KR20110056137A - Egr gas filtering system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 EGR 가스 필터 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메탈 폼 필터가 구비된 EGR 가스 필터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an EGR gas filter system, and more particularly to an EGR gas filter system having a metal foam filter.
최근 환경에 대한 문제가 심각하게 대두되면서 차량의 배기가스에 대한 규제가 점차 강화되고 있는 추세이다.Recently, due to serious environmental problems, regulations on vehicle exhaust gas are gradually being tightened.
차량 배기가스에는 HC(Hydro Carbon)과 CO, PM(Particulate Matter; 입자상 물질), NOx(질소산화물)등이 높게 포함되어 있는데, 디젤 차량의 경우 HC 및 CO를 분해하기 위해 DOC (Diesel Oxidation Catalyst)가 NOx를 분해하기 위해 SCR(Selective Catalytic Reduction)이, 입자상 물질을 산화시키기 위해 DPF(Diesel Particulate Filter trap)등의 기술이 사용되고 있다.Vehicle exhaust gases contain high levels of HC (Hydro Carbon), CO, PM (Particulate Matter), and NOx (Nitrogen Oxide) .In diesel vehicles, DOC (Diesel Oxidation Catalyst) is used to decompose HC and CO. Selective Catalytic Reduction (SCR) is used to decompose NOx, and a Diesel Particulate Filter trap (DPF) is used to oxidize particulate matter.
NOx는 내연기관에서 연료의 발화 온도가 고온일수록 증가하는데, 배기 가스를 다시 엔진으로 유입시켜 배기 가스의 온도를 낮추는 EGR(exhaust gas recirculation) 시스템의 사용도 증가하고 있다.NOx increases in the internal combustion engine as the ignition temperature of the fuel increases, and the use of exhaust gas recirculation (EGR) systems that reduce the temperature of the exhaust gases by introducing them back into the engine is increasing.
그러나, EGR 시스템은 재순환되는 배기가스의 양을 증가시킬 경우 NOx 발생량은 줄어드나, 저온 연소로 인해 입자상 물질(PM) 발생량을 증가시키는 경향이 나 타난다. However, EGR systems tend to reduce NOx emissions when increasing the amount of exhaust gas recycled, but tend to increase particulate matter (PM) generation due to low temperature combustion.
또한 반복적인 EGR에 의해 배기가스에 포함되어 있는 입자상 물질이 EGR Cooler의 열교환기 표면에 점착되고, 이로 인해 쿨러나 열교환기 등의 효율이 감소하여 배기가스에 NOx 발생량이 증가하는 등의 문제(파울링; fouling)가 발생된다.In addition, the particulate matter contained in the exhaust gas is repeatedly adhered to the surface of the heat exchanger of the EGR cooler by repeated EGR, and as a result, the efficiency of the cooler or the heat exchanger decreases, thereby increasing the amount of NOx generated in the exhaust gas. Fouling occurs.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 EGR 가스에 포함되어 있는 입자상 물질을 효과적으로 여과할 수 있는 메탈 폼 필터가 구비된 EGR 가스 필터 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an EGR gas filter system having a metal foam filter which can effectively filter particulate matter contained in the EGR gas. will be.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 EGR 가스 필터 시스템은 엔진의 배기 가스를 제공받아 외부 공기와 혼합하여 다시 엔진으로 공급하는 EGR 라인, 상기 EGR 라인 상에 구비되는 필터 케이스 및 상기 필터 케이스 내에 구비되는 메탈 폼 필터를 포함할 수 있다.EGR gas filter system according to an embodiment of the present invention for achieving this object is provided with an exhaust gas of the engine is mixed with the outside air and fed back to the engine, the filter case provided on the EGR line and the filter It may include a metal foam filter provided in the case.
상기 필터 케이스의 후단에는 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러가 구비될 수 있다.The rear end of the filter case may be provided with an EGR cooler for cooling the EGR gas.
상기 메탈 폼 필터는 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 구비되는 막대 형상으로 할 수 있다.The metal foam filter may have a rod shape inclined in the flow direction of the exhaust gas.
상기 메탈 폼 필터는 복수개로 상기 배기가스의 흐름 방향으로 엇갈려 구비 될 수 있다.The metal foam filter may be provided in a plurality in a staggered direction in the flow direction of the exhaust gas.
상기 메탈 폼 필터는 일방향이 막혀있는 파이프 형상으로 할 수 있다.The metal foam filter may have a pipe shape in which one direction is blocked.
상기 메탈 폼 필터의 내부에는 상기 메탈 폼 필터를 지지하는 다공성 튜브가 구비되며, 상기 메탈 폼 필터는 복수개의 층으로 상기 다공성 튜브를 감쌀 수 있다.The inside of the metal foam filter is provided with a porous tube for supporting the metal foam filter, the metal foam filter may surround the porous tube in a plurality of layers.
상기 메탈 폼 필터는 중공의 원뿔 형상으로 형성될 수 있다.The metal foam filter may be formed in a hollow cone shape.
상기 메탈 폼 필터는 상기 실린터 케이스의 일단을 완전히 채우도록 압입될 수 있다.The metal foam filter may be press-fitted to completely fill one end of the cylinder case.
상기 메탈 폼 필터는 판상의 메탈 폼이 겹쳐져 형성될 수 있다.The metal foam filter may be formed by overlapping a plate-shaped metal foam.
상기 메탈 폼 필터는 배기가스의 유동방향을 따라 지그재그로 형성될 수 있다.The metal foam filter may be zigzag along the flow direction of the exhaust gas.
상기 메탈 폼 필터는 입자상 물질 제거를 위한 촉매가 코팅될 수 있다.The metal foam filter may be coated with a catalyst for removing particulate matter.
상기 메탈 폼 필터는 그 기공의 크기가 10㎛ 내지 1,000㎛ 로 할 수 있다.The metal foam filter may have a pore size of 10 μm to 1,000 μm.
상기 EGR 라인은 엔진으로부터 직접 배기가스를 공급받을 수 있다.The EGR line may receive exhaust gas directly from the engine.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 EGR 가스 필터 시스템에 의하면, 금속 메탈 폼을 사용하여 EGR 가스의 여과 효율을 높여 입자상 물질이 쿨러 등에 점착되는 것을 방지하며, 유해 배기가스 저감효과를 유지할 수 있다.As described above, according to the EGR gas filter system according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the particulate matter from adhering to the cooler by increasing the filtration efficiency of the EGR gas using the metal metal foam, and to maintain the harmful exhaust gas reduction effect. have.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing an EGR gas filter system according to an embodiment of the present invention.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템(10)은 엔진(20)의 배기 매니폴드(24)에서 배출되는 배기 가스의 일부가 EGR 라인(60)을 따라 필터 케이스(100)에 유입되어 상기 필터 케이스(100) 내의 필터에 의하여 여과된다. 상기 필터 케이스(100)를 지난 배기 가스는 EGR 쿨러(70)에서 냉각되며, 미도시한 ECU(electronic control unit)에 의하여 제어되는 EGR 밸브(80)의 개도에 따라 외부에서 유입되는 신기(fresh air)와 합류한다. 이후, 신기와 합류한 EGR 가스는 흡기 매니폴드(22)를 통해 상기 엔진(20)으로 유입된다.As shown in FIG. 1, in the EGR
여기서, 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템은 상기 EGR 쿨러(70) 없이 구성되는 것도 가능하다.Here, the EGR gas filter system according to the embodiment of the present invention may be configured without the
또한, 상기 엔진(20)에서 배출되는 배기 가스의 일부는 배기관(90) 상에 구비된 터보챠저(30)를 지나 DPF(92) 또는 기타 다른 종류의 후처리장치에서 여과되어 외부로 배출될 수 있다.In addition, a part of the exhaust gas discharged from the
그리고, 상기 신기는 흡기관(40)으로 유입되어 상기 터보챠저(30)에서 압축되어 에어 쿨러(50)에서 냉각된 후, 상기 EGR 가스와 혼합될 수 있다.The fresh air may be introduced into the intake pipe 40, compressed in the
여기서, 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템(10)은 미도시한 온도센서, 압력센서 등을 구비하여 미도시한 ECU에 의하여 상기 EGR 밸브(80)를 제어 할 수 있고, 각종 센서나 ECU의 구성 및 작동 등은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자가 상세한 설명을 기초로 구성할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.Here, the EGR
다음에 설명하는 실시예에서의 메탈 폼 필터(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)는 다른 종류의 필터에 비하여 그 무게가 가볍고, 그 형상 변형이 상대적으로 자유로우며, 기존 세라믹 필터의 진동 및 극심한 열변화에 의한 파손을 피할 수 있으며, 복잡한 3차원 기공 구조로 포집 된 입자상 물질이 필터 후단으로 일시에 빠져 나가는 Blow-off 특성이 없어 안정적인 저감율이 유지되는 장점이 있다.
또한, 상대적으로 고압, 고열에 적합하여 배기가스가 직접 전달되어도 변형이잘 일어나지 않고 입자상 물질의 제거가 용이하며, 따라서, 엔진으로부터 직접 배기가스를 공급받아 이를 여과할 수 있다.In addition, it is relatively suitable for high pressure and high heat so that even if the exhaust gas is directly transmitted, deformation is not easily performed, and particulate matter is easily removed. Therefore, the exhaust gas is directly supplied from the engine and filtered.
이하, 도2 내지 도9를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 메탈 폼 필터에 대하여 설명한다.Hereinafter, a metal foam filter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 9.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the shape of the metal foam filter according to the first embodiment of the present invention.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 메탈 폼 필터(210)는 상기 필터 케이스(100)의 내부에 구비되며, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 구비되는 막대 형상으로 할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
상기 메탈 폼 필터(210)와 상기 필터 케이스(100)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다. 또한, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 배기 가스가 흐르는 단면이 점차 감소하여 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(210) 전체를 고르게 통과할 수 있다. 따라서 상기 메탈 폼 필터(210)의 여과 효율이 증대될 수 있다. Since the shape of the
여기서, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.Here, the same filtration efficiency is expected in both the left and right directions in the flow direction of the exhaust gas.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a second embodiment of the present invention.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터(220)는 상기 필터 케이스(100)의 내부에 구비되며, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 대칭적으로 구비되는 2개의 막대 형상으로 할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
상기 제1 실시예와 마찬가지로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터(220)와 상기 필터 케이스(100)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다. 또한, 배기 가스가 흐르는 단면이 점차 감소하여 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(220) 전체를 고르게 통과할 수 있다. 따라서 상기 메탈 폼 필터(220)의 여과 효율이 증대될 수 있다.As in the first embodiment, since the shape of the
여기서, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.Here, the same filtration efficiency is expected in both the left and right directions in the flow direction of the exhaust gas.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a third embodiment of the present invention.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터(230)는 상기 필터 케이스(100)의 내부에 구비되며, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어진 복수개의 막대 형상으로 할 수 있다.As shown in FIG. 4, the
상기 제1 실시예와 마찬가지로, 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터(230)와 상기 필터 케이스(100)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다. 또한, 배기 가스가 흐르는 단면이 점차 감소하여 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(230) 전체를 고르게 통과할 수 있다. 따라서 상기 메탈 폼 필터(230)의 여과 효율이 증대될 수 있다.As in the first embodiment, since the shape of the
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다. Here, the same filtration efficiency is expected as the flow direction of the exhaust gas in both the left and right directions in the drawing.
상기 제1,2,3 실시예에서, 상기 메탈 폼 필터(210,220,230)는 배기가스의 흐름 방향으로 다른 크기의 기공을 형성할 수 있다. 즉, 상기 메탈 폼 필터(210,220,230)는 여러 개의 메탈 폼을 적층하여 형성되며, 각 메탈 폼이 서로 다른 크기의 기공을 형성하여 여과 효율을 높일 수 있다.In the first, second, and third embodiments, the
도5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a fourth embodiment of the present invention.
도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 의한 메탈 폼 필터(240)는 일방향이 칸막이(242)로 막혀있는 파이프 형상으로 원형의 필터 케이스(110)내에 구비된다.As shown in FIG. 5, the
상기 메탈 폼 필터(240)의 내부에는 상기 메탈 폼 필터(240)를 지지하는 다공성 튜브(244)가 구비되며, 상기 메탈 폼 필터(240)는 복수개의 층으로 상기 다공 성 튜브(244)를 감싼다. 상기 메탈 폼 필터(240)는 각 층의 기공을 달리할 수 있으며, 배기 가스의 흐름 방향으로 기공의 크기를 줄여 여과 효율을 높일 수 있다.A
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다. Here, the same filtration efficiency is expected as the flow direction of the exhaust gas in both the left and right directions in the drawing.
도6은 본 발명의 제5 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a fifth embodiment of the present invention.
도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 의한 메탈 폼 필터(250)는 중공(252)이 형성된 원뿔 형상으로 원형의 필터 케이스(110)내에 구비되며, 구성이 안정되고, 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(250) 전체를 흐르게 되어 여과 효율이 증대된다.As shown in FIG. 6, the
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다. Here, the same filtration efficiency is expected as the flow direction of the exhaust gas in both the left and right directions in the drawing.
도7은 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a sixth embodiment of the present invention.
도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터(260)는 실린터 케이스(110)의 일단을 완전히 채우도록 압입된다.As shown in FIG. 7, the
본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터(260)와 상기 필터 케이스(110)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다. Since the shape of the
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다. Here, the same filtration efficiency is expected as the flow direction of the exhaust gas in both the left and right directions in the drawing.
도8은 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a seventh embodiment of the present invention.
도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터(270)는 판상의 메탈 폼이 겹쳐져 형성될 수 있다. 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터(260)는 단일한 구성의 메탈 폼으로 구성되어 제작 단가를 절감할 수 있고, 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터(270)는 판상의 메탈 폼이 겹쳐져 형성되며 순환되는 배기가스의 흐름에 적합하도록 겹쳐지는 메탈 폼의 형상을 달리하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 8, the
도9는 본 발명의 제8 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to an eighth embodiment of the present invention.
도9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제8 실시예에 의한 메탈 폼 필터(280)는 배기가스의 유동방향을 따라 지그재그로 형성되어 필터 케이스에 끼워질 수 있으며, 상기 메탈 폼 필터(280)의 형상에 의하여 메탈 폼 필터와 필터 케이스가 정밀하게 제작되지 않아도 조립이 간편할 수 있고, 상기 메탈 폼 필터(280) 전면을 배기가스가 흐르게 되어 여과 효율이 증대된다.As shown in FIG. 9, the
본 발명의 각 실시예에 의한 메탈 폼 필터(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)는 입자상 물질 제거를 위한 촉매가 코팅되어 여과 효율을 높이며, 입자상 물질을 제거할 수 있다.
또한 각 실시예에서 그 기공의 크기를 10㎛ 내지 1,000㎛ 로 배기 가스의 흐름 방향에 따라 다양하게 정렬하여 여과 효율을 높일 수 있다.In addition, in each embodiment, the pore size may be variously aligned according to the flow direction of the exhaust gas with a size of 10 μm to 1,000 μm to increase the filtration efficiency.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing an EGR gas filter system according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the shape of the metal foam filter according to the first embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a second embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a third embodiment of the present invention.
도5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a fourth embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 제5 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a fifth embodiment of the present invention.
도7은 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a sixth embodiment of the present invention.
도8은 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to a seventh embodiment of the present invention.
도9는 본 발명의 제8 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing the shape of a metal foam filter according to an eighth embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: EGR 가스 필터 시스템 20: 엔진 10: EGR gas filter system 20: engine
22: 흡입 매니폴드 24: 배기 매니폴드 22: intake manifold 24: exhaust manifold
30: 터보챠저 40: 흡기관 30: turbocharger 40: intake pipe
50: 에어 쿨러 60: EGR 라인 50: air cooler 60: EGR line
70: EGR 쿨러 80: EGR 밸브 70: EGR cooler 80: EGR valve
90: 배기관 92: DPF 90: exhaust pipe 92: DPF
100,110: 필터 케이스 100,110: filter case
210,220,230,240,250,260,270,280: 메탈 폼 필터 210,220,230,240,250,260,270,280: Metal Foam Filter
242: 칸막이 244: 다공성 튜브 242: partition 244: porous tube
252: 중공 252: hollow
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