KR19990041035U - 디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형 디퓨저. - Google Patents

Abstract

본 고안은 디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형디퓨저에 관한 것으로 믹싱라이너내에 화염의 균일한 분산을 유도하는 쐐기형의 디퓨저를 형성하여 화염에 의한 필터의 손상을 방지함은 물론 배기가스의 유동저항을 최소화하여 배압의 손실을 감소시켜 엔진출력을 유지하기 것으로, 상기 디퓨저는 그 형상이 개략 ' ⊥ '의 쐐기형으로 원주(圓柱)를 이루는 본체(51)를 중심으로 일측에는 세라믹필터케이스(40)와 체결을 위한 서포트(support;52)가 4분할하여 구비되며, 상기 서포트(52)의 선단에는 믹싱라이너(43)와 간섭을 피하기위한 단턱(54)을 형성되며, 본체(51)의 선단에는 화염의 직접적인 접촉과 확산을 위한 원추형의 헤드(53)가 형성되고, 상기 원추형헤드(53)에는 수나사(55)를 본체(51)의 선단에는 암나사(56)를 형성하여 상호체결하여 그 길이의 가변이 가능한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 고안인 디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형디퓨저는 화염의 길이에 따른 디퓨저의 전장변화가 가능하여 믹싱라이너내의 열손실을 최소화할 뿐만아니라, 필터의 내구성을 증대시키고 배압의 손실을 최소화하여 엔진출력의 감소를 방지하는 유용한 고안이다.

Description

디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형디퓨저.

본 고안은 디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형디퓨저에 관한 것으로 더욱 상세하게는 버너의 화염으로부터 세라믹필터의 보호를 위해 전장의 조절이 가능한 디퓨저를 필터의 전방에 장착하여 필터의 내구성증대와 배출저항을 감소시켜 엔진출력의 증대를 이루기 위함이다.

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

상기 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)는 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 전면에 걸친 디퓨저의 설치나 화염차단막을 형성하였으나, 이를 경우 배기가스의 배출저항을 증가시켜 엔진출력을 저하하는 문제점이 대두되었다.

이에 본 고안에서는 상기한 여러 가지의 문제점을 해결하기위해서 안출된 것으로 믹싱라이너내에 화염의 균일한 분산을 유도하는 쐐기형의 디퓨저를 형성하여 화염에 의한 필터의 손상을 방지함은 물론 배기가스의 유동저항을 최소화하여 배압의 손실을 감소시켜 엔진출력을 유지하기위함이다.

도 1은 본 고안의 설명을 위한 디젤엔진배기가스 정화장치의 전체구성도,

도 2는 종래 기술이 적용된 정화장치를 도시한 간략단면도,

도 3은 본 고안이 적용된 디젤엔진용 배기가스정화장치의 연소기를 도시한 단면도,

도 4는 본 고안인 정화장치용 디퓨저를 도시한 분해정면도 및 측면도.

*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명*

5;디퓨저

41;세라믹필터

42;인렛트랩

52;서포트

53;원추형헤드

55,56;나사

이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 고안의 구성 및 작용에 대하여 설명을 하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안이 적용된 디젤엔진용 배기가스정화장치의 연소기를 도시한 단면도, 도 4는 본 고안인 정화장치용 디퓨저를 도시한 분해정면도 및 측면도로서 함께 설명을 한다.

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

상기 디퓨저는 디젤엔진의 배기가스정화장치중 분진의 포집과 연소에 필요한 연소기내에 장착되는 것으로, 상기 연소기는 도 3에 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 1/2 가량 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 믹싱라이너(43)의 내부에는 버너어셈블리(50)를 통하여 발산되는 화염의 균일한 확산을 위한 디퓨저(5)가 장착되며, 이는 도 4에서와 같이 그 형상이 개략 ' ⊥ '형의 쐐기형으로 원주(圓柱)를 이루는 본체(51)를 중심으로 일측에는 세라믹필터케이스(40)와 체결을 위한 서포트(support;52)가 4분할하여 구비되는데, 상기 서포트(52)의 선단에는 믹싱라이너(43)와 간섭을 피하기위한 단턱(54)을 형성되며, 본체의 선단에는 화염의 직접적인 접촉과 확산을 위한 원추형의 헤드(53)가 형성한다.

상기 원추형 헤드(53)와 본체(51)는 수나사(55)와 암나사(56)를 형성하여 상호 체결하므로 믹싱라이너(43)의 규격에 따라 별도의 디퓨저(5)제작이 불필요하며, 화염의 길이에 가장적합한 상태의 디퓨저를 구비한다.

이상과 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 그 길이에 관계없이 믹싱라이너(43)내에 결합된 디퓨저(5)의 원추형 헤드(53)와 접촉하며, 이 때 접촉한 화염은 원추형의 헤드(53)로 인하여 그 진행방향이 믹싱라이너(43)의 벽면으로 분산되고, 분산된 화염은 믹싱라이너(43)의 공기유동홀(46)을 통하여 공급되는 배기가스와 혼합하여 그 연소성이 증대하여 믹싱라이너(43)내의 온도를 상승시켜 필터(41)에 포집된 분진을 비롯한 유해물질을 연소한다.

또한 상기 디퓨저(5)를 나사(55,56)를 이용하여 그 길이를 조절하여 화염의 길이에 대하여 가장 적당한 곳에 위치시켜 열손실을 최소화한다.

상기와 같이 원추형헤드(53)를 가지는 디퓨저(5)는 버너어셈블리(50)의 근방에 위치하므로 화염의 적절한 제어가 가능하여 필터(41)에 접촉하는 것을 방지하고, 헤드(53)를 제외한 기타부품의 형상이 박형(薄型)이므로 배기가스의 유동성이 향상됨과 동시에 배출저항이 감소하여 엔진출력향상에도 일익을 담당한다.

이상과 같이 구성된 본 고안인 디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형디퓨저는 화염의 길이에 따른 디퓨저의 전장변화가 가능하여 믹싱라이너내의 열손실을 최소화할 뿐만아니라, 필터의 내구성을 증대시키고 배압의 손실을 최소화하여 엔진출력의 감소를 방지하는 유용한 고안이다.

Claims (2)

1. 디젤엔진의 배기가스내에 잔존하는 분진과 유해물질의 정화를 위한 정화장치중 세라믹필터를 이용하여 포집한 분진과 유해물질의 연소시 화염의 제어를 위한 디퓨저를 구비함에 있어서;

   상기 디퓨저(5)가 적용된 연소기는 원통형의 케이스(40)내에 장착된 세라믹필터(41)와 그 전방으로 배기가스의 유입과 연소실역할을 위한 인렛트랩(42)과 절두원추형의 믹싱라이너(43)가 믹싱라이너바디(44)내에 구비되고,

   상기 믹싱라이너(43)의 내부에는 그 형상이 개략 ' ⊥ '의 쐐기형으로 원주(圓柱)를 이루는 본체(51)를 중심으로 일측에는 세라믹필터케이스(40)와 체결을 위한 서포트(support;52)가 4분할하여 구비되며,

   상기 서포트(52)의 선단에는 믹싱라이너(43)와 간섭을 피하기위한 단턱(54)을 형성되며, 본체(51)의 선단에는 화염의 직접적인 접촉과 확산을 위한 원추형의 헤드(53)가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형디퓨저.
2. 제 1 항에 있어서; 상기 디퓨저(5)의 원추형헤드(53)에는 수나사(55)를 본체(51)의 선단에는 암나사(56)를 형성하여 상호체결한 것을 특징으로하는 디젤엔진의 배기가스정화장치용 가변형디퓨저.