KR20040104412A - Feedback device of exhaust gas - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An exhaust gas feedback device is provided to certainly and sufficiently add exhaust gas without regarding to the pressure of fresh air inside a cylinder. CONSTITUTION: Valves(8) are offered in each cylinder(1). The valves open and close pipe holes(7,9) for an exhaust gas collection container(10). The control time of the valves opens during a time when an exhaust gas pressure is higher than the pressure of fresh air in a cylinder and during a different time interval to flow the fresh air into the cylinder in an explosion stroke. Thereby, the exhaust gas is added certainly and sufficiently without regard to the pressure of fresh air inside the cylinder.

Description

배기 가스 피드백 장치{FEEDBACK DEVICE OF EXHAUST GAS}Exhaust gas feedback device {FEEDBACK DEVICE OF EXHAUST GAS}

본 발명은 피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas feedback device for a piston internal combustion engine.

본 발명의 과제는 실린더 내의 신선한 공기의 압력과 무관하게 배기 가스를 확실하고 충분하게 첨가할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus capable of reliably and sufficiently adding exhaust gas regardless of the pressure of fresh air in a cylinder.

도 1은 실린더의 개략적인 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a cylinder.

도 2는 밸브 리프트 곡선 및 압력 곡선을 나타낸 2개의 그래프.2 shows two graphs showing a valve lift curve and a pressure curve.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 실린더 2: 실린더 헤드1: cylinder 2: cylinder head

3: 피스톤 4: 유입 밸브3: piston 4: inlet valve

5: 유출 밸브 7: 홀5: outlet valve 7: hole

8: 밸브 9: 관8: valve 9: tube

10: 배기 가스 수집 용기 11: 냉각 장치10: exhaust gas collection vessel 11: cooling device

상기 과제는 본 발명에 따라 배기 가스 수집 용기에 대한 파이프 라인을 개폐하는 밸브가 각각의 실린더에 제공됨으로써 해결된다.This problem is solved by providing each cylinder with a valve for opening and closing the pipeline to the exhaust gas collection container according to the present invention.

상기 조치에 의해, 압축기의 사용 없이 일정 분량의 배기 가스를 신선한 공기로 귀환시키기 위한 간단한 구성이 형성된다. 배기 가스가 어떤 시점에서도 차가운 부품과 접촉하지 않기 때문에, 이슬점 이하의 온도가 나타나지 않을 수 있다.This arrangement results in a simple configuration for returning a certain amount of exhaust gas to fresh air without the use of a compressor. Since the exhaust gas does not come into contact with the cold components at any point in time, temperatures below the dew point may not appear.

밸브의 제어 시간은 폭발 행정 중에, 배기 가스 압력이 실린더에 후속 공급되는 신선한 공기의 압력 보다 높은 시간 간격 동안, 그리고 신선한 공기가 실린더 내로 유입되는 다른 시간 간격 동안에 상기 밸브가 개방되도록 선택되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 비교적 높은 압력 하에 있는 일정 분량의 배기 가스가 신선한 공기에 첨가될 수 있다.The control time of the valve is preferably selected such that during the explosion stroke, the valve is opened during a time interval in which the exhaust gas pressure is higher than the pressure of the fresh air subsequently supplied to the cylinder, and during other time intervals where fresh air is introduced into the cylinder. . Because of this, a certain amount of exhaust gas under relatively high pressure can be added to the fresh air.

본 발명은 중유로 작동되는, 하나 이상의 터보 과급기를 구비한 4 사이클 피스톤 내연 기관에 특히 바람직하게 적용될 수 있는데, 그 이유는 상기 내연 기관이 유입 및 유출 밸브의 제어에 있어서 조정을 전제로 하지 않고, 그 결과 허용되지 않는 높은 부품 온도를 피하기 위해 필요한 밸브 오버랩이 허용되기 때문이다.The present invention can be particularly preferably applied to four cycle piston internal combustion engines with one or more turbochargers, operated with heavy oil, for which the internal combustion engines are not subject to adjustments in the control of inlet and outlet valves, As a result, the required valve overlap is allowed to avoid unacceptable high part temperatures.

또 다른 특징 및 장점은 추가 종속 청구항과, 도면을 참고로 하는 터보 과급기에 의해 과급되는 4 사이클 피스톤 내연 기관에 적합한 실시예의 설명에서 제시된다.Further features and advantages are presented in the further dependent claims and in the description of an embodiment suitable for a four cycle piston internal combustion engine supercharged by a turbocharger with reference to the drawings.

도 1에는 실린더 전체가 1로, 실린더 헤드가 2로, 그리고 피스톤이 3으로 표시되어 있다. 실린더 헤드(2)에는 공지된 방식으로 유입 밸브(4) 및 유출 밸브(5)가 장착되어 있다. 물론, 각각 2개의 유입 및 유출 밸브가 제공될 수도 있다. 부가적으로, 실린더 헤드(2)에는 실린더 헤드를 수직 방향으로 관통하는 홀(7)이 형성되어 있다. 상기 홀(7)은 밸브(8)에 의해 실린더(1)의 내부에 대해 차폐될 수 있다. 상기 홀(7)에는 도 1에 간략히 도시된 관(9)이 접속되며, 이는 실린더 헤드의 실시예에 따라 그 안에 통합된 체적으로도 구현될 수 있다.In Fig. 1, the entire cylinder is indicated by 1, the cylinder head by 2, and the piston by 3. The cylinder head 2 is equipped with an inlet valve 4 and an outlet valve 5 in a known manner. Of course, two inlet and outlet valves may be provided respectively. In addition, the cylinder head 2 is formed with a hole 7 penetrating the cylinder head in the vertical direction. The hole 7 can be shielded against the interior of the cylinder 1 by a valve 8. The hole 7 is connected to a tube 9, shown briefly in FIG. 1, which can also be embodied in a volume integrated therein according to the embodiment of the cylinder head.

홀(7)과 관(9)은 함께 배기 가스 수집 용기(10)로 연장된 파이프 라인을 형성한다. 복수 개의 실린더가 각각 하나의 파이프 라인을 통해 공동의 배기 가스 수집 용기에 접속될 수도 있지만, 단 하나의 실린더가 배기 가스를 공급할 수도 있다. 배기 가스 귀환의 효율을 높이는 냉각 장치(11)가 상기 배기 가스 수집 용기(10)내로 삽입된다. 상기 냉각 장치는 황산 이슬점 이하의 온도가 되지 않도록 조절된다.The hole 7 and the tube 9 together form a pipeline extending to the exhaust gas collection vessel 10. Although a plurality of cylinders may each be connected to a common exhaust gas collection vessel through one pipeline, only one cylinder may supply exhaust gas. A cooling device 11 for increasing the efficiency of exhaust gas return is inserted into the exhaust gas collection vessel 10. The cooling device is controlled so as not to be below the sulfuric acid dew point.

도 2에는 밸브 운동 및 그것에 따른 실린더(1)내의 압력이 도시되어 있다. 상부 그래프는 밸브 운동을 나타내며, 세로 좌표에는 밸브 높이가, 그리고 가로 좌표에는 피스톤 내연 기관 샤프트의 크랭크 각이 표시된다. 하부 그래프에서는, 가로 좌표에는 크랭크 각이, 그리고 세로 좌표에는 밸브 운동에 따른 실린더(1)내의 압력이 표시된다.2 shows the valve motion and thus the pressure in the cylinder 1. The upper graph shows the valve motion, the ordinate indicates the valve height, and the abscissa indicates the crank angle of the piston internal combustion engine shaft. In the lower graph, the crank angle is indicated in the abscissa and the pressure in the cylinder 1 according to the valve motion in the ordinate.

폭발 행정 동안, 피스톤(3)이 그 하사점으로부터 상승하면, 유출 밸브(5)가 개방된다. 바람직하게는 폭발 행정의 개시 시에 밸브(8)도 또한 개방됨으로써, 일정 분량의 배기 가스가 파이프 라인(7, 9)을 통해 배기 가스 수집 용기(10) 내로 유입된다.During the explosion stroke, when the piston 3 rises from its bottom dead center, the outflow valve 5 opens. Preferably the valve 8 is also opened at the start of the explosion stroke, so that a certain amount of exhaust gas flows into the exhaust gas collection vessel 10 through the pipelines 7, 9.

도 2에 나타나는 바와 같이, 선택된 실시예에서 밸브(8)(그 리프트 곡선이12로 표시됨)는 유출 밸브(5)(그 리프트 곡선이 13으로 표시됨)와 대략 동일한 시점에 개방된다. 유출 밸브(5)의 개방 후에 실린더 내의 압력이 곡선 14로 나타나는 바와 같이 급강하하기 때문에, 짧은 시간 후에 밸브(8)가 폐쇄된다. 따라서, 배기 가스 수집 용기(10) 내에는 곡선 15로 나타나는 바와 같이 비교적 높은 압력 하의 배기 가스가 있다. 피스톤(3)이 상사점에 이르기 전에, 유출 밸브(5)가 여전히 개방된 상태에서 유입 밸브(4)(그 리프트 곡선은 16으로 표시됨)가 개방된다.As shown in FIG. 2, in the selected embodiment the valve 8 (the lift curve is indicated at 12) is opened at approximately the same time as the outlet valve 5 (the lift curve is indicated at 13). Since the pressure in the cylinder drops after opening of the outlet valve 5 as indicated by the curve 14, the valve 8 closes after a short time. Thus, in the exhaust gas collection vessel 10 there is an exhaust gas under relatively high pressure, as indicated by curve 15. Before the piston 3 reaches top dead center, the inlet valve 4 (its lift curve is indicated at 16) is opened with the outlet valve 5 still open.

유출 밸브(5)가 폐쇄되면 밸브(8)가 개방되고, 이에 따라 배기 가스 수집 용기(10) 내에 있는 높은 압력 하의 일정 분량의 배기 가스가 실린더(1) 내의 신선한 공기로 유입될 수 있다. 따라서, 배기 가스 수집 용기(10) 내에 저장된 배기 가스의 압력이 곡선 15로 나타나는 바와 같이 강하한다. 상기 일정 분량의 배기 가스의 압력이 실린더 내부 압력(곡선 14로 표시됨)보다 높으면, 밸브(8)가 폐쇄된다. 이로 인해, 배기 가스 수집 용기(10) 내의 배기 가스의 대부분이 실린더(1) 내로 유입되게 된다. 일정 분량의 배기 가스의 압력이 파선(17)으로 개략적으로 표시된 급기 압력에 이르기 전에, 밸브(8)가 폐쇄되도록 제어하는 것이 바람직하다.When the outlet valve 5 is closed, the valve 8 opens, whereby a certain amount of exhaust gas under high pressure in the exhaust gas collection vessel 10 can enter the fresh air in the cylinder 1. Therefore, the pressure of the exhaust gas stored in the exhaust gas collection container 10 drops as shown by the curve 15. If the predetermined amount of exhaust gas pressure is higher than the in-cylinder pressure (indicated by curve 14), the valve 8 is closed. As a result, most of the exhaust gas in the exhaust gas collection container 10 flows into the cylinder 1. It is preferable to control the valve 8 to be closed before the pressure of the predetermined amount of exhaust gas reaches the supply air pressure schematically indicated by the broken line 17.

도 2의 그래프에 도시된 밸브의 제어는 반드시 필수적인 것은 아니며, 단 하나의 실린더가 배기 가스를 공급할 수도 있다. AGR(연도 가스 처리) 시스템이 시동 시스템과 결합되는 것도 가능하다. 다만, 배기 가스 수집 용기(10) 내에 있는 일정 분량의 배기 가스의 압력이 밸브(8)의 개방시 실린더(1) 내의 압력 보다 높아야 한다. 예컨대, 밸브(8)는 폭발 행정 중에도 유출 밸브가 개방되기 전에 개방될 수 있다.The control of the valve shown in the graph of FIG. 2 is not necessarily essential, and only one cylinder may supply exhaust gas. It is also possible for an AGR (flue gas treatment) system to be combined with the starting system. However, the pressure of a certain amount of exhaust gas in the exhaust gas collection container 10 should be higher than the pressure in the cylinder 1 at the time of opening the valve 8. For example, the valve 8 can be opened even before the outlet valve is opened even during the explosion stroke.

밸브(8)의 제어는 공지된 방식으로 캠을 통해 기계적으로 또는 전자적으로 이루어질 수 있다.Control of the valve 8 can be effected mechanically or electronically via a cam in a known manner.

밸브(8)는 유입 및 유출 밸브의 구성에 따라 실린더 헤드의 중앙에 (명확히 나타낼 목적으로 도 1에서는 중앙에 배치됨) 배치되지 않고 실린더의 가장자리에 배치된다.The valve 8 is arranged at the edge of the cylinder rather than at the center of the cylinder head (centered in FIG. 1 for clarity) depending on the configuration of the inlet and outlet valves.

본 발명에 따르면, 배기 가스 수집 용기에 대한 파이프 라인을 개폐하는 밸브가 각각의 실린더에 제공되어, 실린더 내의 신선한 공기의 압력과 무관하게 배기 가스를 확실하고 충분하게 첨가할 수 있다.According to the present invention, a valve for opening and closing a pipeline to the exhaust gas collection container is provided in each cylinder, so that exhaust gas can be surely and sufficiently added regardless of the pressure of fresh air in the cylinder.

Claims (6)

피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치에 있어서, 배기 가스 수집 용기(10)에 대한 파이프 라인(7, 9)을 개폐하는 밸브(8)가 각각의 실린더(1)에 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치.In an exhaust gas feedback device for a piston internal combustion engine, a piston (8) for opening and closing the pipelines (7, 9) to the exhaust gas collection vessel (10) is provided for each cylinder (1). Exhaust gas feedback device. 제1항에 있어서, 상기 밸브(8)의 제어 시간은 폭발 행정 중에, 배기 가스 압력이 실린더(1)에 후속해서 공급되는 신선한 공기의 압력에 보다 높은 시간 간격 동안, 그리고 신선한 공기가 실린더(1)내로 유입되는 다른 시간 간격 동안에 밸브(8)가 개방되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치.The control time of the valve (8) according to claim 1, wherein the control time of the valve (8) is during the explosion stroke during a time interval higher than the pressure of the fresh air supplied after the exhaust gas pressure is supplied to the cylinder (1), Exhaust gas feedback device for a piston internal combustion engine, characterized in that the valve (8) is selected to open during different time intervals introduced into. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브(8)의 개방 시간 간격은 유출 밸브(들)(5)의 개방 개시시에, 그리고 유입 밸브(들)(4)의 최대 개방 동안 주어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치.The opening time interval of the valve 8 is given at the start of opening of the outlet valve (s) 5 and during the maximum opening of the inlet valve (s) 4. Exhaust gas feedback device for piston internal combustion engine. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신선한 공기 압력은 터보 과급기에 의해 공급되는 과급 압력인 것을 특징으로 하는 피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치.The exhaust gas feedback device for a piston internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the fresh air pressure is a boost pressure supplied by a turbocharger. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수 개의 실린더(1)의 상기 파이프 라인(7, 9)이 하나의 공동 배기 가스 수집 용기(10)에 접속되는 것을 특징으로 하는 피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치.5. The piston internal combustion engine according to claim 1, wherein the pipelines 7, 9 of the plurality of cylinders 1 are connected to one common exhaust gas collection vessel 10. 6. Exhaust gas feedback device. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 가스 수집 용기(10) 내에 냉각 장치(11)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 피스톤 내연 기관용 배기 가스 피드백 장치.The exhaust gas feedback device for a piston internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein a cooling device (11) is inserted into the exhaust gas collection container (10).
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