KR19990041033U

KR19990041033U - 디젤엔진의 배기가스 정화장치용 디퓨저.

Info

Publication number: KR19990041033U
Application number: KR2019980007765U
Authority: KR
Inventors: 박종근; 구자형
Original assignee: 배길훈; 대우기전공업 주식회사
Priority date: 1998-05-02
Filing date: 1998-05-02
Publication date: 1999-12-06

Abstract

본 고안은 디젤엔진의 배기가스 정화장치용 디퓨저(diffuser)에 관한 것으로믹싱라이너내 버너어셈블리의 선단에 화염을 차단하는 디퓨저의 형상을 컵(cup)형으로 개선하여 화염의 길이에 관계없이 항상 일정한 온도가 믹싱라이너내에 분포하여 세라믹필터의 전면에 걸쳐 확산되어 필터의 내구성증대와 정화작용의 상승은 물론 배기가스의 원할한 배출을 꾀하여 엔진출력의 저하를 방지하기 위한 것으로, 상기 디퓨저(5)는 믹싱라이너(43)의 형상을 축소한 듯한 절두원추형인 컵(cup)형으로 직경이 넓은 측을 개방하여 버너어셈블리(50)의 선단과 결합하고, 타측은 폐쇄면(51)을 가지며;

상기 디퓨저(5)는 그 외주연(52)과 폐쇄면(51)에 다수 개의 유동홀(53)을 형성하고, 폐쇄면(51)에 형성된 유동홀(53)은 그 직경(d)을 중심에부터 가장자리로 동심원을 형성하며 점차적으로 확대하도록 구비한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 고안인 디젤엔진의 배기가스 정화장치용 디퓨저는 화염의 직접적인 필터의 접촉을 방지하여 필터의 내구성을 증대시키고, 이와 아울러 정화작용을 향상시켜 환경보호에도 일조하는 유용한 고안이다.

Description

디젤엔진의 배기가스 정화장치용 디퓨저.

본 고안은 디젤엔진의 배기가스 정화장치용 디퓨저(diffuser)에 관한 것으로 더욱 상세하게는 버너의 전방에 컵(cup)형상의 디퓨저를 장착하여 포집된 분진의 연소를 위한 버너어셈블리의 화염이 필터의 표면에 직접닿는 것을 방지하여 필터의 수명연장과 엔진출력저하를 방지하기 위함이다.

디젤엔진배기가스 정화장치는 디젤엔진이 배출하는 배기가스내에 함유되어 있는 유해성분을 세라믹필터를 이용한 포집과 버너어셈블리를 이용한 연소작용으로 재생하여 배출할 수 있도록 하는 장치이다.

이러한 디젤엔진배기가스 정화장치는 디젤엔진의 현재상태를 각종데이터를 통하여 측정하여 연소부에 연료 및 공기를 급송하고 이 혼합기체에 점화수단으로 점화시킴으로서 세라믹필터에 포집된 유해성분, 입자상물질을 최대한 제거하여 배출되도록 한다.

상기와 같은 역할의 정화장치는 도 1에서와 같이 디젤엔진의 구성일측에 구비되는 것으로 디젤기관은 디젤엔진(10)의 배기관(11)은 각각의 배기매니폴더(12)로부터 배기가스를 집적하고, 배기관(11)의 후미는 중간에 제어밸브(13,14)를 가지고 연소기(15)측과 머플러(16)측으로 분리되고, 연소기(15)후방에는 송풍기(17)가 연결된다.

상기 디젤엔진(10)은 드로틀센서(18)와 회전수센서(19) 및 압력을 지시하는 바로메터(20)등으로부터의 신호값은 배기가스정화장치를 수행하기위한 입력값으로 ECU(Electronic Control Unit;21)로 보내지고, 여기에서는 최적의 연소상태로 제어하기 위하여 각각의 센서로부터의 입력신호를 기본값으로하여 솔레노이드(22,23,24)를 제어한다.

상기 솔레노이드(22,23,24)는 배기관(11)의 후방에서 연소기(15)와 머플러(16)측으로 분리되는 중도에 위치한 제어밸브(13,14)를 제어하고, 유해가스소각을 위한 연료를 연료탱크(25)로부터 연료를 공급하는 연료펌프(26)를 단속함과 아울러 연료펌프(26)로부터 연료의 분사력을 제공하도록 디젤엔진(10)의 동력을 이용하는 공기압축기(27)로부터 공급급송을 제어하는 공기압조절기(28)를 제어하여 연소기(15)에 장착되는 노즐(29)의 연료와 공기의 분사량을 조절한다.

상기 ECU(21)의 제어신호는 상술한 각 제어활동을 수행하고 점화트랜스(31)를 제어함으로서 점화봉이나 글로우플러그로 이루어진 점화수단(32)에 스파크를 유발시켜 유해가스의 연소가 최적의 조건에서 수행된다.

상기와 같이 디젤엔진의 배기가스내 분진을 비롯한 유해물질은 정화장치에서 세라믹필터에 의해 포집되고, 포집된 분진은 버너에 의한 연소작용으로 그 생성량을 최소화하는데, 이와 같이 분진과 유해물질의 포집과 연소에 필요한 연소기는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진에서 발생하는 배기가스를 유입시키는 인렛트랩(33)이 믹싱라이너바디(34)일측에 구비되고, 상기 믹싱라이너바디(34)의 선단에는 연료와 공기공급을 위한 노즐(29)과 스월러(35) 및 점화수단(32)을 가지는 버너어셈블리(36)가 장착된다.

상기 믹싱라이너바디(34)의 선단부는 버너어셈블리(36)와 연결되고 후단부는 세라믹필터(37)를 내장한 필터케이스(38)와 연결되는 절두원추형상의 믹싱라이너(39)가 구비되고, 상기 믹싱라이너(39)에는 인렛트랩(33)을 통하여 배기가스트랩(33')을 거친 배기가스를 유입시키기 위한 다수 개의 유입공(h)이 형성된다.

상기와 같은 연소기(15)는 인렛트랩(33)을 통하여 엔진의 배기가스가 믹싱라이너(39)로 유입되면 점화버너어셈블리(36)에 의하여 점화하며, 이어 스월러(35)를 통하여 공급되는 연소공기를 이용하여 믹싱라이너(39)내의 온도를 상승시켜 필터(37)에 포집된 분진과 유해물질을 연소한 후 대기로 배출한다.

상기와 같이 필터면(37)에 포집된 유해물질연소를 위한 버너어셈블리(36)의 화염은 스월러(35)를 통하여 공급되는 공기의 양과 노즐(29)을 통한 연료의 혼합량에 따라 그 길이가 달라지는데, 상기 공기와 연료의 혼합량이 적절할 경우에는 블루프레임(blue flame), 즉 완전연소에 따른 푸른불꽃을 형성하여 그 화염의 길이가 짧아 세라믹필터(37)의 전방에서 믹싱라이너(39)내의 온도를 상승시켜 분진을 연소하므로 필터(37)에는 별다른 영향을 끼치기 못하였다.

하지만, 인렛트랩(33)을 통한 공기의 량이 적고, 노즐(29)로 유입되는 연료의 량이 많을 경우 불완전연소로 인한 화염의 길이가 긴 엘로우프레임(yellow flame)이 발생하고, 그로 인하여 화염이 세라믹필터(37)의 표면에 직접 닿아 필터표면의 온도가 국부적으로 급상승하여 필터(37)의 파손과 더불어 정화수행능력의 저하를 초래하여 환경오염의 심각한 문제를 발생시켰다.

상기와 같이 화염에 의한 필터(37)의 손상을 방지하기위해 안출된 것이 필터의 전방에 디퓨저의 설치나 화염차단막을 형성하였으나, 이를 경우 배기가스의 배출저항을 증가시켜 엔진출력을 저하하는 문제점이 대두되었다.

이에 본 고안에서는 상기한 여러 가지의 문제점을 해결하기위해 안출된 것으로 믹싱라이너내 버너어셈블리의 선단에 화염을 차단하는 디퓨저의 형상을 컵(cup)형으로 개선하여 화염의 길이에 관계없이 항상 일정한 온도가 믹싱라이너내에 분포하여 세라믹필터의 전면에 걸쳐 확산되어 필터의 내구성증대와 정화작용의 상승은 물론 배기가스의 원할한 배출을 꾀하여 엔진출력의 저하를 방지하기 위함이다.

도 1은 본 고안의 설명을 위한 디젤엔진배기가스 정화장치의 전체구성도,

도 2는 종래 기술이 적용된 정화장치를 도시한 간략단면도,

도 3은 본 고안이 적용된 디젤엔진용 배기가스 정화장치를 도시한 단면도,

도 4는 본 고안이 적용된 정화치의 버너어셈블리를 도시한 확대단면도,

도 5는 본 고안인 정화장치용 디퓨저를 도시한 일부파절 정면도.

*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명*

5;디퓨저

41;세라믹필터

42;인렛트랩

51;폐쇄면

53;유동홀

이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 고안의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.

도 3은 본 고안이 적용된 디젤엔진용 배기가스 정화장치를 도시한 단면도, 도 4는 본 고안이 적용된 정화치의 버너어셈블리를 도시한 확대단면도, 도 5는 본 고안인 정화장치용 디퓨저를 도시한 일부파절 정면도로서 함께 설명한다.

디젤엔진의 배기가스내에 잔존하는 분진과 유해물질의 정화를 위한 정화장치중 세라믹필터를 이용하여 포집한 분진과 유해물질의 연소시 화염이 필터의 표면에 닿지 못하도록 하기위한 디퓨저를 구비한다.

상기 디퓨저가 적용된 디젤엔진의 배기가스정화장치중 분진의 포집과 연소에 필요한 연소기는 도 3 및 도4에 도시된 바와 같이 원통형의 케이스(40)내에 장착된 세라믹필터(41)와 그 전방으로 배기가스의 유입과 연소실역할을 위한 인렛트랩(42)과 절두원추형의 믹싱라이너(43)가 믹싱라이너바디(44)내에 구비된다.

상기 인렛트랩(42)은 그 형상이 개략 ' 달팽이관 '형으로 믹싱라이너바디(44)내에 인렛트랩(42)의 공기통로(45)를 잠식구성하여 바디(44)의 일측선단에 관통구비하여 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 연소기(4)내로 유입시키고, 상기 믹싱라이너(43)는 그 외주연에 다수 개의 공기유동홀(46)을 구비한 채 인렛트랩(42)의 중심부를 관통하여 믹싱라이너바디(44)의 일측과 접하도록 구성하며, 그 입구(47)에는 필터(41)의 내부에 포집된 분진의 연소를 위한 노즐(48)과 스월러(49)등 점화수단을 가지는 버너어셈블리(50)가 장착된다.

상기 버너어셈블리(50)의 선단에는 화염의 차단을 위한 디퓨저(5)가 구비되고, 상기 디퓨저(5)는 도 4에 도시된 바와 같이 믹싱라이너(43)의 형상을 축소한 듯한 절두원추형인 컵(cup)형으로 직경이 넓은 측을 개방하여 버너어셈블리(50)의 선단과 결합하고, 타측은 폐쇄면(51)을 가지도록 구성한다.

상기 디퓨저(5)는 도 5에서와 같이 그 외주연(52)과 폐쇄면(51)에는 화염에 의해서된 압축공기의 원할한 흐름을 위해 다수 개의 유동홀(53)을 형성하는데, 이 중 화염의 직접적인 접촉이 발생하는 폐쇄면(51)에 형성된 유동홀(53)은 그 직경(d)을 중심에부터 가장자리로 동심원을 형성하며 점차적으로 확대하도록 구비한다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용상태를 살펴보면; 먼저, 인렛트랩(42)을 통해 유입된 배기가스는 세라믹필터(41)를 거친 후 대기로 방출되며, 이 때 필터(41)는 배기가스내의 미세한 분진과 유해물질 등을 포집한다.

상기와 같이 필터(41)내에 포집된 분진과 유해물질의 분포도가 일정수준이상이면 글로우플러그와 노즐(48)등 점화수단을 이용한 버너어셈블리(50)가 스월러(49)를 통하여 공급되는 1차연소공기의 도움으로 화염을 발생하여 믹싱라이너(43)내로 발산한다.

상기와 같이 발산된 화염은 공기와 연료의 혼합량에 의해 그 길이가 변화하는데, 공기와 연료의 적정혼합비율로 완전연소가 이루어지면 화염의 색깔이 푸른빛을 발하며 그 길이도 짧아 필터(41)에 별영향을 미치지못하지만, 연료의 량이 많을 경우 불완전연소에 의한 화염의 색깔이 노란빛을 발하며 그 길이도 상대적으로 길게된다.

상기와 같이 불완전연소에 의한 화염의 길이가 길어지면 디퓨저(5)의 폐쇄면(51)에 의해 화염의 진행방향이 차단되고, 이로 인하여 화염은 디퓨저(5)에 형성된 다수 개의 유동홀(53)로 분산되어 배기가스와 혼합하여 그 연소성이 증대하여 믹싱라이너(43)내의 온도를 상승시켜 필터(41)에 포집된 분진을 비롯한 유해물질을 연소한다.

상기와 같이 절두원추형의 컵형 디퓨저(5)는 버너어셈블리(50)의 전방에 위치하므로 화염의 적절한 제어가 가능하여 필터(41)에 접촉하는 것을 방지하고, 장착되는 면적이 축소되어 배기가스의 유동성이 향상됨과 동시에 배출저항이 감소하여 엔진출력향상에도 일익을 담당한다.

Claims

디젤엔진의 배기가스내에 잔존하는 분진과 유해물질의 정화를 위한 정화장치중 세라믹필터를 이용하여 포집한 분진과 유해물질의 연소시 화염이 필터의 표면에 닿지 못하도록 하기위한 디퓨저를 구비함에 있어서;

상기 디퓨저(5)는 믹싱라이너(43)의 형상을 축소한 듯한 절두원추형인 컵(cup)형으로 직경이 넓은 측을 개방하여 버너어셈블리(50)의 선단과 결합하고, 타측은 폐쇄면(51)을 가지며;

상기 디퓨저(5)는 그 외주연(52)과 폐쇄면(51)에 다수 개의 유동홀(53)을 형성하고, 폐쇄면(51)에 형성된 유동홀(53)은 그 직경(d)을 중심에부터 가장자리로 동심원을 형성하며 점차적으로 확대하도록 구비한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기가스 정화장치용 디퓨저(diffuser).