KR20060063077A - 이지알 쿨러의 수트 성분 제거장치 - Google Patents

이지알 쿨러의 수트 성분 제거장치 Download PDF

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KR20060063077A
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Abstract

본 발명은 EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러의 하우징 일측에 이물질 제거를 위한 필터가 장착된 EGR 쿨러의 수트 성분 제거장치에 관한 것으로,
EGR 밸브의 동작에 의해서 디젤 엔진의 배기계에서 배출되는 배기가스의 일부를 엔진의 흡기계로 순환시켜 흡입공기의 밀도를 조절하여 NOx 배출을 억제하도록 하며, EGR 라인의 도중에 EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러가 형성되는 EGR 시스템에 있어서,
배기 매니폴드 측에서 시작된 EGR 라인의 도중에서 엔진의 흡기계 및 배기계로 각각 연결되도록 분지된 EGR 모드 라인 및 EGR 바이패스 모드 라인과; 상기한 EGR 모드 라인과 EGR 바이패스 모드 라인의 분지부에는 EGR 가스의 흐름방향을 제어하기 위해 형성되는 제어 밸브와; 상기 EGR 쿨러의 입구 도중에는 엔진의 EGR 모드시에 EGR 가스 내의 수트 및 황산 성분을 거르기 위해 장착되는 필터와; 엔진의 EGR 바이패스 모드시에 상기한 필터에 쌓인 수트 및 황산 성분이 분리될 수 있도록 하는 압력의 제공을 위해서 EGR 바이패스 라인을 흐르는 EGR 가스가 EGR 쿨러의 입구 측을 경유한 후에 배기계로 흐르도록 상기 제어 밸브와 EGR 쿨러의 입구에 양측단이 각각 접속되는 EGR 제트 라인과; 상기한 EGR 쿨러의 후방 EGR 모드 라인의 도중에 장착되는 EGR 밸브와; 엔진의 각종 운전정보를 입력받아 상기한 EGR 밸브 및 제어 밸브의 개폐동작을 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
EGR 쿨러, 필터, 임펠러

Description

이지알 쿨러의 수트 성분 제거장치{Soot removing apparatus of the EGR cooler}
도 1은 본 발명이 적용된 디젤 엔진의 EGR 장치 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 EGR 쿨러 수트 제거장치의 요부를 확대도시한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 EGR 쿨러 수트 제거장치의 작동상태도.
도 4는 본 발명에 의한 필터의 내측면을 도시한 도면.
도 5 내지 도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 엔진 11 : 흡기 매니폴드
12 : 배기 매니폴드 13 : 터보차저
40 : EGR 라인 42 : EGR 모드 라인
43 : EGR 쿨러 44 : EGR 바이패스 모드 라인
46 : EGR 제트 라인 50 : 제어 밸브
53 : 밸브판 60 : EGR 쿨러
61 : 입구 64 : 지지대
70 : 필터 74 : 임펠러
75 : 베어링 80 : 제어부
본 발명은 EGR 쿨러의 수트 성분 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러의 하우징 일측에 이물질 제거를 위한 필터가 장착된 EGR 쿨러의 수트 성분 제거장치에 관한 것이다.
엔진에서 배출된 배기가스의 일부를 흡기계로 환류시켜 실린더 안의 연소가스 온도를 떨어뜨림으로서 NOx의 생성이 억제되도록 하는 시스템을 EGR 시스템이라고 한다.
도 5는 일반적인 디젤 엔진을 개략적으로 표시한 도면으로서, 엔진(10)의 일측에는 흡기 매니폴드(11)로 유입되는 흡입공기를 배기가스 압력을 이용하여 가압시키기 위한 터보차저(13)가 엔진(10)의 일측에 형성된다. 터보차저(13)의 터빈(14) 측으로는 배기 매니폴드(12)에서 배출되는 배기가스가 터빈(14)을 통과한 후 배기계로 유도되고, 상기 터빈(14)과 함께 구동되는 콤프레서(15)가 흡입공기를 가압하여 흡기 매니폴드(11)로 유입될 수 있도록 구성된다. 한편, 상기한 콤프레서(15)를 통과하며 가압된 흡입공기의 온도를 낮추기 위한 인터쿨러(16)가 상기한 터보차저(13)와 흡기 매니폴드(11) 사이를 연결하는 흡기라인(17)의 도중에 마련되어 있다.
한편, 상기한 흡기 매니폴드(11)로 배기가스의 일부를 순환시켜 배기가스에 포함되는 NOx의 양을 저감시키기 위한 EGR 라인(20)이 배기 매니폴드(12)의 일측과 흡기 매니폴드(11)의 일측 사이에 배관되고, 상기한 EGR 라인(20)의 도중에는 EGR 가스의 냉각을 위한 EGR 쿨러(30)가 형성된다. EGR 라인(20)의 전방측에는 상기한 엔진의 운전영역에 따라서 EGR 가스를 재순환시키는 시점에서만 EGR 라인(20)으로 배기가스가 유도되도록 하기 위한 EGR 밸브(21)가 형성된다.
도 6은 디젤 엔진의 EGR 시스템에 장착되는 EGR 쿨러(30)의 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 길이가 긴 원통형의 케이스(31) 양측으로 EGR 라인(20)과 연결되기 위한 플랜지(32,33)가 형성되고, 상기 케이스(31)의 내부는 냉각수 통로가 되는 챔버(34)가 형성된다. 상기 케이스(31)에 형성된 챔버(34)의 일측으로는 냉각수가 유입되는 냉각수 입구(35)와 냉각수 출구(36)가 연결되어 있다. 또한, 상기 챔버(34)의 내측으로는 배기가스가 통과되면 냉각수에 의해 배기가스의 온도를 낮추기 위한 다수의 냉각튜브(37)들이 길이방향으로 형성되어 있다. 즉, 케이스(31)의 입구측(38)에서 유입된 배기가스는 냉각튜브(37)들의 외측 주변을 통과하게 되면서 냉각수의 온도에 의해 적정수준의 온도로 조절되어 출구측(39)을 통과하게 된다. 한편, 상기한 EGR 쿨러(30)를 통과하며 가열된 냉각수는 히터 측으로 제공되어 히터의 가열성능이 향상되도록 구성되기도 한다.
그런데 상기와 같이 구성되는 EGR 쿨러에서는 EGR 가스가 냉각튜브들을 통과하는 과정에서 EGR 가스가 냉각됨과 동시에 냉각튜브들의 내측벽에 검댕이(Soot)와 황산이 퇴적되는데, 이렇게 퇴적되는 검댕이와 황산의 양은 온도가 낮을수록 더욱 많아지게 된다. 한편, 차량이 장시간 운전되었을 경우에는 그 양이 상당하여 EGR 쿨러의 열전달 효율이 떨어지게 되고, 황산으로 인한 EGR 쿨러 자체의 부식이 발생 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러의 하우징 일측에 이물질 제거를 위한 필터가 장착된 EGR 쿨러의 수트 성분 제거장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
EGR 밸브의 동작에 의해서 디젤 엔진의 배기계에서 배출되는 배기가스의 일부를 엔진의 흡기계로 순환시켜 흡입공기의 밀도를 조절하여 NOx 배출을 억제하도록 하며, EGR 라인의 도중에 EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러가 형성되는 EGR 시스템에 있어서,
배기 매니폴드 측에서 시작된 EGR 라인의 도중에서 엔진의 흡기계 및 배기계로 각각 연결되도록 분지된 EGR 모드 라인 및 EGR 바이패스 모드 라인과;
상기한 EGR 모드 라인과 EGR 바이패스 모드 라인의 분지부에는 EGR 가스의 흐름방향을 제어하기 위해 형성되는 제어 밸브와;
상기 EGR 쿨러의 입구 도중에는 엔진의 EGR 모드시에 EGR 가스 내의 수트 및 황산 성분을 거르기 위해 장착되는 필터와;
엔진의 EGR 바이패스 모드시에 상기한 필터에 쌓인 수트 및 황산 성분이 분리될 수 있도록 하는 압력의 제공을 위해서 EGR 바이패스 라인을 흐르는 EGR 가스가 EGR 쿨러의 입구 측을 경유한 후에 배기계로 흐르도록 상기 제어 밸브와 EGR 쿨러의 입구에 양측단이 각각 접속되는 EGR 제트 라인과;
상기한 EGR 쿨러의 후방 EGR 모드 라인의 도중에 장착되는 EGR 밸브와;
엔진의 각종 운전정보를 입력받아 상기한 EGR 밸브 및 제어 밸브의 개폐동작을 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 EGR 쿨러 수트 제거장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용된 디젤 엔진의 EGR 장치 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 EGR 쿨러 수트 제거장치의 요부를 확대도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 EGR 쿨러 수트 제거장치의 작동상태도이며, 도 4는 본 발명에 의한 필터의 내측면을 도시한 도면이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 40과 60은 각각 본 발명에 의한 EGR 라인과 EGR 쿨러를 지시하는 것이고, 일부의 도면부호는 종래기술의 설명에서 사용된 도면부호가 그대로 인용된다.
상기한 EGR 라인(40)의 입구단은 엔진(10)의 배기 매니폴드(12) 또는 터보차저(13)의 전방을 지나는 배기가스 중의 일부가 유입될 수 있도록 배관된다. 그리고 상기한 EGR 라인(40)으로 유입된 EGR 가스는 EGR 모드와 EGR 바이패스 모드로 구분되는 엔진(10)의 운전 모드(mode)에 따라서 상기 EGR 라인(40)으로 유입된 EGR 가스가 엔진의 흡기계 또는 배기계로 유도될 수 있도록 하기 위한 EGR 모드 라인(42)과 EGR 바이패스 모드 라인(44)으로 분지된다. EGR 모드 라인(42)은 엔진의 흡기 매니폴드(11) 또는 흡기 라인(17)의 도중에 접속된다. EGR 바이패스 모드 라인(44) 은 터보차저(13)의 터빈(14) 후방의 배기계의 도중에 접속된다.
그 분지부에는 EGR 라인(40)에서 입력되는 EGR 가스의 흐름방향을 결정하기 위한 제어 밸브(50)가 형성되는데, 이 제어 밸브(50)는 엔진(10)의 각종 운전정보를 입력받아 엔진의 운전 모드를 결정하는 제어부(80)의 제어에 의해서 그 작동방향이 제어된다. 즉, 상기한 제어부(80)에서는 엔진(10)의 운전 모드를 결정하게 되고, 결정된 운전 모드에 맞추어 상기 제어 밸브(50)의 작동을 제어하여 EGR 라인(40)을 통과한 EGR 가스가 EGR 모드 라인(42) 또는 EGR 바이패스 모드 라인(44)으로 흐르도록 제어하게 되는 것이다.
한편, 상기한 제어 밸브(50)와 EGR 모드 라인(42)의 도중에 마련되는 EGR 쿨러(60)의 입구(62) 사이에는 제어 밸브(50)의 동작에 의해 EGR 바이패스 모드 라인(44)으로 흐르게 될 EGR 가스가 EGR 쿨러(60)의 입구(62)를 경유한 후에 배기계로 흐를 수 있도록 하기 위한 EGR 제트 라인(46)이 형성된다. 즉, 상기 EGR 제트 라인(46)의 일측 끝단은 제어 밸브(50)의 케이스(51)에 접속되고, 다른 일측 끝단은 EGR 쿨러(60)의 입구(62) 측에 접속되는 것이다.
그리고 상기한 제어 밸브(50)를 지나 EGR 모드 라인(42)으로 흐르는 EGR 가스의 온도를 적정 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러(60)가 상기 EGR 모드 라인(42)의 도중에 장착되고, 상기 EGR 쿨러(60)의 입구(62) 도중에는 EGR 가스 중에 포함된 수트(soot,검댕이) 또는 황산 성분을 거르기 위한 필터(70)가 장착된다. 상기 필터(70)의 보다 정확한 장착 위치는 엔진(10)의 EGR 바이패스 모드시에 상기한 EGR 제트 라인(46)을 통해 입력되는 EGR 가스가 필터(70)의 후방에서 전방을 향하여 분사 될 수 있도록 하는 위치가 되도록 한다.
특히, 필터(70)는 엔진(10)의 EGR 모드 운전시에 EGR 가스에 포함된 입자상 물질(수트, 황산 등)이 흡착되고, 엔진의 EGR 바이패스 모드 운전시에는 흡착되었던 입자상 물질이 분리되어 배기계로 배출될 수 있도록 하기 위한 것으로, 엔진의 EGR 바이패스 모드 운전시에 EGR 제트 라인(46)을 통해 입력되는 EGR 가스의 압력에 의해서 공회전될 수 있도록 그 중앙부에 마련된 회전축(72)이 EGR 쿨러(60)의 입구(62)에 세워진 지지대(64)에 베어링(75) 등을 매개로 장착된다.
그리고 EGR 바이패스 모드 운전시에 필터(70)의 회전운동이 촉진될 수 있도록 상기한 필터(70)의 내측면에는 다수의 임펠러(74)가 소정의 각도간격으로 형성된다.
EGR 모드 라인(42)으로 입력되는 EGR 가스가 엔진의 흡기계로 입력되는 것을 단속하기 위한 EGR 밸브(43)는 상기 EGR 모드 라인(42)의 도중에 형성된다. 상기 EGR 밸브(43) 및 제어 밸브(50)는 엔진(10)의 운전영역을 판단하는 제어부(80)에 의해서 그 작동이 제어된다.
제어부(80)의 제어에 의해서 구동되는 제어 밸브(50)는 원형상의 케이스(51) 사방으로 상기한 EGR 라인(40), EGR 모드 라인(42), EGR 바이패스 모드 라인(44) 및 EGR 제트 라인(46)이 각각 접속되고, 상기 케이스(51)의 중앙부에 마련된 회전축(52)을 중심으로 밸브판(53)이 소정각도 회전작동되어 EGR 가스의 유로가 결정되도록 구성된다. 상기 밸브판(53)은 엔진의 EGR 모드 운전시에는 EGR 라인(40)과 EGR 모드 라인(42)을 연결시키도록 구성된다. 반면에, 엔진의 EGR 바이패스 모드 운전시에는 EGR 라인(40)과 EGR 제트 라인(46)이 연결되고, EGR 쿨러(60)에서 역류되는 EGR 가스가 상기 EGR 바이패스 모드 라인(44)으로 흐를 수 있도록 EGR 쿨러(60)의 입구측과 EGR 바이패스 모드 라인(44)이 연결되도록 설정된다.
이상과 같이 구성되는 EGR 쿨러의 수트 성부 제거장치의 작동상태를 엔진의 운전 모드 상태에 이하에 간략하게 설명한다.
상기한 제어부(80)에서는 엔진의 각종 센서에서 입력되는 정보를 기준으로 엔진의 운전모드를 EGR 모드 영역시와 EGR 바이패스 모드 영역시로 구분하게 된다.
엔진(10)이 EGR 모드에서 운전되고 있는 경우, 상기한 제어부(80)는 제어 밸브(50) 및 EGR 밸브(43)에 신호를 보내어 EGR 라인(40)으로 입력되는 EGR 가스가 엔진의 흡기계 또는 흡기 매니폴드(11) 쪽으로 흐르게 제어한다.
이 과정에서 EGR 라인(40)과 EGR 모드 라인(42)으로 흐르는 EGR 가스는 EGR 쿨러(60)를 지나면서 그 온도가 낮아지게 된다. 한편, 상기한 EGR 쿨러(60)의 입구(62) 측에 마련된 필터(70)를 통과하면서 EGR 가스에 포함되어 있던 수트 성분 및 황산 성분이 걸러지게 된다.
반면에 엔진(10)이 EGR 바이패스 모드에서 운전되는 경우, 상기한 제어부(80)에서는 제어 밸브(50)의 밸브판(53) 각도를 변환시키고 EGR 밸브(43)를 닫힘방향으로 작동시키게 된다.
제어 밸브(50)의 밸브판 각도가 도 3에서와 같이 변환되므로서 상기한 EGR 라인(40)으로 유입된 EGR 가스는 EGR 제트 라인(46)을 통하여 EGR 쿨러(60)의 입구 (62)로 향하게 되고, 이 때의 압력에 의해서 상기 필터(70)에 포집되어 있던 수트 성분은 필터(70)로부터 떨어져 EGR 가스와 함께 EGR 바이패스 모드 라인(44)을 통해서 엔진의 배기계로 배출된다.
특히, EGR 제트 라인(46)을 통하여 EGR 가스가 EGR 쿨러(60)의 입구(62)로 입력되는 과정에서 상기한 필터(70)의 내측면에 마련된 임펠러(74)에 EGR 가스의 압력이 전달되면서 필터(70)가 회전축(72)을 중심으로 회전되므로서 필터(70)에 포집되어 있던 입자상물질의 분리가 더욱 원활하게 이루어지게 된다.
이와 같이 엔진의 EGR 모드 운전시에 EGR 가스에 포함된 입자상 물질이 EGR 쿨러(60) 내에 장착된 필터(70)에 의해서 포집되고, 상기한 필터(70)에 포집된 입자상물질은 엔진의 EGR 바이패스 모드 운전시에 EGR 가스이 압력에 의해서 배기계로 분리배출되므로서, 종래기술의 경우에 문제시되었던 EGR 쿨러 내의 냉각튜브에 이물질이 쌓이게 되는 현상이 방지될 수 있는 것이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 엔진의 EGR 모드 운전시에 EGR 가스에 포함된 입자상 물질(수트, 황산 등)이 EGR 쿨러 내에 장착된 필터에 의해서 포집되고, 상기한 필터에 포집된 입자상물질은 엔진의 EGR 바이패스 모드 운전시에 EGR 가스이 압력에 의해서 배기계로 분리배출되므로서 종래기술의 경우에 문제시되었던 EGR 쿨러 내의 냉각튜브에 이물질이 쌓이게 되는 현상이 방지될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

  1. EGR 밸브의 동작에 의해서 디젤 엔진의 배기계에서 배출되는 배기가스의 일부를 엔진의 흡기계로 순환시켜 흡입공기의 밀도를 조절하여 NOx 배출을 억제하도록 하며, EGR 라인의 도중에 EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러가 형성되는 EGR 시스템에 있어서,
    배기 매니폴드(12) 측에서 시작된 EGR 라인(40)의 도중에서 엔진의 흡기계 및 배기계로 각각 연결되도록 분지된 EGR 모드 라인(42) 및 EGR 바이패스 모드 라인(44)과;
    상기한 EGR 모드 라인(42)과 EGR 바이패스 모드 라인(44)의 분지부에는 EGR 가스의 흐름방향을 제어하기 위해 형성되는 제어 밸브(50)와;
    상기 EGR 쿨러(60)의 입구(62) 도중에는 엔진의 EGR 모드시에 EGR 가스 내의 수트 및 황산 성분을 거르기 위해 장착되는 필터(70)와;
    엔진의 EGR 바이패스 모드시에 상기한 필터(70)에 쌓인 수트 및 황산 성분이 분리될 수 있도록 하는 압력의 제공을 위해서 EGR 바이패스 라인(46)을 흐르는 EGR 가스가 EGR 쿨러(60)의 입구(62) 측을 경유한 후에 배기계로 흐르도록 상기 제어 밸브(50)와 EGR 쿨러(60)의 입구(62)에 양측단이 각각 접속되는 EGR 제트 라인(46)과;
    상기한 EGR 쿨러(60)의 후방 EGR 모드 라인(42)의 도중에 장착되는 EGR 밸브(43)와;
    엔진(10)의 각종 운전정보를 입력받아 상기한 EGR 밸브(43) 및 제어 밸브(50)의 개폐동작을 제어하기 위한 제어부(80); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러의 수트 성분 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 제어 밸브(50)는 원형상의 케이스(51) 내부와 연통되도록 EGR 라인(40), EGR 모드 라인(42), EGR 바이패스 모드 라인(44) 및 EGR 제트 라인(46)이 사방에서 접속되고, 상기 케이스(51)의 중앙부에 마련된 회전축(52)을 중심으로 소정각도 회전동작되어 EGR 가스의 유로가 결정되도록 하기 위한 밸브판(53)이 장착된 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러의 수트 성분 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기한 필터(70)의 내측면에는 EGR 가스의 바이패스 모드시에 EGR 제트 라인(46)을 통해 입력되는 EGR 가스의 압력에 위해서 상기 필터(70)가 회전운동될 수 있도록 하기 위한 다수의 임펠러(74)가 소정의 각도간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러의 수트 성분 제거장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기한 필터(70)의 지지를 위해서 EGR 쿨러(60)의 입구(62) 내측에는 지지대(64)가 세워지고, 이 지지대(64)에 상기 필터(70)의 회전축(72)이 베어링(75)에 위 해서 공회전되도록 장착된 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러의 수트 제거장치.
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KR20180114299A (ko) * 2017-04-10 2018-10-18 현대자동차주식회사 차량용 egr 쿨러

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