KR20030049976A - 이지알 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 연소온도를 낮추기 위해 연소실에 도입하는 EGR 가스속의 PM의 검댕이 성분을 제거하여 공급하므로써 원활한 EGR 기능을 유지하고 연소온도를 낮추어 NOx 배출량을 저감하며, 엔진 성능 저하 및 내구성 저하를 방지할 수 있는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환 하는 배기가스(EGR가스)의 정화장치를 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 배기매니폴드와 흡기매니폴드를 접속하여 배기가스의 일부를 연소실로 재순환 공급하는 EGR 파이프에 있어서,

상기 EGR 파이프의 도중에 다수의 세라믹 볼을 간직한 철망케이스를 설치하여 배기가스속의 PM의 검댕이 입자들을 흡착하는 것을 특징으로 한다.

Description

이지알 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치{Purification device of exhaust gas}

본 발명은 연소 온도를 낮추기 위해 엔진에 도입하는 재순환 배기가스의 정화장치에 관한 것이다.

연료를 연소시켜 얻은 열을 동력으로 변환하는 내연기관은 연소가스를 외부로 배출하게 되는데 이 연소가스속에는 인체에 유해한 CO, HC, NOx 성분이 다량으로 포함되어 있어 이를 그대로 대기중에 배출하는 경우 환경 오염이 심화되므로 배기가스 배출 규제가 점점 강화되고 있다.

그런데 상기한 유해 성분중 CO, HC 가스 성분은 연소온도가 높아지면 그 배출양이 급감하는 반면, NOx의 경우 연소온도가 높아지면 이에 비례하여 배출량이 급증하게 되는바, 엔진의 고출력화와 더불어 가장 심각한 공해 물질로서 NOx가 배출량 증가가 문제되고 있다.

특히 압축비가 높은 디젤엔진의 경우 높은 연소온도로 인해 NOx 배출량이 많아져 열효율이 높은 특성에도 불구하고 디젤엔진의 상용화를 가로막는 요인이 되고 있다.

이때문에 NOx의 발생량을 줄이기 위해서는 실린더내에서의 연소온도를 낮추는 것이 필요하므로써 연소후 배출되는 배기가스의 일부를 연소실에 공급(이 배기가스를 EGR 가스라 한다)하여 연소온도를 낮추므로써 NOx발생량을 저감하는 배기가스 리턴 공급 방식이 많이 사용되고 있다.

그런데 배기가스를 리턴공급하기 위해서는 배기파이프와 흡기계측을 관로로서 연결하고 도중에 EGR 콘트롤 밸브를 두어 엔진측의 흡기부압에 의해 EGR 콘트롤 밸브를 제어하여 EGR 가스를 공급하게 되는데, 종래의 경우 EGR 가스의 공급용 호스가 단순한 EGR 가스의 통로로서의 기능만을 할 뿐이어서 EGR 가스의 공급용 호스 및 흡기계 주변의 온도가 낮을시 고온상태인 배기가스속에 많이 포함된 PM(Particulate matters)의 검댕이(soot)가 EGR 콘트롤 밸브 및 흡기계등에 적층되어 EGR 기능 및 엔진성능의 저하를 유발하게 되는 문제점이 있으며, 또한 PM의 검댕이 성분은 발열온도가 높아 높은 온도를 가지고 있어 연소실에 도입시 연소 온도상승을 가져오는 인자로 작용하며, 더우기 배기매니폴드측의 배기가스압은 고압이고 흡기매니폴드측은 부압이므로 양측의 압력차가 커서 고속으로 이동하게 되는 배기가스에 의해 기류 소음이 발생하게 되는 문제점도 지적되고 있다.

또 PM 성분이 연소실에 도입되어지면 피스톤의 스커핑(scuffing)을 일으켜 엔진 내구성 저하를 유발하게 되는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 연소온도를 낮추기 위해 연소실에 도입하는 EGR 가스속의 PM의 검댕이 성분을 제거하여 공급하므로써 원활한 EGR 기능을 유지하고 연소온도를 낮추어 NOx 배출량을 저감하며, 엔진 성능 저하 및 내구성 저하를 방지할 수 있는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환 하는 배기가스(EGR가스)의 정화장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배기매니폴드와 흡기매니폴드를 접속하여 배기가스의 일부를 연소실로 재순환 공급하는 EGR 파이프에 있어서,

상기 EGR 파이프의 도중에 다수의 세라믹 볼을 간직한 철망케이스를 설치하여 배기가스속의 PM의 검댕이 입자들을 흡착하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치를 나타내는 정단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 배기가스 정화장치 2,3 : EGR 파이프

4,5 : 플랜지 6 : 하우징

7 : 세라믹볼 8 : 철망케이스

9 : 소공 10 : 공명실

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 EGR파이프를 통해 연소실로 재순환하는 배기가스의 정화장치를 나타내는 정단면도이다.

도면에 있어서 부호 1은 본 발명에 의한 재순환 배기가스의 정화장치로서,배기매니폴드측에 접속하는 EGR파이프(2)와, 흡기배니폴드측에 접속하는 EGR파이프(3) 사이에 플랜지(4)(5)로서 접속되어 있다.

재순환 배기가스 정화장치(1)는 EGR파이프(2)(3)의 직경보다 확개된 복수개의 하우징(6)을 구비하고 있으며, 각각의 하우징(6)내에는 직경 0.5~5㎜ 크기의 세라믹볼(7)이 가득찬 철망케이스(8)가 수용되어 있다.

이 철망케이스(8)는 전후면에 배기가스의 통과를 허용하는 다수의 소공(9)을 구비하고 있으며, 제작상 철판부재에 구멍을 펀칭하여 형성할 수도 있고, 아니면 선재로 직조한 철망체로 세라믹볼(7)을 감싸 형성할 수도 있다.

그리고 각각의 하우징(6) 사이에는 기류소음 저감을 위한 빈 공간인 공명실(10)이 마련되어 있다.

이와같은 구성의 본 발명은 배기매니폴드를 통해 배출되는 배기가스의 일부가 흡기계측의 흡기부압에 의해 도시하지 아니한 EGR밸브가 열리게 될 때 EGR파이프(2)(3)를 통해 흡기매니폴드로 유입되어 연소실에 공급되므로써 혼합기와 함께 연소시 연소가스의 온도를 낮추게 된다.

그런데 이때 재순환 배기가스가 EGR 파이프(2)(3)의 도중에 설치된 재순환배기가스정화장치(1)를 통과하게 될때, 탄화물과의 친화력이 높은 작은 세라믹볼(7)들 사이를 통과하게 되면서 배기가스 속에 포함된 PM(Paricle matters)의 검댕이들이 세라믹볼(7)에 흡착되어 표면에 달라붙게 되며, 검댕이 성분이 제거되어 정화된 배기가스가 연소실에 유입되어지게 되는 것이다.

또 그 과정에서 각각의 하우징(6) 사이에 형성된 공명실(10)을 배기가스가통과하게 되면서 기류소음을 감쇄하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 연소온도를 낮추기 위해 배기가스의 일부를 연소실에 도입 안내하는 EGR 파이프의 도중에 작은 세라믹볼을 구비한 철망케이스로 된 재순환 배기가스 정화장치를 설치하고, 또 세라믹볼을 수용한 철망케이스가 연속하여 배치된 사이로 공명실을 형성하는 것에 의해서, 재순환되는 배기가스속의 PM검댕이 성분을 세라믹볼이 흡착하여 깨끗하게 정화처리된 배기가스가 흡기계측에 공급되므로 흡기계와 EGR 파이프가 PM검댕이 입자에 의해 오염되는 것이 방지되어 EGR 기능 및 엔진 기능 저하를 방지하게 되며, 또 고온 상태인 PM입자의 제거를 통해 연소온도를 더욱 낮추게 되어 NOx 발생량을 크게 저감할 수 있으며, PM 입자의 연소실 유입에 의한 피스톤 스커핑을 방지할 뿐 아니라 공명실로 인해 배기가스가 세라믹을 통과하면서 발생하는 기류 소음을 감쇄(Damping)하게 되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 배기매니폴드와 흡기매니폴드를 접속하여 배기가스의 일부를 연소실로 재순환 공급하는 EGR 파이프에 있어서,

   상기 EGR 파이프의 도중에 다수의 세라믹 볼을 간직한 철망케이스를 설치하여 배기가스속의 PM의 검댕이 입자들을 흡착하는 것을 특징으로 하는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세라믹 볼을 간직한 철망케이스는 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수개의 철망케이스를 각기 수용하여 간직하는 하우징을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 하우징 사이에는 빈 공간인 공명실이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 철망케이스는 철판부재에 복수개의 소공들을 천공하여 형성한 것을 특징으로 하는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 철망케이스는 가는 선재를 가로세로로 직조하여 형성한 것을 특징으로 하는 EGR 파이프를 통해 연소실로 재순환되는 배기가스의 정화장치.