KR20070021440A - 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템 - Google Patents

Abstract

디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템이 개시된다. 개시된 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템은, EGR 밸브와; 일단이 상기 EGR 밸브와 연결 설치되어 EGR 가스와 냉각수가 유동되도록 구비된 EGR 쿨러와; 상기 EGR 쿨러와 연결 설치되어 EGR 가스 내의 수트를 제거하여 시간 경과에 의한 상기 EGR 쿨러의 냉각 핀의 수트 퇴적을 방지하는 쿨러 퇴적 방지장치와; 상기 EGR 쿨러의 타단에 설치되어 상기 EGR 쿨러로 유입되는 수트와 황산을 포집하는 포집필터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 시간 경과에 의한 EGR 쿨러 냉각 핀(fin)의 수트 퇴적을 방지하여 EGR 쿨러의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 이로 인한 EGR 쿨러의 냉각효율 유지 및 쿨러의 수명을 연장할 수 있게 되며, 메탈 촉매를 반영구적으로 사용할 수 있고, 엔진 레이아웃(layout)을 보다 단순화시킬 수 있고 그에 상당한 원가의 절감 효과가 있다.

EGR 쿨러, 수트, 디젤엔진

Description

디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템{SYSTEM FOR REMOVING SOOT IN THE EGR COOLER FOR DIESEL ENGINE}

도 1은 일반적인 EGR 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2 및 도 3은 EGR 쿨러의 외관 및 내부를 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 4 및 도 5는 EGR 쿨러에 수트 및 황산 퇴적물의 상태를 나타내 보인 도면과 그래프.

도 6은 시간에 대한 열교환기의 효과를 나타내 보인 그래프.

도 7은 엔진 회전수와 엑셀 개도의 관계를 나타내 보인 그래프.

도 8은 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 9는 도 8이 EGR 밸브가 오픈(open)된 상태일 때이면, EGR 밸브가 클로즈(close) 상태일 때를 나타내 보인 비교 도면.

도 10은 도 8의 쿨러 퇴적 방지장치의 구성을 보다 상세하게 나타내 보인 상세도.

도 11a는 도 8의 EGR 가스 입구면의 포집필터의 정면도.

도 11b는 도 11a의 배면도.

도 11c는 도 11a의 측면도.

도 12는 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템의 작동을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31. EGR 쿨러

32. EGR 밸브

33. 케이스

36. 필터기구 지지부재

37. 포집필터

37a. 프로펠러

40. 쿨러 퇴적 방지장치

41. 가이드 레일

42. 이동식 메탈 촉매

43. 고정판

44. 이동판

45. 축부재

46. 이동바

본 발명은 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 쿨러(cooler)의 성능을 유지하고, 이의 수명을 연장시키며, 메탈(metal) 촉매의 반영구적 사용이 가능하고, 부품 축소로 원가절감에 기여하며, 엔진의 레이아웃(layout)을 단순화할 수 있고, 1차 배기가스를 정화할 수 있어 오염물질의 저감을 극대화하기 위해 개선된 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 질소산화물(이하, NOx라 함)을 줄이기 위해 EGR 쿨러(Cooler)(20)를 적용하여 왔고, 점차로 그 적용이 증가되고 있다.

상기 EGR 쿨러(20)의 적용 영역이 부분 부하이어서 냉각 효율을 올리기 위해 과도한 냉각을 하거나, 혹은 디젤엔진처럼 희박 연소 기관의 경우 배기가스 온도가 낮아 수트(Soot)나 황산 등이 쿨러 내부에 쌓여 쿨러를 부식시키거나, 효율을 떨어뜨려 장기간 사용시 이미션(Emission) 증가가 우려되고 있다.

상기 EGR 쿨러(20)는 배기가스 중 일부를 흡기구(12)로 재순환함에 있어서 쿨러(20)를 통과시켜 가스를 냉각시킨다. 이러한 효과로 NOx를 저감할 수 있었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주요 구조는 EGR 쿨러(20)와 EGR 밸브(10), 그리고 이들을 연결하는 파이프 등으로 이루어진다.

그리고 상기 EGR 쿨러(20)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각을 위해 냉각수 입구(22) 및 출구(23)가 있고, 그 내부에는 냉각수 유동 공간(21a)과 EGR가스가 지나가는 가스 유동 튜브(21b)가 있으며, 이 때 냉각수는 엔진 냉각수를 사용한다.

그런데, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, EGR 가스가 Cooler(20)를 통과하 며 가스가 냉각됨과 동시에 디젤엔진의 경우 Soot와 황산이 퇴적된다. 특히, 온도가 낮았을 때 보다 그 양이 많음을 알 수 있다.

그리고 장시간 운전되었을 경우는 그 양이 상당하여 열전달 효율 저하 및 황산으로 인한 EGR cooler(20) 자체 부식을 초래할 수 있어 내구성에 심각한 문제를 초래할 수 있다.

디젤엔진의 경우 희박연소가 되어 배기가스 온도가 가솔린 엔진에 비해 상대적으로 낮고 Soot가 있어 보다 크게 나타나는 것으로 보인다.

그리고 장시간 운전시 도 6에 도시된 바와 같이, EGR cooler(20)의 열 교환 효율이 떨어지는 것을 알 수 있다.

또한 도 7에서 참조부호 'A'는 수트/황산제거 최적영역으로, 배기 온도가 높고 이미션(EM)영역이 아님을 나타내 보인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, EGR 쿨러 전에 쿨러 퇴적 방지장치를 장착하여 EGR 가스 내의 수트를 제거하여 시간 경과에 의한 EGR 쿨러 냉각 핀(fin)의 수트 퇴적을 방지하도록 한 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템은, EGR 밸브와; 일단이 상기 EGR 밸브와 연결 설치되어 EGR 가스와 냉각수가 유동되도록 구비된 EGR 쿨러와; 상기 EGR 쿨러와 연결 설치되어 EGR 가스 내의 수트를 제거하여 시간 경과에 의한 상기 EGR 쿨러의 냉각 핀의 수트 퇴적을 방지하는 쿨러 퇴적 방지장치와; 상기 EGR 쿨러의 타단에 설치되어 상기 EGR 쿨러로 유입되는 수트와 황산을 포집하는 포집필터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 8에는 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템은, EGR 밸브(32)와, 일단이 EGR 밸브(32)와 연결 설치되어 EGR 가스와 냉각수가 유동되도록 구비된 EGR 쿨러(31)와, 이 EGR 쿨러(31)와 연결 설치되어 EGR 가스 내의 수트를 제거하여 시간 경과에 의한 EGR 쿨러(31)의 냉각 핀의 수트 퇴적을 방지하는 쿨러 퇴적 방지장치(40)와, 상기 EGR 쿨러(31)의 타단에 설치되어 EGR 쿨러(31)로 유입되는 수트와 황산을 포집하는 포집필터(37)를 포함하여 구성된다.

상기 포집필터(37)와 쿨러 퇴적 방지장치(40) 사이에는 이들의 연결을 지지하기 위한 필터기구 지지부재(36)가 설치된다.

그리고 상기 쿨러 퇴적 방지장치(40)는 도 10에 도시된 바와 같이, 케이스(33)와, 이 케이스(33)의 일측에 설치되어 구동수단 예컨대, 액추에이터(미도시)에 의해 작동되며 동시에 좌우로 슬라이딩 이동되고, 일정 각도로 꺾은 모양을 한 앵글밸브와, 일단이 상기 앵글밸브에 연결 설치된 이동바(46)와, 이 이동바(46)의 타 단에 연결 설치되어 슬라이딩 이동되는 이동식 메탈 촉매(42)를 포함하여 구성된다.

상기 앵글밸브는, 상기 구동수단과 연결된 축부재(45)와, 이 축부재(45)의 일측에 슬라이딩 가능하게 설치된 이동판(44)과, 상기 축부재(45)의 타측으로 이동식 메탈 촉매(42)에 접하며 고정 설치된 고정판(43)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 이동판(44)의 일측은 이동바(46)의 타단에 연결 설치된다.,

또한 상기 이동바(46)의 타단은 이동식 메탈 촉매(42)의 좌우 가장자리를 지지하며 설치된 가이드 레일(41)에 연결되고, 그 내부에는 이동식 메탈 촉매(42)의 이동을 위한 스프링(미도시)이 설치된다.

그리고 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 EGR 쿨러(31)의 입구면으로 포집필터(37)의 일측에는 프로펠러(37a)가 설치되어 수트와 황산의 제거를 촉진토록 한다.

한편, 도 8은 상기 EGR 밸브(32)가 오픈(open)된 상태일 때이고, 도 9는 EGR 밸브(32)가 클로즈(close) 상태일 때를 나타내 보인 것이다.

이 도 8 및 도 9에서 설명되지 않은 참조부호 34,35는 터빈 전단 및 후단과 상기 쿨러 퇴적 방지장치(40)와 연결된 파이프이며, 참조부호 38은 상기 쿨러 퇴적 방지장치(40)와 EGR 쿨러(31)와 연결된 파이프를 나타내 보인 것이다.

그리고 도 11a는 EGR 가스 입구면에서 본 포집필터(37)의 정면을 나타내 보인 도면이다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템에서, 금속성 수트 및 황산을 포집하는 포집필터(37)는, 온도가 상대적으로 낮을 때 응축되는 수트 및 황산 성분이 EGR 쿨러(31)에 들어가기 전에 포집하여 상기 EGR 쿨러(31)의 수명 및 냉각 효율을 향상시키고, 황산이 쌓임에 의해 발생되는 부식을 방지하며, 열전달을 유지시킨다.

그리고 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템에서, 상기 쿨러 퇴적 방지장치(40) 내의 앵글밸브는 꺾은 모양을 하여 단일한 회전으로 2가지 유동 방향 변경을 위해 필요하다.

또한 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템에서, 상기 앵글밸브는, ECU 제어에 따라 좌우로 방향을 변경하여 유동 방향을 변경한다. 이에 따라 가이드 레일(41)에 의해 이동되는 쿨러 퇴적 방지장치(40)를 구동한다.

그리고 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이, 포집면 반대 면에 프로펠러(37a)를 설치하여 포집필터(37)가 회전하는 운동을 미소 진동에 의해 포집된 수트와 황산의 제거를 촉진시킨다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

도 12에는 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템의 작동을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도 12를 참조하면, 우선, 엔진이 구동되어 일정한 엔진 회전수로 작동되며, 엑셀이 일정량 개도되면, EGR 영역인지 판단한다.(단계 110,120)

상기 단계 120에서 EGR 영역이 아니라고 판단되면, 앵글밸브를 회전(시계방향)시키고, EGR 밸브(32)를 도 9에 도시된 바와 같이 클로즈 시킨다.(단계 130)

이어서, EGR 영역 진입 여부를 판단하여 이에 만족하는 경우에는 앵글밸브를 회전시키고, 상기 EGR 밸브(32)를 구동시키고, 본 제어로직을 처음부터 다시 수행한다.(단계 140,150)

반면, 상기 단계 140에서 EGR 영역에 진입하지 못하였다고 판단되는 경우에는, 수트 자동 제거시간이 지정시간보다 작은 경우에는 상기 앵글밸브를 회전시키고, 본 제어로직을 처음부터 다시 수행한다.(단계 160,170)

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템은, 상기 EGR 쿨러(31) 입구에서 포집필터(37)를 이용하여 수트와 황산 성분을 흡착한다. 이를 구현하기 위해 꺾은 모양을 한 앵글밸브를 사용하고, EGR 밸브(32)를 EGR 쿨러(31) 후단에 장착한다.

그리고 뜨거운 배기가스 열을 이용하여 필터 흡착물을 자동 제거한다.

또한 포집필터(37)에 노즐 모양 날개로 이루어진 프로펠러(37a)를 설치하여 운동에 의한 진동을 주어 흡착물을 제거한다.

그리고 정상적 EGR 사용 구간이 아닌 곳에서 수트 및 황산 제거 작용을 수행한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

EGR 쿨러 전에 쿨러 퇴적 방지장치(40)를 장착함으로써 EGR 가스 내의 수트를 제거하여 시간 경과에 의한 EGR 쿨러 냉각 핀(fin)의 수트 퇴적을 방지한다. 이는 EGR 쿨러의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 이로 인한 EGR 쿨러의 냉각효율 유지 및 쿨러의 수명을 연장할 수 있게 된다.

그리고 통과되는 배기가스를 정화시킬 수도 있으며 통과하는 고온의 배기가스로 메탈 촉매에 퇴적된 수트를 태워 메탈 촉매를 반영구적으로 사용할 수 있다.

또한 별도의 EGR 밸브(32)의 하우징이 필요 없어 엔진 레이아웃(layout)을 보다 단순화시킬 수 있고 그에 상당한 원가의 절감 효과가 있다.

그리고 1차 배기 가스 정화 가능으로 오염물질 저감 효과 극대화할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. EGR 밸브와;

   일단이 상기 EGR 밸브와 연결 설치되어 EGR 가스와 냉각수가 유동되도록 구비된 EGR 쿨러와;

   상기 EGR 쿨러와 연결 설치되어 EGR 가스 내의 수트를 제거하여 시간 경과에 의한 상기 EGR 쿨러의 냉각 핀의 수트 퇴적을 방지하는 쿨러 퇴적 방지장치와;

   상기 EGR 쿨러의 타단에 설치되어 상기 EGR 쿨러로 유입되는 수트와 황산을 포집하는 포집필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 포집필터와 상기 쿨러 퇴적 방지장치 사이에는 이들의 연결을 지지하기 위한 필터기구 지지부재가 설치된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 쿨러 퇴적 방지장치는,

   케이스와;

   상기 케이스의 일측에 설치되어 구동수단에 의해 작동되며 동시에 좌우로 슬 라이딩 이동되고, 일정 각도로 꺾은 모양을 한 앵글밸브와;

   일단이 상기 앵글밸브에 연결 설치된 이동바와;

   상기 이동바의 타단에 연결 설치되어 슬라이딩 이동되는 이동식 메탈 촉매;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 앵글밸브는,

   상기 구동수단과 연결된 축부재와;

   상기 축부재의 일측에 슬라이딩 가능하게 설치된 이동판과;

   상기 축부재의 타측으로 상기 이동식 메탈 촉매에 접하며 고정 설치된 고정판;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이동판의 일측은 상기 이동바의 타단에 연결 설치된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.
6. 제3항에 있어서,

   상기 이동바의 타단은 상기 이동식 메탈 촉매의 좌우 가장자리를 지지하며 설치된 가이드 레일에 연결된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.
7. 제3항에 있어서,

   상기 이동바의 내부에는 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 EGR 쿨러의 입구면으로 상기 포집필터의 일측에는 프로펠러가 설치되어 수트와 황산의 제거를 촉진토록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템.

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