KR20020084921A - 선박엔진의흡ㆍ배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박엔진의 흡ㆍ배기장치에 관한 것으로, 엔진(10)의 연소실로 외기가 공급되는 흡기매니폴드(12)와, 엔진(10)의 연소실로부터 연소된 배기가스가 빠져나오는 배기매니폴드(14), 이 배기매니폴드(14)의 배기가스를 이용하여 상기 흡기매니폴드(12)쪽으로 과급시키는 터보차저(16) 및, 상기 터보차저(16)와 흡기매니폴드(12) 사이에 설치되어 공기를 냉각하는 인터쿨러(20)를 포함한 엔진의 흡ㆍ배기장치에서, 상기 배기매니폴드(14)에서 빠져나오는 배기가스가 네크파이프(18)를 매개로 상기 터보차저(16)에 유입되면서 출구쪽에서 반대방향으로 분기되어, 배기가스의 일부가 상기 인터쿨러(20)를 거치면서 흡기매니폴드(12) 쪽으로 과급되고 나머지부분이 라이저(22)를 거쳐 외부로 빠져나가도록 되어, 인터쿨러에서 공기의 흐름을 원활하게 하여 과급되는 공기량을 늘려서 엔진출력을 향상시킬 수 있으며, 라이저에 해수를 유입시켜 배기가스의 온도를 떨어뜨려 배기소음을 줄이면서 오염물질을 흡착할 수 있게 된다.

Description

선박엔진의 흡ㆍ배기장치 { Intaking and exhausting system for a vessel engine }

본 발명은 선박엔진의 흡ㆍ배기장치에 관한 것으로, 특히 배기매니폴드를 통해서 빠져나가는 배기가스를 이용하여 터보차저를 구동시키고 인터쿨러를 통해 공기밀도를 낮추어 흡기매니폴드로 공급하여 엔진출력을 향상시킬 수 있는 선박엔진의 흡ㆍ배기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박용 디젤엔진은 연소실내부로 공기가 유입되는 흡기매니폴드와 연소된 공기가 외부로 배출되는 배기매니폴드를 구비하는 한편, 엔진의 출력을 높이기 위하여 배기가스를 이용하여 흡기매니폴드쪽으로 과급하는 터보차저와, 터보차저를 통과한 배기가스를 냉각시키는 인터쿨러를 더 구비하고 있다.

기존 선박엔진의 흡ㆍ배기장치는 터보차저를 거쳐 라이저를 통해 빠져나가는 배기가스가 충분히 냉각되지 않은 상태로 대기중에 그대로 방출됨으로써 배기가스중의 오염물질이 대기를 오염시키는 것은 물론, 고온고압의 배기가스를 저온저압으로 낮추어 배출하지 않으므로써 배기소음을 크게 발생되는 문제점이 있었다. 그리고, 배기매니폴드에서 터보차저와 인터쿨러를 거처 흡기매니폴드로 과급되는 공기가 충분하지 못하여 엔진의 출력이 떨어지는 문제점을 지니고 있었다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 라이저에서 빠져나가는 배기가스가 해수를 통과하게 하여 배기소음을 줄이면서 오염물질을 흡수할 수 있는 한편, 배기매니폴드에서 흡기매니폴드쪽으로 과급되는 공기량을 늘려서 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는 선박엔진의 흡ㆍ배기장치를 제공하는데 그목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔진의 연소실로 외기가 공급되는 흡기매니폴드와, 엔진의 연소실로부터 연소된 배기가스가 빠져나오는 배기매니폴드, 이 배기매니폴드의 배기가스를 이용하여 상기 흡기매니폴드쪽으로 과급시키는 터보차저 및, 상기 터보차저와 흡기매니폴드 사이에 설치되어 공기를 냉각하는 인터쿨러를 포함한 엔진의 흡ㆍ배기장치에서, 상기 배기매니폴드에서 빠져나오는 배기가스가 네크파이프를 매개로 상기 터보차저에 유입되면서 출구쪽에서 반대방향으로 분기되어, 배기가스의 일부가 상기 인터쿨러를 거치면서 흡기매니폴드 쪽으로 과급되고 나머지부분이 라이저를 거쳐 외부로 빠져나가도록 되어 있다.

상기 배기매니폴드는 상기 흡기매니폴드에 비해 상대적으로 크게 형성되고, 내부에 배기가스통로의 둘레를 따라 열교환면적을 넓게하는 사각형의 냉각수유입통로가 형성된데 특징이 있다.

상기 인터쿨러는 상기 흡기매니폴드쪽으로 과급되는 공기가 원활하게 흐르도록 원통형으로 되고, 공기흐름의 수직방향으로 해수가 통과하여 공기를 냉각시키도록 된데 특징이 있다.

상기 인터쿨러에 유입된 해수가 열교환기와 상기 배기매니폴더를 차례로 거치고 상기 라이저에 유입되어 그 라이저에서 외부로 빠져나가는 배기가스와 혼합됨으로써 오염물질을 흡착하도록 된데 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 선박엔진의 흡ㆍ배기장치에 의하면, 흡기매니폴드에 비해 배기매니폴드가 크게 형성되어 있고 인터쿨러에서 공기의 흐름을 원활하게하여 과급되는 공기량을 늘려서 출력을 향상시킬 수 있는 한편, 라이저에 해수를 유입시켜 배기가스의 온도를 떨어뜨려 배기소음을 줄이면서 오염물질을 흡착할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 흡ㆍ배기장치를 구비한 선박엔진을 평면구성도,

도 2a는 흡ㆍ배기장치에서 배기가스와 과급공기의 흐름을 도시한 블럭도,

도 2b는 흡ㆍ배기장치에서 해수의 유입경로를 도시한 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 배기매니폴드를 도시한 종단면도,

도 4는 본 발명에 따른 흡ㆍ배기장치의 인터쿨러를 도시한 종단면도,

도 5는 본 발명에 따른 흡ㆍ배기장치의 라이저를 도시한 내부구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 엔진 12 : 흡기매니폴드

14 : 배기매니폴드 16 : 터보차저

18 : 네크파이프 20 : 인터쿨러

22 : 라이저 24 : 해수펌퍼

26 : 오일쿨러 28 : 열교환기

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 흡ㆍ배기장치를 구비한 선박엔진을 도시한 평면구성도이고, 도 2a는 흡ㆍ배기장치에서 배기가스와 과급공기의 흐름을 도시한 블럭도이며, 도 2b는 흡ㆍ배기장치에서 해수의 유입경로를 도시한 블럭도이다.

본 발명에 따른 흡ㆍ배기장치를 구비한 선박엔진은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 연소실로 외기가 공급되는 흡기매니폴드(12)와, 엔진(10)의 연소실로부터 연소된 배기가스가 빠져나오는 배기매니폴드(14), 이 배기매니폴드(14)의 배기가스를 이용하여 상기 흡기매니폴드(12)쪽으로 과급시키는 터보차저(16) 및, 상기 터보차저(16)와 흡기매니폴드(12) 사이에 설치되어 공기를 냉각하는 인터쿨러(20)를 포함한다. 여기서, 상기 배기매니폴드(14)에서 빠져나오는 배기가스가 네크파이프(18)를 매개로 상기 터보차저(16)에 유입되면서 출구쪽에서 반대방향으로 분기되도록 되어, 배기가스의 일부가 상기 인터쿨러(20)를 거치면서 흡기매니폴드(12) 쪽으로 과급되고 나머지부분이 라이저(22)를 거쳐 외부로 빠져나가도록 되어 있다.

흡ㆍ배기장치의 배기가스와 과급공기 흐름은 도 2a에 도시된 바와 같이, 배기매니폴드(14)에서 나오는 배기가스가 터보차저(16)로 진입되는데, 일부가 상기 인터쿨러(20)를 거치면서 흡기매니폴드(12) 쪽으로 과급되는 한편, 나머지부분이 라이저(22)를 거쳐 외부로 빠져나가도록 되어 있다. 그리고, 흡ㆍ배기장치를 냉각시키는 해수의 유입경로는 도 2b에 도시된 바와 같이, 해수펌프(24)를 통해 유입된 해수가 인터쿨러(20), 오일쿨러(26), 열교환기(28), 배기매니폴드(14), 라이저(22)를 차례로 거치면서 상기 부재들을 냉각시키고 외부로 빠져나가게 된다. 여기서, 라이저(22)에 유입되는 냉각수는 인접하게 설치된 터보차저(16)를 냉각시키는 역할도 한다.

상기 배기매니폴드(14)는 상기 흡기매니폴드(12)에 비해 상대적으로 크게 형성되어 배기가스의 흐름을 원활하게 하도록 되어 있다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 배기매니폴드(14)의 내부에 배기가스통로(14a)의 둘레를 따라 열교환면적을 넓게하는 사각형의 냉각수유입통로(14b)가 형성되어 있다. 따라서, 배기매니폴드(14)에서 원활하게 배출되는 배기가스가 터보차저(16)와 인터쿨러(20)를 통해 흡기매니폴드(12)로 진입되는 과급량을 증대시킬 수 있게 된다.

상기 터보차저(16)는 엔진(10)의 일측에 배치되어 네크파이프(18)를 매개로 라이저(22)와 연결되어 있는데, 한쪽으로 배기매니폴드(14)의 배기가스 일부를 흡기매니폴드(12)쪽으로 과급시키고, 다른쪽으로 배기가스의 나머지 부분을 상기 라이저(22)로 거쳐 외부로 배출시키도록 되어 있다.

상기 인터쿨러(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 흡기매니폴드(12)쪽으로 과급되는 공기가 간섭받지 않고 원활하게 흐르도록 원통형으로 제작되어 있고,공기흐름의 수직방향으로 해수가 통과하여 공기를 냉각시키는 구조로 되어 있다. 인터쿨러(20)는 양측으로 해수가 유입되어 배출되는 유입구(20a)와 배출구(20b)가 형성되어 있고, 상기 유입구(20a)와 배출구(20b) 사이에 해수의 이물질을 거르는 거름망(20c)이 구비되어 있다. 그리고, 인터쿨러(20)의 하부에 공기가 유입되는 공기유입구(20d)가 형성됨과 아울러 상부에 상기 흡기매니폴드(12)쪽으로 공기를 보내는 공기배출구(20e)가 형성되어 있다. 한편, 인터쿨러(20)는 흡기매니폴드(12)와 분리되게 제작하여 조립 및 분해가 편리하도록 되어 있다.

상기 라이저(22)는 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체측벽을 따라 해수가 채워지고 상부가 개방된 해수통로(22a)가 형성되어 있고, 일측에 상기 해수통로(22a)와 연통된 해수유입구(22b)가 형성되어 있으며, 타측에 부식방지재(22c)가 삽입설치되어 있다. 여기서, 부식방지재(22c)는 +전기를 띄게 되어 -전기를 띄는 해수와 이온교환하여 라이저(22)의 부식을 방지하도록 되어 있다. 물론, 라이저(22)는 내부식성이 좋은 알루미늄재질로 제작되는 것이 바람직하다. 한편, 라이저(22)의 상부는 터보차저(16)와 연결되는 플랜지부(22d)가 형성되어 있고, 하부는 배기가스와 해수가 빠져나가도록 되어 있다. 따라서, 라이저(22)는 내부에 해수가 유입되어 배기가스와 혼합됨으로써 배기가스의 온도를 떨어뜨려 배기소음을 줄일 수 있으며, 동시에 배기가스중의 유해물질인 NOx 등을 흡착할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 선박엔진의 흡ㆍ배기장치에 의하면, 기존과 달리 흡기매니폴드에 비해 배기매니폴드를 크게 형성하고 인터쿨러에서공기의 흐름을 원활하게 하여 과급되는 공기량을 늘림으로써 엔진의 출력을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 라이저에 해수를 유입시킴으로써 배기가스의 온도를 떨어뜨려 배기소음을 대폭적으로 줄일 수 있으며, 동시에 해수에 의해 배기가스중의 오염물질이 흡착됨으로써 대기오염을 예방할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 엔진(10)의 연소실로 외기가 공급되는 흡기매니폴드(12)와, 엔진(10)의 연소실로부터 연소된 배기가스가 빠져나오는 배기매니폴드(14), 이 배기매니폴드(14)의 배기가스를 이용하여 상기 흡기매니폴드(12)쪽으로 과급시키는 터보차저(16) 및, 상기 터보차저(16)와 흡기매니폴드(12) 사이에 설치되어 공기를 냉각하는 인터쿨러(20)를 포함한 엔진의 흡ㆍ배기장치에 있어서,

   상기 배기매니폴드(14)에서 빠져나오는 배기가스가 네크파이프(18)를 매개로 상기 터보차저(16)에 유입되면서 출구쪽에서 반대방향으로 분기되어, 배기가스의 일부가 상기 인터쿨러(20)를 거치면서 흡기매니폴드(12) 쪽으로 과급되고 나머지부분이 라이저(22)를 거쳐 외부로 빠져나가도록 된 것을 특징으로 하는 선박엔진의 흡ㆍ배기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배기매니폴드(14)는 상기 흡기매니폴드(12)에 비해 상대적으로 크게 형성되고, 내부에 배기가스통로(14a)의 둘레를 따라 열교환면적을 넓게하는 사각형의 냉각수유입통로(14b)가 형성된 것을 특징으로 하는 선박엔진의 흡ㆍ배기장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 인터쿨러(20)는 상기 흡기매니폴드(12)쪽으로 과급되는 공기가 원활하게 흐르도록 원통형으로 되고, 공기흐름의 수직방향으로 해수가 통과하여 공기를 냉각시키도록 된 것을 특징으로 하는 선박엔진의 흡ㆍ배기장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 인터쿨러(20)에 유입된 해수가 열교환기(28)와 상기 배기매니폴더(14)를 차례로 거치고 상기 라이저(22)에 유입되어 그 라이저(22)에서 외부로 빠져나가는 배기가스와 혼합됨으로써 오염물질을 흡착하도록 된 것을 특징으로 하는 선박엔진의 흡ㆍ배기장치.