기관(4)를 통하여 유입되는 공기를 과급시켜, 연소실(5)로 강제 공급토록 한다.The turbocharger engine is configured to increase the output of the engine by causing a large amount of air to be sucked into the cylinder, that is, supercharging the engine. The turbocharger engine 2 is driven by the pressure of the exhaust gas discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 1 And the compressor 3 connected on the same axis as the turbine 1 supercharges the air flowing through the intake pipe 4 and forcibly supplies the air to the combustion chamber 5.

한편, 배기관(1)과 흡기관(4)의 사이에는 배기가스의 일부를 재순환시키기 위한 EGR장치가 설치된다.On the other hand, an EGR device for recirculating a part of the exhaust gas is provided between the exhaust pipe 1 and the intake pipe 4.

EGR장치는 배기관(1)과 흡기관(4)의 사이에 연결되는 재순환통로(6)와, 전자제어유닛(ECU)에 의해 제어되므로서 재순환통로(6)를 개폐하는 EGR 밸브(7)로 구성된다.The EGR apparatus includes a recirculation passage 6 connected between the exhaust pipe 1 and the intake pipe 4 and an EGR valve 7 which is controlled by the electronic control unit ECU to open and close the recirculation passage 6 .

터보차저 엔진에 있어서 EGR장치는, 엔진의 연소실(5)로 부터 배출된 배기가스 중의 일부(혼합기의 약 15%정도 까지)를 배기관(1)에서 끌어내, ECU에 의해 제어되는 EGR 밸브(7)의 개방시, 흡기계의 부압을 이용하여 흡기관(4)으로 보내, 연료 및 공기의 혼합기와 혼합시켜 연소실(5)로 재순환되도록 한다.In the turbocharger engine, the EGR device draws a part of the exhaust gas (up to about 15% of the mixture) discharged from the combustion chamber 5 of the engine from the exhaust pipe 1 and supplies the EGR valve 7 , The air is sent to the intake pipe 4 by using the negative pressure of the intake system to be mixed with the fuel and air mixer and recirculated to the combustion chamber 5.

연소실(5)로 재순환된 배기가스는 새 혼합기의 충진율을 낮추고, 동력행정시의 연소온도를 낮추어, NOx의 양을 줄이게 된다.The exhaust gas recycled to the combustion chamber 5 lowers the filling rate of the new mixer and lowers the combustion temperature during the power stroke to reduce the amount of NO x .

상술한 터보차저 엔진의 EGR장치에 있어서, 배기가스의 재순환통로는 연소실의 전측 즉, 컴프레서의 후방의 흡기관으로 연결되어, 흡기 매니폴드를 통해 연소실로 유입되는 공기와 함께 혼합되도록 하고 있다.In the EGR apparatus of the above-described turbocharger engine, the recirculation passage of the exhaust gas is connected to the front side of the combustion chamber, that is, to the intake tube at the rear of the compressor, and is mixed with air introduced into the combustion chamber through the intake manifold.

그러나, 종래의 재순환 배기가스는 배기관으로부터 공급되는 배기압의 흡기관의 흡기압보다 높을 때에만 작동되므로, 컴프레서에 의해 압축된 공기의 압력이 과도할 경우, 배기가스의 재순환이 어렵게 되는 문제점이 있다.However, since the conventional recirculated exhaust gas is operated only when it is higher than the intake pressure of the intake pipe of the exhaust pressure supplied from the exhaust pipe, there is a problem that recirculation of the exhaust gas becomes difficult when the pressure of the air compressed by the compressor is excessive .

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 제안된 것으로서, 배기가스의 재순환이 흡기관 특히, 흡기 매니폴드의 흡기관에 관계 없이 상시 작동되도록 하고, 그에 따라 배기가스의 감쇄 성능이 향상될 수 있도록 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide an exhaust gas recirculation system capable of always operating recirculation of exhaust gas irrespective of intake tubes, particularly intake tubes of intake manifolds, .

도 1은 일반적인 터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치를 도시한 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an exhaust gas recirculation apparatus of a general turbocharger engine. FIG.

도 2는 본 발명에 의한 터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치를 도시한 구성도.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an exhaust gas recirculation system for a turbocharger.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]

1 : 배기관3 : 컴프레서1: Exhaust pipe 3: Compressor

4a : 흡기관5 : 연소실4a: intake pipe 5: combustion chamber

8 : 재순환통로9 : EGR 밸브8: recirculation passage 9: EGR valve

10 : 필터10: Filter

상술한 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명의 터보차저 엔진의 배기가스 EGR장치는 배기가스의 재순환이 엔진의 작동과 동시에 상시 가능하도록 하기 위해, 배기가스의 재순환통로가 터보차저의 컴프레서 전측의 흡기관에 연결되도록 한 기술적 구성으로 이루어진다.As a means for realizing the above-mentioned object, in the exhaust gas EGR apparatus of the turbocharger engine of the present invention, in order to make the recirculation of the exhaust gas always possible at the same time as the operation of the engine, the recirculation passage of the exhaust gas is provided in front of the compressor And connected to the intake pipe.

또한, 흡기관과 연결된 배기가스의 재순환통로의 출구에는 배기가스에 함유된 이물질을 제거하기 위한 필터가 설치된다.A filter for removing foreign matter contained in the exhaust gas is provided at an outlet of the recirculation passage of the exhaust gas connected to the intake pipe.

이러한 본 발명의 구성에 따라, EGR장치는 컴프레서 전측의 흡기관의 압력이 항상 저압으로 형성되는 것을 이용하여, ECU에 의한 EGR 밸브의 개방시, 엔진의 구동과 동시에 상시 배기가스의 일부를 재순환시킬 수 있다.According to the structure of the present invention, the EGR device uses the fact that the pressure of the intake pipe on the front side of the compressor is always low, and when the EGR valve is opened by the ECU, .

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments for realizing the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

[실시예][Example]

도 2는 본 실시예에 관련된 터보차저 엔진의 EGR장치를 보인 전체 구성도이다.2 is an overall configuration diagram showing an EGR apparatus of a turbocharger engine according to the embodiment.

본 실시예를 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 실시예의 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있으며, 설명의 명료성을 위해 다시 설명하지 않는다.In describing the present embodiment, the same reference numerals are used for the configurations of the present embodiment which are the same as the drawings cited in the prior art, and will not be described again for clarity of explanation.

도면에서의 설명 부호 (1)은 배기관, (2)는 배기관에 설치된 터빈, (3)은 흡기관에 설치된 컴프레서, (4a)는 흡기관, (5)는 연소실을 지칭한다.Reference numeral 1 denotes an exhaust pipe, 2 denotes a turbine installed in an exhaust pipe, 3 denotes a compressor provided in the intake pipe, 4a denotes an intake pipe, and 5 denotes a combustion chamber.

터보차저 엔진은 많은 양의 공기가 연소실(5)로 흡입 즉, 과급(過給)토록 하기 위해, 배기관(1)를 통하여 대기중으로 버려지는 배기가스의 압력을 이용하여 터빈(2)을 회전시키고, 그 터빈(1)과 동일 축선상에 연결된 컴프레서(3)가 흡기관(4a)를 통하여 유입되는 공기를 과급시켜, 연소실(5)로 강제 공급토록 하고 있다.The turbocharger engine rotates the turbine 2 by using the pressure of the exhaust gas discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 1 in order to suck a large amount of air into the combustion chamber 5 , The compressor 3 connected on the same axis as the turbine 1 supercharges the air introduced through the intake pipe 4a to be forcedly supplied to the combustion chamber 5. [

이와 같은 구성들을 포함하는 본 실시예의 터보차저 엔진의 EGR장치는 배기관(1)과 컴프레서(3) 앞쪽의 흡기관(4a)과의 사이에 재순환통로(8)를 연결하므로서, 컴프레서(3) 전측의 흡기관(4a)의 압력이 재순환통로(8)에 의해 재순환되는 배기압보다 항상 저압으로 형성되는 것을 이용하여, 재순환통로(8)상에 설치된 EGR 밸브(9)가 ECU에 의해 개방될 때, 항상 배기가스의 재순환이 가능하도록 한다.The EGR device of the present embodiment including the above-described configuration is configured such that the recirculation passage 8 is connected between the exhaust pipe 1 and the intake pipe 4a in front of the compressor 3, When the EGR valve 9 installed on the recirculation passage 8 is opened by the ECU using the fact that the pressure of the intake pipe 4a of the recirculation passage 8 is always lower than the exhaust pressure recirculated by the recirculation passage 8 , The exhaust gas is always recirculated.

한편, 본 실시예의 EGR장치는 흡기관(4a)과 연결된 배기가스의 재순환통로(8)의 출구에, 배기가스에 함유된 이물질이 컴프레서(3)에 유입되어, 그 컴프레서(3)를 오염시키는 문제점을 미연에 방지하기 위해, 필러(10)를 설치한 구성으로 이루어진다.On the other hand, in the EGR apparatus of the present embodiment, the foreign substances contained in the exhaust gas are introduced into the compressor 3 at the outlet of the recirculation passage 8 of the exhaust gas connected to the intake pipe 4a to pollute the compressor 3 In order to prevent a problem, a filler 10 is provided.

이상에서 설명된 본 실시예의 구성에 의거하여, 엔진의 구동시 흡기관(4a)의 컴프레서(3)의 전측에는 터보차저의 작동에 의해 저압이 형성된다. 따라서, ECU에 의해 EGR 밸브(9)가 개방되면, 재순환되는 배기가스는 흡기관(4a)의 부압에 의해 아무런 저항이 없는 재순환되고, 흡기관(4a) 및 컴프레서(3)를 거쳐 연료 및 공기의 혼합기와 함께 연소실(5)로 공급된다.Based on the configuration of the present embodiment described above, a low pressure is formed on the front side of the compressor 3 of the intake pipe 4a when the engine is driven by the operation of the turbocharger. Therefore, when the EGR valve 9 is opened by the ECU, the recirculated exhaust gas is recirculated by the negative pressure of the intake pipe 4a without any resistance, and the exhaust gas is recirculated through the intake pipe 4a and the compressor 3 to the fuel and air To the combustion chamber (5).

연소실(5)로 재순환된 배기가스는 새 혼합기의 충진율을 낮추고, 동력행정시의 연소 온도를 낮추어, NOx의 발생량을 감소시킨다.The exhaust gas recirculated to the combustion chamber 5 lowers the filling rate of the new mixer and lowers the combustion temperature during the power stroke to reduce the amount of NO x generated.

이상에서 설명된 실시예를 통하여, 본 발명에 의한 터보차저 엔진의 배기 가스 재순환장치는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다.It will be appreciated that through the embodiments described above, the exhaust gas recirculation system of the turbocharger engine according to the present invention substantially obviates the problems of the prior art.

즉, 본 발명에 의하면 흡기관의 부압이 항상 재순환되는 배기압보다 작게 형성되어, 엔진의 구동과 동시에 배기가스의 재순환이 언제나 가능하게 되는 효과를 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, the negative pressure of the intake pipe is formed to be smaller than the exhaust pressure at which the exhaust gas is always recirculated, so that the exhaust gas can be recirculated at the same time as the engine is driven.

따라서, 흡기와 함께 혼합된 배기가스는 연소실로 공급되어 엔진의 연소 온도를 낮추고, 배기가스의 유해 성분을 저감시키며, 대기 오염도를 낮출 수 있다.Therefore, the exhaust gas mixed with the intake air is supplied to the combustion chamber to lower the combustion temperature of the engine, reduce the harmful components of the exhaust gas, and reduce the air pollution degree.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. .

Claims (2)

배기관을 통해 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 터빈을 회전시키고, 그 터빈과 연동되는 컴프레서가 흡기관을 통해 유입되는 공기를 과급시켜, 연소실로 강제 공급토록 하는 터보차저 엔진에 있어서,1. A turbocharged engine in which a turbine is rotated using a pressure of exhaust gas discharged through an exhaust pipe, a compressor interlocked with the turbine supercharges air introduced through an intake pipe, and forcibly supplies the air to a combustion chamber, 상기 배기관과 컴프레서 앞쪽의 흡기관과의 사이에 연결된 재순환통로와, 그 재순환통로에 설치되어 전자제어유닛에 의해 개폐 동작이 제어되는 EGR 밸브를 포함하고 ; 컴프레서 전측의 흡기관의 압력이 항상 저압으로 형성되는 것을 이용하여, EGR 밸브의 개방시 엔진의 구동과 동시에 항상 배기가스의 재순환이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치.A recirculation passage connected between the exhaust pipe and an intake tract in front of the compressor; and an EGR valve installed in the recirculation passage and controlled by the electronic control unit to open and close; Wherein exhaust gas recirculation is always enabled at the same time when the engine is driven when the EGR valve is opened by utilizing the fact that the pressure of the intake pipe on the front side of the compressor is always low. 제1항에 있어서, 상기 흡기관과 연결된 배기가스의 재순환통로의 출구에는 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치.The exhaust gas recycling apparatus of claim 1, wherein a filter is installed at an outlet of a recirculation passage of the exhaust gas connected to the intake pipe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100817383B1 (en) * 2002-03-07 2008-03-27 만 디젤 에스이 Reciprocating internal combustion engine
US11365651B2 (en) 2018-12-10 2022-06-21 Hanwha Aerospace Co., Ltd. Auxiliary power unit for reducing flow loss of gas

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