KR20040050267A

KR20040050267A - 배기 재순환 가스 정화 장치에 의한 배출 가스 저감장치

Info

Publication number: KR20040050267A
Application number: KR1020020078052A
Authority: KR
Inventors: 이병화; 윤성일
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-06-16

Abstract

본 발명은 자동차의 배출가스를 저감하는 기술에 관한 것이다.

이같은 본 발명은, EGR시스템의 EGR쿨러내에 EGR가스의 온도분포로 부터 촉매를 활성화시키도록 냉각과 촉매작용이 동시에 실시되는 정화장치를 장착하므로서, EGR가스에 대한 정화효율을 높이도록 함은 물론, 매연(soot)의 양을 줄이면서 그 매연에 의한 엔진 오염을 방지하고, 더불어 냉각과 촉매작용이 동시에 실시되는 정화장치를 하나의 재질로 구성하므로서 종래에서와 같이 서로 다른 재질로 이루어진 EGR쿨러와 촉매장치를 장착할 때 발생하는 엔진의 무게가 상승하는 것을 방지하면서 그 엔진의 무게를 경량화하는 한편, 부품 및 작업공정의 단축을 통해 차량에 대한 제조원가를 절감할수 있도록 하는 배기재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치를 제공한다.

Description

배기 재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치{Exhaust gas reduction device}

본 발명은 자동차의 배출가스를 저감하는 기술에 관한 것으로서, 특히 배기 재순환 시스템(EGR; Exhaust Gas Recirculation)의 EGR쿨러(Cooler)내에 냉각과 촉매작용이 동시에 실시되는 정화장치(Cooled EGR Calayst)를 장착하여 EGR가스(NOx)에 대한 정화를 보다 효과적으로 진행함은 물론, 매연(soot)의 양을 줄이면서 그 매연에 의한 엔진 오염을 방지할수 있도록 하는 배기재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에서 배출되는 배기가스내의 질소산화물(NOx) 성분은 고온에서 발생되는 환경오염 물질로, 특히 디젤엔진에 많이 발생되고 있으며, 이러한 NOx의 저감을 위하여 많은 부가장치가 개발되고 있다.

상기 부가장치 중에서 가장 많이 이용되는 것이 EGR시스템인데, 이러한 EGR시스템은 배기가스내의 일부를 흡기매니폴드로 재순환시켜 고온에 의한 연소를 방지하므로서 NOx를 저감시키는 것이다.

즉, 상기 EGR시스템에는 EGR밸브가 구성되어 있는데, 상기 EGR밸브는 디젤엔진의 회전수(rpm)가 1500rpm 부근일 때 개방된 후 2000∼3000rpm에서 EGR가스를 최대로 재순환시키도록 하는 작동조건을 가지도록 하였는 바, 상기와 같은 EGR밸브의 작동조건으로 부터 NOx의 생성을 줄일수 있게 되는 것이다.

이러한 EGR시스템은 도 1에서와 같이, 실린더헤드의 상하면으로 배기매니폴드와 흡기매니폴드(1)를 형성하고, 상기 배기매니폴드와 흡기매니폴드(1)는 EGR밸브(2)와 결합되면서 실린더헤드내에 위치하는 파이프라인을 통해 연결되며, 상기 흡기매니폴드(1)는 압축기에 의해 압축된 공기로 흡기공기를 냉각하도록 EGR파이프(3)를 통해 EGR쿨러(4)와 연결시킨 구조로 이루어져 있다.

이때, 상기 EGR시스템의 작동조건은 배기가스의 배출이 이루어질 때, 상기 EGR시스템의 EGR밸브(2)는 고온 연소 조건에서 작동하여 배기가스를 EGR파이프(3)를 통해 EGR쿨러(4)로 순환시킨다.

그러면, 상기 EGR쿨러(4)는 그 순환된 배기가스를 냉각한 후 그 냉각된 EGR가스를 흡기매니폴드(1)로 유입시키므로서, 고온 연소 억제에 의한 NOx의 저감이 가능하게 되는 것이다.

그러나, 종래 EGR시스템에 있어, 재순환되는 EGR가스는 연소에 의한 매연 입자를 다량 함유하고 있으므로 많은 양의 EGR가스를 처리할수 없었으며, 그 이유는 매연 또한 심각한 대기환경 오염물질이기 때문이다.

이에 종래에는 EGR시스템에 EGR쿨러(4)를 장착하였지만, 상기 EGR쿨러(4)에 의해 냉각된 EGR가스의 경우 밀도가 높아지면서 매연 입자를 약간 줄일수 있지만, 보다 정제된 EGR가스를 얻지는 못하였다.

즉, 종래 EGR시스템은 도 2에서와 같이 EGR값을 증가시켜 NOx를 저감시킬수 있지만, 반대로 매연의 양이 증가되는 단점을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, EGR시스템의 EGR쿨러내에 EGR가스의 온도분포(약 120℃)로 부터 촉매를 활성화시키도록 냉각과 촉매작용이 동시에 실시되는 정화장치(Cooled EGR Calayst)를 장착하므로서, EGR가스에 대한 정화효율을 높이도록 함은 물론, 매연(soot)의 양을 줄이면서 그 매연에 의한 엔진 오염을 방지할수 있도록 하는 배기재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치를 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명은 냉각과 촉매작용이 동시에 실시되는 정화장치(Cooled EGR Calayst)를 하나의 재질로 구성하므로서, 종래에서와 같이 서로 다른 재질로 이루어진 EGR쿨러와 촉매장치를 장착할 때 발생하는 엔진의 무게가 상승하는 것을 방지하면서 그 엔진의 무게를 경량화함은 물론, 부품 및 작업공정의 단축을 통해 차량에 대한 제조원가를 절감할수 있도록 하는 배기재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치를 제공하려는 것이다.

도 1은 종래 EGR시스템의 구성도.

도 2는 종래 EGR율에 따른 배출가스의 변화값을 보인 그래프.

도 3은 본 발명의 일실시예로 EGR쿨러내에 적용될 정화장치의 구조를 보인 사시도.

도 4는 본 발명의 일실시예로 정화장치의 구조를 보인 평면도.

도 5는 본 발명의 일실시예로 정화장치의 구조를 보인 정면도.

도 6은 본 발명의 일실시예로 EGR가스의 온도 분포도.

도 7은 본 발명의 일실시예로 정화장치를 통한 NOx 및 매연의 정화상태를 보인 그래프.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 흡기매니폴드 2 : EGR밸브

3 : EGR파이프 4 : EGR쿨러

10 : 정화장치 11 : EGR가스 냉각부

12 : 촉매부 13 : 가스입구부

14 : 가스배출구

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

참고로 이하에 참조되는 도면에 대하여는 설명의 편의상 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예로 EGR쿨러내에 적용될 정화장치의 구조를 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예로 정화장치의 구조를 보인 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예로 정화장치의 구조를 보인 정면도 이다.

도 6은 본 발명의 일실시예로 EGR가스의 온도 분포도이고, 도 7은 본 발명의일실시예로 정화장치를 통한 NOx 및 매연의 정화상태를 보인 그래프 이다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와같이, 실린더헤드의 상하면으로 배기매니폴드와 흡기매니폴드(1)를 형성하고, 상기 배기매니폴드와 흡기매니폴드(1)는 EGR밸브(2)와 결합되면서 실린더헤드내에 위치하는 파이프라인을 통해 연결되며, 상기 흡기매니폴드(1)는 압축기에 의해 압축된 공기로 흡기공기를 냉각하도록 EGR파이프(3)를 통해 EGR쿨러(4)와 연결시킨 통상의 EGR시스템에 있어서,

상기 EGR쿨러(4)의 내부에는 EGR가스의 온도분포로 부터 정화작용을 실시하여 EGR가스에 대한 정화효율과 매연(soot)의 양을 저감시키는 정화장치(Cooled EGR Calayst)(10)를 장착 구성함을 특징으로 한다.

다른 일면에 따라, 상기 정화장치(10)는,

EGR파이프(3)를 통해 EGR쿨러(4)내로 EGR가스가 유입될 때 압축된 공기로 그 유입된 EGR가스를 냉각하는 EGR가스 냉각부(11)와, 상기 EGR가스 냉각부(11)에 의해 EGR가스의 냉각이 이루어진 후 EGR가스의 온도분포(약 120℃)로 부터 활성화되어 EGR가스에 대한 매연(soot)의 양을 저감시키는 촉매부(12)를 동일한 재질로 일체화하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 미설명된 도면부호 13은 정화장치(10)에 구성된 가스입구부를 도시하고 있으며, 도면부호 14는 정화장치(10)에 구성된 가스배출구를 도시하고 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 1 및 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량의 엔진으로 부터 배기가스의 배출이 이루어질 때, EGR시스템의EGR밸브(2)는 고온 연소 조건에서 작동하여 배기가스를 EGR파이프(3)를 통해 EGR쿨러(4)로 순환시킨다.

그러면, 상기 EGR쿨러(4)내에 구성된 정화장치(10)는 EGR가스의 온도분포로 부터 정화작용을 실시하여 EGR가스에 대한 정화효율과 매연(soot)의 양을 저감시키게 된다.

즉, 상기 정화장치(10)는 가스입구부(13)를 가지는 EGR가스 냉각부(11)와 가스배출구(14)를 가지는 촉매부(12)로 구성되어 있는 바,

상기 가스입구부(13)를 통해 EGR가스가 유입될 때, 상기 EGR가스 냉각부(11)는 압축된 공기로 유입된 EGR가스를 냉각한 후 이를 촉매부(12)로 보낸다.

그러면, 상기 촉매부(12)는 EGR가스의 온도분포(약 120℃)로 부터 활성화가 이루어지면서 EGR가스에 대한 매연(soot)의 양을 저감시킨 후 이를 가스배출구(14)를 통해 흡기매니폴드(1)로 유입시키므로서, 고온 연소 억제에 의한 NOx 및 매연의 정화효율 극대화를 통해 대기중의 환경오염을 최대한 방지할수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 EGR시스템의 EGR쿨러내에 EGR가스의 온도분포(약 120℃부터)로 부터 촉매를 활성화시키도록 냉각과 촉매작용이 동시에 실시되는 정화장치(Cooled EGR Calayst)를 장착하므로서, EGR가스에 대한 정화효율을 높이도록 함은 물론, 매연(soot)의 양을 줄이면서 그 매연에 의한 엔진 오염을 방지할수 있도록 하는 배기재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치를 제공하려는 것이다.

Claims

실린더헤드의 상하면으로 배기매니폴드와 흡기매니폴드를 형성하고, 배기매니폴드와 흡기매니폴드는 EGR밸브와 결합되면서 실린더헤드내에 위치하는 파이프라인을 통해 연결되며, 상기 흡기매니폴드는 압축기에 의해 압축된 공기로 흡기공기를 냉각하도록 EGR파이프를 통해 EGR쿨러와 연결시킨 통상의 EGR시스템에 있어서,

상기 EGR쿨러의 내부에는 EGR가스의 온도분포로 부터 정화작용을 실시하여 EGR가스에 대한 정화효율과 매연(soot)의 양을 저감시키는 정화장치(Cooled EGR Calayst)를 장착 구성함을 특징으로 하는 배기 재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치.
제 1 항에 있어서,

상기 정화장치는,

EGR파이프를 통해 EGR쿨러내로 EGR가스가 유입될 때 압축된 공기로 그 유입된 EGR가스를 냉각하는 EGR가스 냉각부와, 상기 EGR가스 냉각부에 의해 EGR가스의 냉각이 이루어진 후 EGR가스의 온도분포(약 120℃)로 부터 활성화되어 EGR가스에 대한 매연의 양을 저감시키는 촉매부를 동일한 재질로 일체화되게 구성함을 특징으로 하는 배기 재순환 가스 정화장치에 의한 배출가스 저감장치.