KR20070062202A - Dpf efficiency improvement apparatus egr gas - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 종래의 디젤 엔진 차량의 배기가스 정화 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 1 schematically shows an exhaust gas purification system of a conventional diesel engine vehicle.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a DPF performance improving apparatus using EGR according to an embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining the operation of the DPF performance improving apparatus using the EGR according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
20: EGR 쿨러 22: EGR 밸브20: EGR cooler 22: EGR valve
23: 분기 파이프 24: 제어밸브23: branch pipe 24: control valve
25: 챔버 26: 연결 파이프25: chamber 26: connecting pipe
30: DPF 40: ECU30: DPF 40: ECU
본 발명은 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 는 EGR에서 순환되는 EGR 가스를 이용하여 DPF 성능이 향상되도록 한 EGR 시스템을 이용한 DPF 성능 향상 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for improving performance of DPF using EGR, and more particularly, to an apparatus for improving performance of DPF using an EGR system that improves performance of DPF using EGR gas circulated in EGR.
일반적으로 디젤엔진은 저연비이면서 고출력 및 고부하의 운전이 가능하여 그 수요가 계속 증가하고 있는 추세이다. 그러나 디젤차량의 배기가스에는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM)을 포함하고 있고, 이러한 물질은 대기 오염의 주범으로 인식되고 있어, 각국에서는 디젤 엔진의 배기가스 규제를 강화하고 있다. In general, the diesel engine is low fuel consumption, high power and high load operation is in demand is increasing continuously. However, the exhaust gas of diesel vehicles contains nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM), and these substances are recognized as a major cause of air pollution, and countries are tightening the exhaust gas regulation of diesel engines.
이러한 배기가스 규제에 대응하기 위하여 최근의 디젤 엔진 차량은 EGR 및 DPF를 일반적으로 구비하고 있다. In order to cope with these emission regulations, recent diesel engine vehicles are generally equipped with EGR and DPF.
EGR(배기가스 재순환 장치)은 자동차의 엔진으로부터 배기매니폴드를 통해 배출되는 배기가스의 일부가 EGR 파이프를 통해 흡기매니폴드로 재순환되는 구조로 되어 있으며, 이를 통해 실린더 내 연소온도를 낮춤으로써 질소 산화물의 생성을 억제하는 장치이다. The exhaust gas recirculation system (EGR) is a structure in which a part of the exhaust gas discharged from the engine of the vehicle through the exhaust manifold is recycled to the intake manifold through the EGR pipe, thereby lowering the combustion temperature in the cylinder to reduce nitrogen oxides. It is a device that suppresses the generation of.
한편, DPF(Disel Particulate matter Filter; 디젤 입자상 물질 필터)는 디젤엔진의 배기가스 중 입자상 물질을 트랩을 이용하여 물리적으로 포집하여 일정 주기마다 입자상의 물질을 발화온도(약 650도) 이상으로 승온시켜 입자상 물질의 제거하고 재생시켜 사용하는 장치이다. 특히, DPF에 의한 PM 포집 효율은 약 70% 이상이어서, 디젤 엔진 차량이 EURO-4 에 대응하기 위해서는 필수적인 장치로 인식되고 있다. On the other hand, the DPF (Del Particulate matter Filter) collects the particulate matter in the exhaust gas of the diesel engine by using a trap to raise the particulate matter above the ignition temperature (about 650 degrees) at regular intervals. It is a device used to remove and regenerate particulate matter. In particular, the PM trapping efficiency by the DPF is about 70% or more, so it is recognized that the diesel engine vehicle is an essential device to cope with EURO-4.
그런데, DPF의 재생을 위해서는 DPF의 온도가 650도 이상으로 승온되어야 하는 바, DPF 를 적용하기 위해서는 DPF를 이러한 고온 상태를 만들어 주기 위한 방 안이 필요하고, 이를 위해 디젤 엔진 차량에서는 다양한 방안이 복합적으로 사용되고 있다. However, in order to regenerate the DPF, the temperature of the DPF should be elevated to 650 degrees or higher. Therefore, in order to apply the DPF, a method for making the DPF such a high temperature state is needed. It is used.
도 1 은 종래의 디젤 엔진 차량의 배기가스 정화시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 도 1 을 통해 종래의 DPF(1)의 온도 향상 방안을 살펴보면, 먼저 DPF(1)의 배기가스 흐름의 상류(이하에서는 배기가스가 흘러오는 부분을 "상류"로 지칭한다)로 DOC(2, Dissel Oxidize Catalyst, 디젤 산화 촉매)를 장착하여 DOC(2)내의 발열 반응을 이용하여 배기가스의 온도를 높이는 방법이 사용되고 있다. 또한, DOC(2)와 DPF(1) 사이의 파이프에는 에어캡 절연 파이프(3, air gap insulation pipe)를 적용하여 파이프(3)를 지나는 동안 배기가스의 온도 하강을 방지하도록 구성되어 있다. 또한 엔진 내의 연료 분사에 있어서 메인 분사 이후에 후 분사를 하여 배기가스의 온도를 상승시키는 방법이 사용되고 있다. 1 schematically shows an exhaust gas purification system of a conventional diesel engine vehicle. Referring to the method of improving the temperature of the
도면에서 미설명된 도면부호 4는 EGR 쿨러, 5 는 EGR 밸브, 6 은 터보차저, 7은 인터쿨러, 9는 에어필터, 10은 에어 플로우 미터(air flow meter), 11은 CSF(촉매 매연 필터)이다. In the drawings,
그러나 후 분사 방식은 연료 분사를 추가적으로 하여야 하는 점에서 연비를 저하시키고, 에어 캡 절연 파이프(3)를 이용한 방식은 에어캡 절연 파이프(3)가 2중관 구조로 관 사이에 에어 갭이 형성된 구조로서, 제조가 어려워 고가의 장치인바 제조 원가를 상승시키는 문제점이 있다. However, the post-injection method lowers fuel economy in that fuel injection must be added, and the method using the air
한편, EGR은 EGR 파이프 상에 EGR을 통해 흐르는 배기가스(이하 EGR 가스)의 흐름을 제어하는 EGR밸브(5)와, EGR 쿨러(4, EGR Cooler) 등을 구비하고, EGR 가스 가 최종적으로 들어가는 흡기매니폴드 측에 EGR 챔버를 구비하여 EGR 가스가 각 기통으로 분배될 수 있도록 하고 있는 데, EGR 쿨러(4)는 EGR 가스를 냉각시켜 혼합기의 실린더 내 연소온도를 낮추도록 설계되어 있는 바, EGR 쿨러(4)에 의한 냉각 성능 향상 방안이 문제되고 있다. On the other hand, the EGR includes an
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 EGR 가스를 이용하여 DPF의 온도 승온이 가능하게 하여 DPF 성능이 향상되도록 한 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치를 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a DPF performance improving apparatus using the EGR to enable the temperature rise of the DPF using the EGR gas to improve the DPF performance. .
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치는 EGR 파이프에 설치된 EGR 쿨러; 및 상기 EGR 쿨러 상류 측에 설치된 EGR 밸브를 포함하고, 배기가스가 DPF를 통해 유동하면 PM 포집이 이루어지되, 상기 EGR 밸브의 상류측에서 분기된 분기된 파이프를 통해 EGR 가스의 일부가 DPF 측으로 공급되어 DPF와 열교환 가능하게 구성하고, 상기 DPF와 열교환된 EGR가는 상기 EGR 밸브와 EGR 쿨러 사이에 연결된 연결 파이프를 통해 EGR 쿨러로 유동되게 구성한 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the DPF performance improving apparatus using the EGR according to an embodiment of the present invention EGR cooler installed in the EGR pipe; And an EGR valve installed upstream of the EGR cooler, wherein when the exhaust gas flows through the DPF, PM collection occurs, and a part of the EGR gas is supplied to the DPF side through a branched pipe branched upstream of the EGR valve. It is configured to be heat exchanged with the DPF, characterized in that the EGR heat exchanged with the DPF is configured to flow to the EGR cooler through a connecting pipe connected between the EGR valve and the EGR cooler.
본 발명에 의하면, 상기 분기 파이프에는 분기 파이프를 통해 EGR 가스의 흐름을 제어하는 제어밸브가 설치되고, 상기 EGR 밸브 및 제어밸브를 제어하는 제어유닛은, 상기 제어밸브가 오픈된 상태에서 상기 EGR 밸브의 오픈량을 조절하여 DPF 의 승온 시간을 제어가능하게 구성된다. According to the present invention, the branch pipe is provided with a control valve for controlling the flow of the EGR gas through the branch pipe, the control unit for controlling the EGR valve and the control valve, the control valve in the open state of the EGR valve It is possible to control the temperature rise time of the DPF by adjusting the amount of open.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 이하 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Other objects and features of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the embodiments with reference to the drawings.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a DPF performance improving apparatus using EGR according to an embodiment of the present invention.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치는 EGR 쿨러(20) 상류 측에 EGR 밸브(22)를 설치하고, 상기 EGR 밸브(22)의 상류측에서 파이프를 분기시켜 분기된 파이프(23)를 통해 흐르는 고온의 EGR 가스의 일부가 DPF(30) 측으로 공급되어 DPF(30)의 승온가능하게 하며, DPF(30)측으로 공급된 EGR 가스는 EGR 밸브(22)와 EGR 쿨러(20) 사이에 연결된 연결 파이프(26)를 통해 EGR 쿨러(20)로 유동되도록 구성을 한 것을 특징으로 한다. 2, in the DPF performance improving apparatus using the EGR according to the embodiment of the present invention, an
EGR 밸브(22) 상류에서 분기된 파이프 분기 파이프(23)에는 DPF(30)측으로 공급되는 EGR 가스의 흐름을 제어하기 위한 제어밸브(24)가 설치된다. The
또한, DPF(30)와 EGR 가스와의 열교환을 위해 DPF(30) 외부를 둘러싸는 챔버(25)가 구비되고, EGR 가스는 상기 제어밸브(24)를 통해 챔버(25)로 공급된 후 DPF(30)와의 열교환을 통해 DPF(30)를 승온시키고, 챔버(25)와 연통된 EGR밸브와 EGR 쿨러 사이에서 연결된 연통 파이프(26)를 통해 EGR 쿨러(20) 측으로 유동가능하게 구성된다. In addition, a
이는 고온의 EGR 가스를 이용하여 DPF(30)를 승온시킴으로써 DPF(30) 승온을 위한 별도의 장치들을 구비하는 것을 생략가능하게 하며, 한편으로는 공지의 장치들과 복합적으로 사용되어 DPF(30) 승온 성능을 향상시켜 결과적으로 DPF(30) 성능을 향상시키는 기능을 한다.This makes it possible to omit having separate devices for raising the
또한, 본 발명에 의하면 EGR 밸브(22) 및 제어밸브(24)는 ECU(40, Engine Control Unit)의 전기적 신호에 의해 개도가 조절되는 데, ECU(40)는 DPF 전후 압력과 DPF 온도에 관한 정보를 전달받아, EGR 밸브(22)의 개도량 및 제어밸브(24)의 오프 및 클로즈를 제어가능하게 구성된다. In addition, according to the present invention, the
나아가 DPF(30)의 온도 상승 시간 및 상승률은 제어밸브(24)를 통해 공급되는 EGR 가스의 양에 의해 조절되므로 ECU(40)는 EGR 밸브(22)의 개도량을 조절하여 제어밸브(24)를 통해 공급되는 EGR 가스량을 조절함으로써 DPF(30)의 온도 상승 시간 및 상승률을 제어할 수 있게 된다. Furthermore, since the temperature rise time and the rate of rise of the
더욱이, EGR 가스는 EGR 쿨러(20)로 공급되기 전에 DPF(30)와의 열교환을 통해 냉각이 이루어지므로 EGR 쿨러로 입력되는 ERG 가스를 온도를 낮추게 된다. In addition, since the EGR gas is cooled by heat exchange with the
도 2 및 도 3 을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치의 작용을 설명한다. The operation of the DPF performance improving apparatus using EGR according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2 를 참조하면, EGR 가스는 오픈된 EGR 밸브(22)를 거쳐 EGR 파이프(21)를 통해 EGR 쿨러(20)를 지나면서 냉각되고, 배기가스는 DPF(30)를 통과하면서 DPF(30)에 의해 PM의 포집이 이루어진다. Referring to FIG. 2, the EGR gas is cooled while passing through the EGR
PM의 포집이 이루어지는 중에는 제어밸브(24)는 클로즈되며, 제어밸브(24)를 통해 EGR 가스는 공급되지 않는다. 그러나 ECU(40)에서 DPF 전후의 압력을 측정하 여 DPF(30)의 재생이 필요하다고 판단되면 ECU(40)는 제어밸브(24)를 오픈시킨다. The
이에 따라, 도 3 에 도시된 바와 같이, 제어밸브(24)를 통해 고온의 EGR 가스가 분류되어 분기 파이프(23)을 통해 챔버(25)로 공급되게 한다. EGR 가스는 DPF(30)를 둘러싸고 있는 챔버(25)를 지속적으로 지나면서 DPF(30)를 승온시킨다. Accordingly, as shown in FIG. 3, the hot EGR gas is classified through the
그리고 제어밸브(24)를 지난 EGR 가스는 DPF(30)를 둘러싼 챔버(25)를 지나서 다시 EGR 밸브(22)의 하류 및 EGR 쿨러(20)의 상류에 연통된 연결 파이프(26)를 통해 EGR 파이프(21)로 합류된다. 이때 EGR 밸브(22)는 제어밸브(24)를 지나는 EGR 가스량을 고려하여 오픈량이 결정되며, EGR 밸브(22)의 오픈량은 제어밸브(24)가 클로즈된 상태에서 비해 작게 조절되어 제어밸브(24)를 통한 EGR 가스의 흐름이 원활하게 한다. The EGR gas passing through the
DPF(30)의 온도가 원하는 온도까지 상승되어 재생이 끝나면 ECU(40)는 제어밸브(24)를 클로즈시키고 EGR 밸브(22)의 오픈 조건도 도 2 의 흐름 상태로 환원시킨다. When the temperature of the
이러한 구성에 의해 고온의 EGR 가스를 이용하여 DPF(30)의 승온이 이루어지므로, 종래의 DPF 승온 방식보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 또한 챔버(25)에서는 EGR 가스에서 DPF(30)로의 열전달이 일어나면서 EGR 가스의 온도가 내려가지만 지속적으로 고온의 EGR 가스가 제어밸브(24)를 통해 공급되면서 DPF(30)를 가열하게 되므로 DPF(30)를 원하는 온도까지 신속히 상승시키는 것이 가능하다. By such a configuration, since the temperature of the
또한 제어밸브(24)와 EGR 밸브(22) 조절을 통해 DPF(30)를 통해 들어가는 EGR 가스의 양을 조절하게 되는데, 이를 통해 DPF(30)의 온도상승과 상승률 조절 역시 가능하게 된다. In addition, the
더욱이 EGR 가스는 흡기와 혼합하기 위해 EGR 쿨러(20)에서 냉각되어야 하는 데, DPF(30)와와 열교환을 하고 복귀한 EGR 가스는 DPF(30)에 열을 빼앗겨 그 만큼 냉각된 상태로 순환되므로 EGR 쿨러(20)의 성능이 향상되게 된다. Furthermore, the EGR gas needs to be cooled in the
이상에서 설명된 본 발명은 특정된 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상이나 범위를 벗어남이 다양한 변형이 가능할 것이다. 첨부된 청구항들은 전술한 실시예 뿐만 아니라 이러한 다양한 변형예들을 포함하기 위해 의도된 것이다.Although the present invention described above has been described in detail with reference to specific preferred embodiments, various modifications may be made by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit or scope of the present invention. . The appended claims are intended to cover such various modifications as well as the above-described embodiments.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 EGR을 이용한 DPF 성능 향상 장치에 의하면, 고온의 EGR 가스를 이용하여 신속한 DPF의 승온이 가능하여 DPF의 재생 성능이 향상된다. 더욱이 EGR가스는 EGR 쿨러에 의해 냉각되어야 할 가스이므로 에너지의 효과적 사용이라는 효과를 갖는다. As described above, according to the DPF performance improving apparatus using the EGR according to an embodiment of the present invention, it is possible to quickly increase the temperature of the DPF using a high temperature EGR gas, thereby improving the regeneration performance of the DPF. Moreover, the EGR gas is a gas to be cooled by the EGR cooler, which has the effect of effective use of energy.
또한, 본 발명에 의하면 DPF의 온도상승과 상승률 조절 역시 가능하게 되므로 제어 성능이 향상되고, EGR 쿨러의 성능이 향상을 이룰 수 있다. In addition, according to the present invention, since the temperature rise and rise rate of the DPF can also be controlled, the control performance is improved, and the performance of the EGR cooler can be improved.
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KR1020050121993A KR20070062202A (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Dpf efficiency improvement apparatus egr gas |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101273038B1 (en) * | 2008-08-13 | 2013-06-10 | 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하 | Particle Trap for an Exhaust Gas Recirculation Line |
-
2005
- 2005-12-12 KR KR1020050121993A patent/KR20070062202A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101273038B1 (en) * | 2008-08-13 | 2013-06-10 | 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하 | Particle Trap for an Exhaust Gas Recirculation Line |
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