KR20050060167A - Egr mixing apparatus of engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배기가스에 포함된 NOx의 저감을 위하여 엔진의 배기계에서 재순환되어진 EGR 가스가 흡기 매니폴드로 유입되는 과정에서 신기와 EGR 가스의 혼합을 증진시켜 흡기 중의 EGR 가스의 균일성이 증진되도록 하여 EGR 가스의 분배성이 향상되도록 하기 위한 엔진의 EGR 믹서에 관한 것으로,The present invention is to improve the uniformity of the EGR gas in the intake by promoting the mixing of the new and EGR gas in the process of introducing the EGR gas recycled from the exhaust system of the engine to the intake manifold to reduce the NOx contained in the exhaust gas An EGR mixer for an engine for improving the distribution of EGR gas,
엔진의 배기 매니폴드를 통과한 배기가스의 일부를 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 유도하기 위한 EGR 라인이 상기 배기라인과 흡기 매니폴드의 흡기 유입구 도중에 연결되는 EGR 가스 재순환장치에 있어서,An EGR gas recirculation apparatus in which an EGR line for guiding a part of the exhaust gas passing through an exhaust manifold of an engine to an intake manifold side of the engine is connected between the exhaust line and an intake inlet of the intake manifold.
상기한 EGR 라인이 연결되는 흡기 유입구의 도중에는 상기 EGR 라인에서 입력된 EGR 가스의 분배성 향상을 위한 별도의 회전관이 형성되어지되,In the middle of the intake air inlet to which the EGR line is connected is formed a separate rotary tube for improving the distribution of the EGR gas input from the EGR line,
상기한 회전관과 흡기 유입구의 외측관 사이에는 볼 베어링이 개재되며, 상기한 회전관의 내부에는 흡기의 압력을 전달받아 상기 회전관이 회전될 수 있도록 하기 위한 다수의 베인이 형성된 것을 특징으로 한다.A ball bearing is interposed between the rotary tube and the outer tube of the intake air inlet, and the inside of the rotary tube is characterized in that a plurality of vanes are formed to receive the pressure of the intake air so that the rotary tube can be rotated. .
Description
본 발명은 엔진의 EGR 믹서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스에 포함된 NOx의 저감을 위하여 엔진의 배기계에서 재순환되어진 EGR 가스가 흡기 매니폴드로 유입되는 과정에서 신기와 EGR 가스의 혼합을 증진시켜 흡기 중의 EGR 가스의 균일성이 증진되도록 하여 EGR 가스의 분배성이 향상되도록 하기 위한 엔진의 EGR 믹서에 관한 것이다.The present invention relates to an engine EGR mixer, and more particularly, to improve mixing of new and EGR gas in the process of introducing EGR gas recycled from the engine exhaust system into the intake manifold to reduce NOx contained in the exhaust gas. The present invention relates to an EGR mixer for an engine for improving the uniformity of the EGR gas in the intake air, thereby improving the distribution of the EGR gas.
엔진에서 배출된 배기가스의 일부를 흡기계로 환류시켜 실린더 안의 연소가스 온도를 떨어뜨림으로서 NOx의 생성이 억제되도록 하는 시스템을 이른바 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation,)라고 한다. 디젤엔진의 NOx가 EGR 장치에 의해서 경감되는 이유는, 배기가스 속의 CO2, H2O 등과 같은 불환성 가스가 실린더 내로 유입되는 흡기의 일부와 치환되어 혼입됨으로서 혼합기의 열용량이 증대되어 실린더 내 연소가스의 온도상승을 억제하며 또한 공기과잉율을 낮추어 열적 NOx의 생성을 억제함으로서 전체 NOx의 발생량을 줄게 되는 것이다.A system in which a part of the exhaust gas discharged from the engine is refluxed to reduce the combustion gas temperature in the cylinder to suppress NOx generation is called Exhaust Gas Recirculation. The reason why NOx of diesel engine is reduced by EGR device is because CO 2 , By mixing with a part of the intake air that flows into the cylinder such as H 2 O and the like, the heat capacity of the mixer is increased, thereby suppressing the temperature rise of the combustion gas in the cylinder, and reducing the excess air ratio to suppress the production of thermal NOx. The total amount of NOx generated will be reduced.
도 4는 EGR 장치가 적용된 일반적인 엔진의 구성도로서, 엔진(10)의 배기 매니폴드(12)에서 방출되는 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드(11)로 유도하기 위해 배기가스가 재순환되는 EGR 라인(14)이 배관된다.4 is a configuration diagram of a general engine to which an EGR device is applied, and an EGR line in which exhaust gas is recycled to guide a part of the exhaust gas emitted from the exhaust manifold 12 of the engine 10 to the intake manifold 11. 14 are piped.
또한, 상기한 EGR 라인(14)의 도중에는 전자제어장치에 의해 제어되는 EGR 밸브(15)가 형성된다.In the middle of the above-described EGR line 14, an EGR valve 15 controlled by an electronic controller is formed.
그리고 상기한 EGR 밸브(15)를 통과하여 흡기계측으로 유도되는 배기가스의 온도를 적정수준으로 조절해주기 위한 EGR 쿨러(16)가 상기 EGR 라인(14)의 도중에 장착된다. 즉 엔진으로 입력되는 대기온을 전자제어부가 감지하여 EGR 밸브를 자동으로 개방시켜 배기 매니폴드로 배기되는 배기가스의 일부가 배기가스 재순환관을 통해 재순환되어진다. 따라서 상기한 EGR 쿨러(16)에서는 재순환되는 배기가스의 온도가 적정수준으로 유지된 상태로 흡기 매니폴드(11)로 유입시켜 재연소되도록 함으로서, 대기중으로 방출되는 탄화수소, NOx 등의 유해물질의 배출량이 저감되는 것이다.An EGR cooler 16 is installed in the middle of the EGR line 14 to adjust the temperature of the exhaust gas introduced through the EGR valve 15 to the intake side to an appropriate level. That is, the electronic controller senses the air temperature input to the engine and automatically opens the EGR valve so that a part of the exhaust gas exhausted to the exhaust manifold is recycled through the exhaust gas recirculation tube. Therefore, the EGR cooler 16 is introduced into the intake manifold 11 in a state where the temperature of the exhaust gas being recycled is maintained at an appropriate level so as to be re-burned, to discharge harmful substances such as hydrocarbons and NOx released into the atmosphere. This is to be reduced.
그런데 상기와 같이 구성되는 EGR 장치에서는 엔진의 각 실린더로 유입되는 신기 및 EGR 가스의 혼합기는 일반적으로 서로 균일하게 혼합되지 않게 되어, 즉 각 실린더로 유입되는 EGR 가스량의 편차가 발생하여 각 기통마다 NOx의 저감량의 차이 및 PM 발생량의 차이가 발생할 뿐만 아니라 불균일 연소로 인한 운전성 또는 NVH 악화를 초래하게 되는 문제점이 있었다. 배기 매니폴드 측에서 추출된 EGR 가스는 실린더 헤드의 통로를 통하여 흡기 매니폴드의 EGR 통로로 유입된 후 신기와 혼합되는 과정에서 공기 흐름의 제약으로 EGR 가스와 흡기의 혼합은 제한을 받게 되고 결국 EGR 분배성이 악화되어 각 실린더로 유입되는 EGR 가스량의 편차가 발생하게 되는 것이다.However, in the EGR device configured as described above, the mixture of the fresh air and the EGR gas flowing into each cylinder of the engine is generally not uniformly mixed with each other, that is, the variation of the amount of the EGR gas flowing into each cylinder occurs, resulting in NOx for each cylinder. As well as the difference in the amount of reduction and the difference in the amount of PM generated, there was a problem that causes deterioration in operability or NVH due to heterogeneous combustion. The EGR gas extracted from the exhaust manifold is introduced into the EGR passage of the intake manifold through the passage of the cylinder head and then mixed with the new air. The distribution is deteriorated and the variation of the amount of EGR gas flowing into each cylinder occurs.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 배기가스에 포함된 NOx의 저감을 위하여 엔진의 배기계에서 재순환되어진 EGR 가스가 흡기 매니폴드로 유입되는 과정에서 신기와 EGR 가스의 혼합을 증진시켜 흡기 중의 EGR 가스의 균일성이 증진되도록 하여 EGR 가스의 분배성이 향상되도록 하기 위한 엔진의 EGR 믹서를 제공하는 데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and in order to reduce the NOx contained in the exhaust gas, the mixing of the new and EGR gas in the process of introducing the recycled EGR gas from the engine exhaust system into the intake manifold. It is an object of the present invention to provide an EGR mixer of an engine for enhancing the uniformity of the EGR gas in the intake air to improve the distribution of the EGR gas.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서, The present invention as a means for achieving the above object,
엔진의 배기 매니폴드를 통과한 배기가스의 일부를 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 유도하기 위한 EGR 라인이 상기 배기라인과 흡기 매니폴드의 흡기 유입구 도중에 연결되는 EGR 가스 재순환장치에 있어서,An EGR gas recirculation apparatus in which an EGR line for guiding a part of the exhaust gas passing through an exhaust manifold of an engine to an intake manifold side of the engine is connected between the exhaust line and an intake inlet of the intake manifold.
상기한 EGR 라인이 연결되는 흡기 유입구의 도중에는 상기 EGR 라인에서 입력된 EGR 가스의 분배성 향상을 위한 별도의 회전관이 형성되어지되,In the middle of the intake air inlet to which the EGR line is connected is formed a separate rotary tube for improving the distribution of the EGR gas input from the EGR line,
상기한 회전관과 흡기 유입구의 외측관 사이에는 볼 베어링이 개재되며, 상기한 회전관의 내부에는 흡기의 압력을 전달받아 상기 회전관이 회전될 수 있도록 하기 위한 다수의 베인이 형성된 것을 특징으로 한다.A ball bearing is interposed between the rotary tube and the outer tube of the intake air inlet, and a plurality of vanes are formed in the rotary tube to allow the rotary tube to be rotated by receiving the pressure of the intake air. .
이하, 본 발명에 의한 EGR 믹서의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the configuration and operation of the EGR mixer according to the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 EGR 믹서의 장착상태도이고, 도 2는 본 발명에 의한 EGR 믹서의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 EGR 믹서의 작동상태도이다.1 is a mounting state diagram of the EGR mixer according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the EGR mixer according to the present invention, Figure 3 is an operating state diagram of the EGR mixer according to the present invention.
도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 EGR 믹서를 지시하는 것이고, 일부의 도면부호는 설명의 편의상 종래기술의 설명에서 사용된 부호가 그대로 인용된다.Reference numeral 30 shown in the drawings indicates an EGR mixer formed by the present invention, and some of the reference numerals are referred to as used in the description of the prior art for convenience of description.
상기한 EGR 믹서(30)는 EGR 라인(14)의 일측 끝단이 연결되는 흡기 매니폴드(20)의 흡기 유입구(22) 도중에 형성되는 것으로, 관형상의 상기 흡기 유입구(22)의 도중에는 그 내부에서 회전이 가능한 통형상의 회전관(31)이 수용된다.The EGR mixer 30 is formed in the middle of the intake inlet 22 of the intake manifold 20 to which one end of the EGR line 14 is connected, and in the middle of the intake port 22 of the tubular shape. A cylindrical rotating tube 31 capable of rotating is accommodated.
상기한 회전관(31)의 내주연에는 흡기 및 EGR 가스가 통과될 때에 유체의 흐름에 의한 압력을 받아 상기 회전관(31) 자체가 자전되도록 하기 위한 다수의 베인(32)이 소용돌이 형상으로 배치 및 형성된다. 즉, 상기한 베인(32)는 상기 회전관(31)의 외경측을 흐르는 공기의 유동성이 중심측을 흐르는 공기의 유동성보다 높은 점을 이용하여 상기한 회전관(31)의 내주연에서 그 중심방향으로 소용돌이 형상을 이루도록 형성되는 것이다.At the inner circumference of the rotary tube 31, a plurality of vanes 32 are arranged in a vortex shape so that the rotary tube 31 itself rotates under pressure caused by the flow of fluid when the intake air and the EGR gas pass. And formed. That is, the vane 32 is the center of the vane 32 at the inner circumference of the rotating tube 31 using the point that the fluidity of the air flowing through the outer diameter side of the rotary tube 31 is higher than the fluidity of the air flowing through the center side. It is formed to form a swirl in the direction.
상기 회전관(31)의 중앙부분에는 상기 베인(32)이 위치되지 않도록, 상기 베인(32)의 외측단은 상기 회전관(31)의 내주연에 고정형성되고, 상기 회전관(31)의 반지름의 1/2 위치정도까지 연장형성된다.The outer end of the vane 32 is fixedly formed on the inner circumference of the rotary tube 31 so that the vane 32 is not positioned at the central portion of the rotary tube 31, It extends to about half the radius.
상기한 베인(32)은 회전관(31)을 성형하는 공정에서 상기 회전관(31)과 일체로 형성할 수도 있으며, 상기 회전관(31)과는 별도로 제작된 후 조립공정을 통해 일체로 조립될 수도 있는 것이다. 한편, 상기한 회전관(31)은 그 외측이 내측보다 공기와 부딪치는 면적이 넓도록 형성된다.The vane 32 may be formed integrally with the rotary tube 31 in the process of forming the rotary tube 31, and is manufactured separately from the rotary tube 31 and then assembled integrally through an assembly process. It could be. On the other hand, the rotary tube 31 is formed so that the outside of the area hit the air than the inside is wider.
그리고 상기한 흡기 유입구(22)의 내주와 상기한 회전관(31)의 외주연 사이에는 상기 회전관(31)의 베인(32)에 흡기의 유동압력이 전달되면 상기 회전관(31)이 자전될 수 있도록 하기 위한 볼 베어링(33)이 개재된다. 상기한 볼 베어링(33)은 될 수 있으면 마찰력의 손실을 줄일 수 있는 형태의 베어링이 이용되는 것이 바람직하다. 즉, 베어링의 마찰력이 상기한 회전관(31)의 자전에 저항으로 작용되어 상기 회전관(31)의 회전에 방해가 되지 않아야 한다.When the flow pressure of the intake air is transmitted between the inner circumference of the intake air inlet 22 and the outer circumference of the rotary tube 31, the rotary tube 31 rotates. There is interposed a ball bearing 33 to make it possible. The ball bearing 33 is preferably a bearing of a type that can reduce the loss of friction force if possible. That is, the frictional force of the bearing acts as a resistance to the rotation of the rotary tube 31, so as not to interfere with the rotation of the rotary tube 31.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 EGR 믹서의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operating state of the EGR mixer according to the present invention configured as described above are as follows.
엔진이 시동되어 연소실에서 발생되는 배기가스는 배기 매니폴드 및 배기 라인을 통과하게 된다. 이 때, 엔진의 운전상태가 EGR 장치를 구동시켜야 할 상황인 것으로 판단되면, 배기 라인(13)의 도중에 마련된 EGR 밸브(15)가 개방작동되어 상기한 EGR 라인(14)으로는 배기가스의 일부가 유도되어진다.The engine is started so that the exhaust gas from the combustion chamber passes through the exhaust manifold and the exhaust line. At this time, if it is determined that the operating state of the engine is a situation in which the EGR device is to be driven, the EGR valve 15 provided in the middle of the exhaust line 13 is opened and the part of the exhaust gas is discharged to the above-described EGR line 14. Is derived.
상기와 같이 EGR 라인(14)으로 유도되는 배기가스는 EGR 쿨러(16)에서 적당한 온도로 냉각된 후 상기한 흡기 매니폴드(20)의 흡기 유입구(22)의 도중으로 입력된다.As described above, the exhaust gas guided to the EGR line 14 is cooled to an appropriate temperature in the EGR cooler 16 and then input into the intake air inlet 22 of the intake manifold 20 described above.
이 과정에서 상기한 EGR 라인(14)의 일측단이 연결되는 상기 흡기 유입구(22)의 도중에 본 발명에 의해서 마련된 EGR 믹서(30)가 작동하게 된다. 따라서 상기한 EGR 믹서(30)를 구성하는 회전관(31)을 통과하는 흡기 및 EGR 가스의 유동압력에 의해서 상기 회전관(31)이 자전하게 되므로서, 상기한 EGR 라인(14)에서 유입되는 EGR 가스가 흡기 유입구(22)를 통과하는 흡입공기(신기)에 혼합되는 분배성이 향상되어진다. 즉, 상기한 회전관(31)은 상기 베인(32)에 가해지는 흡기의 유동압력에 의해서 회전되고, 상기 회전관(31)이 회전되면서 상기 베인(32)은 상기 회전관(31)을 통과하는 흡기를 가압하여 신기와 EGR 가스가 더욱 활발히 혼합될 수 있도록 하게 되는 것이다.In this process, the EGR mixer 30 provided by the present invention operates in the middle of the intake air inlet 22 to which one end of the EGR line 14 is connected. Accordingly, the rotary tube 31 is rotated by the intake air flowing through the rotary tube 31 constituting the EGR mixer 30 and the flow pressure of the EGR gas, and thus flows in from the EGR line 14. The distribution property in which the EGR gas is mixed with the intake air (fresh air) passing through the intake air inlet 22 is improved. That is, the rotary tube 31 is rotated by the flow pressure of the intake air applied to the vane 32, the vane 32 passes through the rotary tube 31 as the rotary tube 31 is rotated Pressurizing the intake air is to be able to mix the new and EGR gas more actively.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 재순환되는 EGR 가스가 흡기 라인을 통과하는 신기와 혼합되는 과정에서 신기에 대한 EGR 가스의 분배성 및 혼합성이 향상되도록 하므로서, 흡기 매니폴드를 통과하여 엔진의 각 연소실로 유입되는 EGR 가스량이 어느 한 연소실로 집중되는 것을 막아 PM의 과다발생이 방지될 뿐만 아니라, EGR 가스의 균일한 배분은 각 실린더의 연소 안정화에 기여함으로서 차량 운전성 및 NVH 개선을 가능하게 하는 커다란 장점이 있는 것이다.According to the present invention constituted as described above, while the EGR gas recycled to the intake manifold side of the engine is mixed with the new air passing through the intake line, the distribution and mixing properties of the EGR gas to the new air are improved, Prevents excessive generation of PM by preventing the concentration of EGR gas flowing through the fold into each combustion chamber of the engine in any one of the combustion chambers, and the uniform distribution of EGR gas contributes to the stabilization of combustion of each cylinder. And there is a huge advantage to enable NVH improvement.
도 1은 본 발명에 의한 EGR 믹서의 장착상태도.1 is a mounting state of the EGR mixer according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 EGR 믹서의 단면도.2 is a cross-sectional view of an EGR mixer according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 EGR 믹서의 작동상태도.Figure 3 is an operating state of the EGR mixer according to the present invention.
도 4는 일반적인 EGR 장치를 설명하기 위한 도면.4 is a diagram for explaining a general EGR device.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
10 : 엔진 12 : 배기 매니폴드10 engine 12 exhaust manifold
13 : 배기 라인 14 : EGR 라인13: exhaust line 14: EGR line
15 : EGR 밸브 16 : EGR 쿨러15: EGR valve 16: EGR cooler
20 : 흡기 매니폴드 22 : 흡기 유입구20: intake manifold 22: intake inlet
30 : EGR 믹서 31 : 회전관30: EGR mixer 31: rotary tube
32 : 베인 33 : 볼 베어링32: vane 33: ball bearing
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |