KR20140135692A - 배기 가스 냉각기 - Google Patents

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Abstract

저황 선박용 디젤유에 의해 동작하는 내연기관에서의 배기 가스 재순환을 위해, 냉각 유닛(272)을 구비한 배기 가스 냉각기(260)는 냉각 유닛(272)의 냉각 표면을 청정함을 유지 및/또는 클리닝하기 위해 액체 주입 시스템(270)을 이용하는 것이 적용된다. 상기 액체 주입 시스템(270)은 냉각 표면의 응축 시작 영역을 따라 또는 그 상류의 배기 가스 통로(268)로 액체를 제공함으로써, 황산과 같은 배기 가스 및/또는 물 내의 증발된 액의 응축 액 및 입자 물질로부터 필름 및 퇴적물의 형성을 감소시키며, 그렇지 않을 경우 그러한 퇴적물들이 배기 가스 냉각기(260)를 적어도 부분적으로 막을 수 있다.

Description

배기 가스 냉각기{EXHAUST GAS COOLER}
본 발명은 통상 배기 가스 냉각기에 관한 것으로, 특히 배기 가스 재순환(EGR; exhaust gas recirculation) 라인 내의 배기 가스 냉각기에 관한 것이다.
최근 늘어난 환경에 대한 책임감 및 현재 그리고 곧 있을 배출 가스 규제로 인해, 내연기관에 의해 생성된 대기 오염물의 양을 감소시키는 것이 엔진 제조자들의 목표이다. 이러한 대기 오염물은 입자상 물질(PM; particulate matter), 질소 산화물(NOx), 및 황 성분을 포함한다.
엔진 제조자들은 대기 오염물의 생성 및 배출을 감소시키기 위한 다양한 방식들을 개발하고 있다. NOx의 생성을 감소시키기 위한 잘 알려진 기술이 EGR이다. EGR은 연소 프로세스로 배기 가스의 일부분을 재순환시킴으로써 수행된다. 이에 의해, 연소실 내의 온도가 저하되고, 따라서 NOx의 생성이 감소된다. 과급 공기 시스템(charge air system)으로 배기 가스를 안내하기 위해, EGR 라인들은 내연기관의 배기 가스 시스템의 각기 다른 위치들로 분기된다.
예컨대, 소위 고압 EGR은 배기 가스 터빈의 상류에 배열된 입구를 갖는다. 전문 용어 "고압"은 추출된 배기 가스가 대기압보다 높은 압력을 갖는다는 사실로부터 유래한다. EGR 라인의 출구는 내연기관의 과급 공기 시스템에, 예컨대 과급 공기 매니폴드(manifold)에 또는 과급 공기 매니폴드의 상류 및 과급 공기 냉각기의 하류에 개방될 것이다.
WO2011/066871 Al은 고압 EGR 라인의 예시의 실시를 개시하고 있다. 그러한 EGR 라인은 배기 가스 라인과 공기 입구간 상호 연결된다. 고온(HT; high temperature) 냉각기, 배기 가스 압축기, 및 저온(LT; low temperature) 냉각기는 EGR 라인 내에 배열된다. 이어서, 그러한 추출된 배기 가스는 HT 냉각기에서 실질적으로 냉각되고, 배기 가스 압축기에서 압축되며, LT 냉각기에서 더 냉각된다.
상기 추출된 배기 가스 내, 예컨대 "고압" 또는 "저압" 라인 내의 증발 액의 노점(dew point) 범위 내 또는 그 노점 범위 이하의 냉각은 응축 핵(condensation nuclei) 주위에 액체의 응축을 야기한다. 이들 응축 핵은 배기 가스 냉각기의 냉각 표면 또는 PM이 될 것이다. 통상 LT 냉각기가 상기 노점에 도달되는 응축 시작 영역을 포함함으로써, 특히 그러한 응축 시작 영역이 영향받게 될 것이다. 예컨대, PM 및 황산을 함유하는 퇴적 형성물은 냉각 표면 상에 퇴적되고 실질적으로 동작 동안 성장한다. 이들 퇴적물(침전 오염물이라고도 부르는)은 LT 냉각기에 걸친 증가된 압력 강하, LT 냉각기의 감소된 냉각 효율, 및/또는 침습성 황산으로 인한 냉각 표면 부식과 같은 EGR 시스템 및 엔진에 대한 다양한 부정적인 영향을 야기한다.
본 발명은 적어도 부분적으로 이전 시스템들의 하나 또는 그 이상의 양상들을 향상시키거나 극복하기 위한 것이다.
본 발명의 형태에 따르면, 내연기관의 배기 가스를 냉각하기 위한 배기 가스 냉각기는 냉각기 하우징을 포함한다. 상기 냉각기 하우징은 배기 가스 입구와 배기 가스 출구간 확장하는 배기 가스 통로를 형성하는 상기 배기 가스 입구 및 배기 가스 출구를 갖춘다. 상기 배기 가스 냉각기는 냉각 유닛을 더 포함한다. 상기 냉각 유닛은 배기 가스 통로에 설치되고 배기 가스를 냉각하기 위한 냉각 표면을 포함한다. 상기 냉각 표면은 배기 가스 내 증발 액의 노점 범위 내의 온도로 배기 가스가 냉각되는 응축 시작 영역을 포함한다. 추가적으로, 상기 배기 가스 냉각기는 내연기관의 동작 동안, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구로부터 스프레이된 적어도 다소의 액체가 예컨대 액체 상으로 응축 시작 영역으로 이송되도록 구성되고 배기 가스 통로에 설치된 적어도 하나의 액체 스프레이 출구를 포함하는 액체 주입 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템은 배기 가스 냉각기, 적어도 하나의 액체 수집 섹션, 및 클리너(cleaner)를 포함한다. 상기 적어도 하나의 수집 섹션은 액체 주입 시스템, 냉각 유닛, 및/또는 유입물 분리기 아래 장착 방향에 위치된다. 상기 클리너는 적어도 하나의 수집 섹션과 액체 주입 시스템간 유동적으로 상호 연결된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 내연기관은 하나 또는 그 이상의 실린더 및 연합된 연소실들을 구비한 연소 유닛, 및 배기 가스 냉각기 및/또는 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템을 구비한 배기 가스 재순환 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 냉각 표면을 갖춘, 배기 가스 냉각기의 냉각 유닛의 막힘을 감소시키기 위한 방법은 냉각 표면을 통해 황산 및/또는 물과 같은 배기 가스 내 증발 액의 노점의 범위 내로 배기 가스 스트림의 배기 가스를 냉각하는 한편, 냉각 표면과 액체의 상호작용에 의해 냉각 표면이 클리닝되고 그리고/또 청정함이 유지되도록 배기 가스 스트림에 액체를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 형태들은 이하의 설명 및 수반되는 도면들로부터 명백히 알 수 있을 것이다.
도 1은 연속 유닛 및 EGR 라인을 구비한 내연기관의 개략도를 나타내고;
도 2는 배기 가스 냉각기의 실시의 개략도를 나타내고;
도 3은 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템의 개략도를 나타내고;
도 4는 각각의 도 5 및 6의 냉각 유닛을 통과하는 배기 가스의 온도를 나타내는 그래프를 포함하는 도면을 나타내고;
도 5는 배기 가스 통로에 설치된 냉각 유닛 및 액체 주입 시스템의 개략도를 나타내며;
도 6은 배기 가스 통로에 설치된 냉각 유닛의 개략도를 나타낸다.
이하 본 발명의 예시의 실시예들에 대해 상세히 기술한다. 본원에 기술된 그리고 도면에 도시된 예시의 실시예들은 본 발명의 원리를 교시하기 위한 것이며, 이에 따라 통상의 기술자라면 많은 다른 상황에서 그리고 많은 다른 애플리케이션에서 본 발명을 실시 및 이용할 수 있다. 따라서, 예시의 실시예들은 특허 보호의 범위를 한정하려는 것이 아니며 그러한 범위로 한정하여 설명하려는 것이 아니다. 오히려, 특허 보호의 범위는 부가의 청구항들에 의해 규정될 것이다.
본 발명은 일부에 있어 예컨대 1000 ppm의 연료 황 함유량을 갖는 저황 선박용 디젤유(LSMDO; low sulphur marine diesel oil)의 연소가 배기 가스가 황 성분 및 PM을 함유함에 따라 내연기관의 EGR 시스템에 영향을 미친다는 사실에 기초하고 있다.
EGR에 있어서, 소정 양의 배기 가스가 분기되어 연소 유닛으로 재순환된다. 황산의 노점 이하로 그러한 추출된 배기 가스를 냉각할 경우, 배기 가스 냉각기 내에 응축이 야기되며, 그러한 응축이 PM과 조합되어 예컨대 배기 가스 냉각기의 막힘, 방해물, 및 침전 오염물을 야기한다. 결과적으로, 증가된 압력 강하가 배기 가스 냉각기에 걸쳐 발생할 것이다. 추가적으로, 그러한 배기 가스 냉각기의 냉각 효율이 감소되고, 응축된 황산은 배기 가스 냉각기, 파이핑, 및 그 배기 가스 냉각기의 하류에 배열된 장치 내에 부식을 야기할 것이다. 냉각 표면 상에 증발 액의 응축은 막힘 성향을 증가시킬 것이다. 예컨대, 작은 양의 물 응축은 또한 PM을 갖는 퇴적물의 형성을 증가시킬 것이다. 대안의 연료(예컨대, 열분해 기반 연료)와 같은 다른 연료들의 연소로부터의 배기 가스는 냉각 표면에 응축될 때 유사한 결과를 이끄는 다른 증발 액을 함유할 것이다.
따라서, 자가 클리닝(self cleaning)에 의한 방해물 및 침전 오염물을 용이하게 감소시킬 수 있는 배기 가스 냉각기가 개시된다.
추가적으로, 응축된 황산 및 PM은 파이핑(piping) 상에 수집된 유체의 부식 결과를 감소시키기 위해 배기 가스 냉각기 아래에 배열된 수집 섹션 및 배기 가스 냉각기의 하류에 배열된 소정의 장치로 수집될 것이다.
이하, 내연기관(10)의 EGR 시스템의 예시의 실시예가 도 1을 참조하여 기술된다.
내연기관(10)은 하나 또는 그 이상의 실린더 및 연합된 연소실(14)들을 구비한 연소 유닛(12)을 포함한다. 내연기관(10)은 공기 흡입 시스템(18), 배기 가스 라인(22), 및 배기 가스 시스템(24)을 더 포함한다.
연소 유닛(12)은 예컨대 경유, 중유, 및/또는 가스 동력의 연소 유닛이 될 것이다. 상기 실린더들은 예컨대 인라인(in-line), V, W, 또는 소정의 다른 공지의 구성으로 배열될 것이다.
연소 유닛(12)은 공기 입구(16)를 더 포함한다. 공기 입구(16)는 예컨대 흡기 매니폴드로서 구성된다. 공기 흡입 시스템(18)은 연소실(14)에 압축된 과급 공기를 제공하기 위해 공기 흡입구(16)에 연결된다.
연소 유닛(12)은 배기 가스 출구(20)를 더 포함한다. 배기 가스 라인(22)은 배기 가스 출구(20)에 유동적으로(fluidly) 연결된다. 배기 가스 라인(22)은 배기 가스를 연소실(14)에서 배기 가스 시스템(24)으로 안내한다.
공기 흡입 시스템(18) 및 배기 가스 시스템(24)은 단일-스테이지 또는 2-스테이지 터보 차지 시스템(two-stage turbo charged system)으로서 구성된다.
연소 유닛(12)은 EGR 시스템(30)을 더 포함한다. EGR 시스템(30)은 EGR 라인(32, 36, 40, 44, 46, 50)들, HT 냉각기(38), 배기 가스 압축기(42), LT 냉각기(60), 및 밸브(34, 48)들을 포함한다.
EGR 라인(32)은 배기 가스 라인(22)으로부터 분기된다. EGR 라인(32)은 밸브(34)에 유동적으로 연결된다. HT 냉각기(38)는 EGR 라인(36)을 통해 밸브(34)의 하류에 배열되고 그 밸브에 유동적으로 연결된다. 배기 가스 압축기(42)는 HT 냉각기(38)의 하류에 배열된다. EGR 라인(40)은 HT 냉각기(38) 및 배기 가스 압축기(42)를 유동적으로 상호 연결시킨다. EGR 라인(44)은 입구 단부를 갖는 배기 가스 압축기(42)에 유동적으로 연결된다. EGR 라인(44)의 출구 단부는 LT 냉각기(60)에 유동적으로 연결된다.
LT 냉각기(60)는 예컨대 본 발명에 의해 제안된 그리고 이하 좀더 상세히 기술하는 바와 같은 배기 가스 냉각기가 될 것이다.
EGR 라인(46)은 LT 냉각기(60; 배기 가스 냉각기) 및 밸브(48)를 유동적으로 상호 연결한다. EGR 라인(50)은 공기 흡입구(16)에 밸브(48)를 유동적으로 연결한다.
나타낸 바와 같이, EGR 라인(50)은 공기 흡입구(16)에 개방된다. 몇몇 실시예에 있어서, EGR 라인(50)은 공기 흡입 시스템(18)에 개방된다. 2-스테이지 터보 차지 시스템의 경우, EGR 라인(50)은 그러한 2-스테이지 터보 차지 시스템의 2개의 압축기의 유체 커넥션(fluid connection)에 개방된다.
도 2와 관련하여, 배기 가스 냉각기(260)의 예시의 실시예가 나타나 있다.
배기 가스 냉각기(260)는 배기 가스 입구(264) 및 배기 가스 출구(266)를 갖춘 냉각기 하우징(262)을 포함한다. 냉각기 하우징(262)은 배기 가스 입구와 배기 가스 출구(266)간 배기 가스 통로(268)를 규정한다.
상기 냉각기 하우징(262)은 예컨대 물, 황산, 및/또는 배기 가스 내의 다른 성분들에 견디는 내부식성 재료로 이루어진다. 상기 냉각기 하우징(262)은 이하 기술하는 바와 같은 다양한 요소들에 순응하도록 구성될 것이다. 냉각기 하우징(262)의 다른 실시예들이 EGR 재순환 및/또는 배기 가스 처리와 관련된 추가의 요소들을 채용할 수 있다는 것을 알아야 한다.
배기 가스 입구(264) 및 배기 가스 출구(266)는 EGR 라인들, 예컨대 도 1에 나타낸 바와 같은 EGR 라인(44, 46)에 배기 가스 냉각기(260)를 유동적으로 연결한다.
상기 배기 가스 냉각기(260)는 배기 가스 통로(268) 내에 배열 및/또는 개방된 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A)를 제공하는 액체 주입 시스템(270)을 더 포함한다.
몇몇 실시예들은 상기 배기 가스 통로(268) 내에 배열 및/또는 개방된 도 2에 나타낸 바와 같은 적어도 하나의 다른 액체 스프레이 출구(270B)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 액체 주입 시스템(270)은 도 2의 액체 주입 시스템(270) 상에 나타낸 2개의 화살표로 표시한 바와 같은 액체 주입 시스템(270)에 액체를 제공하는 액체 소스(도시하지 않음)에 유동적으로 연결된다.
상기 배기 가스 냉각기(260)는 냉각 유닛(272)을 더 포함한다. 도 2의 실시예에 있어서, 상기 액체 주입 시스템(270)은 냉각 유닛(272)의 상류에 배열될 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 액체 주입 시스템의 적어도 하나의 액체 스프레이 출구는 나중에 좀더 상세히 기술함과 더불어 점선의 액체 스프레이 출구(270A')들로 표시한 바와 같은 초기 냉각 영역 및/또는 응축 시작 영역의 냉각 유닛을 따라 대안적으로 또는 추가적으로 배열된다.
몇몇 실시예들에 있어서, 배기 가스 냉각기는 적어도 하나의 액체 스프레이 출구만을 포함하거나, 또는 하나 또는 그 이상의 액체 스프레이 출구 세트를 추가로 포함하는 액체 주입 시스템을 포함한다.
상기 액체 주입 시스템(270)은 하나의 튜브 또는 다수의 유동적으로 연결된 튜브들을 포함한다. 이러한 튜브 또는 튜브들은 하나 또는 그 이상의 액체 스프레이 출구 세트, 예컨대 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A) 및 적어도 하나의 다른 액체 스프레이 출구(270B)를 포함한다. 그러한 적어도 하나의 다른 액체 스프레이 출구(270B)는 배기 가스 통로(268)로 액체를 스프레잉(spraying) 및/또는 린싱(rinsing)하도록 구성된다. 예컨대, 액체 스프레이 출구는 유체 안내 도관 내에 스프레이 노즐과 같은 노즐 또는 개구들로 구성될 것이다. 나타낸 실시예에 있어서, 액체 주입 시스템(270)은 6개의 액체 스프레이 출구(270A), 및 6개의 액체 스프레이 출구(270B)를 포함한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A)는 액체가 냉각 유닛(272) 쪽으로 향하도록 구성될 것이다. 이에 따라, 액체가 배기 가스 스트림으로 유동되어 냉각 유닛(272)의 표면과 접촉하는 것을 보장할 것이다.
몇몇 실시예들에 있어서, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A) 중 적어도 하나는 냉각 표면(573) 상에 액체를 스프레이한다.
몇몇 실시예들은 액체의 유동을 허용 또는 제한하도록 액체 주입 시스템 내에 배열된 하나 또는 그 이상의 밸브를 더 포함한다.
냉각 유닛(272)은 예컨대, 핀형 튜브 번들(finned tube bundle), 비핀형(unfinned) 튜브 번들, 판 냉각기, 또는 배기 가스 냉각 및/또는 가스 매체 냉각에 사용된 다른 공지 타입의 냉각 유닛이 될 것이다. 특히, 상기 냉각 유닛(272)은 통과하는 배기 가스와 상호작용하기 위해 냉각 표면을 포함한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 배기 가스 냉각기(260)는 도 2에 나타낸 바와 같은 유입물 분리기(274)를 더 포함한다. 상기 유입물 분리기(274)는 물 방울, 황산 방울, 및/또는 통과하는 배기 가스 내 PM과 같은 유입물의 양을 상당히 감소시킬 수 있는 소정 타입의 분리기일 것이다. 예컨대, 상기 유입물 분리기(274)는 원심 분리기, 매쉬-패드(mesh-pad) 분리기, 블레이드(blade) 분리기, 그들 조합, 또는 가스 매체로부터 액체 및/또는 고체 성분들을 분리하는데 사용된 소정 다른 공지 타입의 분리기가 될 것이다. 유입물 분리기(274)는 냉각 유닛(272)과 배기 가스 출구(266) 사이에 위치될 것이다.
배기 가스 냉각기의 다른 실시예들은 유입물 분리기를 포함하지 않을 수 있다. 대신, 각각의 분리된 유입물 분리기가 배기 가스 냉각기의 하류에 분리적으로 위치되거나, 또는 배기 가스로부터, 예컨대 배기 가스 냉각기의 배기 가스 통로 내에 배열된 냉각 유닛 내에서 이미 상당 양의 유입물이 분리되기 때문에 유입물 분리기가 필요치 않을 수 있다.
상기 배기 가스 냉각기는 액체 주입 시스템(270), 냉각 유닛(272), 및/또는 유입물 분리기(274) 아래에 배치되는 수집 섹션(276)을 더 포함한다. 상기 수집 섹션(276)은 예컨대, 홈통, 수조, 및/또는 적어도 하나의 입구를 갖춘 튜브가 되며, 예컨대 내부식성 재료로 이루어진다.
배기 가스 통로(268)는 수집 섹션(276)을 배기 가스 통로(268)와 유동적으로 연결하는 하나 또는 그 이상의 개구(275)를 포함한다.
상기 개구(275)들은 도 2에 나타낸 바와 같이 액체 주입 시스템(270) 아래 및/또는 그를 따라 위치될 것이다. 또한, 슬릿(slit)과 같은 개구가 냉각 유닛(272) 및/또는 유입물 분리기(274) 아래에 위치될 것이다.
상기 수집 섹션(276)은 수집 섹션(276) 아래에 도 2에 나타낸 화살표로 표시한 바와 같은 수집된 액체 및 PM을 배출하기 위한 배출관을 더 포함한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 다수의 분리 또는 연결된 수집 섹션들이 제공된다. 예컨대, 제1수집 섹션이 액체 주입 시스템 아래에 위치되고, 제2수집 섹션이 냉각 유닛 아래에 위치되며, 제3수집 섹션이 유입물 분리기 아래에 위치될 수 있다. 물론, 몇몇 실시예의 배기 가스 냉각기는 하나 또는 두 개의 상술한 제1, 제2, 및 제3수집 섹션만을 포함할 수 있다. 더욱이, 추가의 수집 섹션들이 다른 적절한 위치, 예컨대 배기 가스 냉각기 내에 또는 그 하류에 위치될 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 예시 실시예의 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템(361)은 배기 가스 냉각기(360), 클리너(378), 및 냉각 회로(380)를 포함한다.
상기 배기 가스 냉각기(360)는 도 2에 나타낸 배기 가스 냉각기(260)와 관련하여 설명한 바와 같이 구성될 것이다. 용이한 비교를 위해, 유사한 구성요소에는 "300" 계열의 유사한 참조부호를 붙인다. 다른 실시예의 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템은 도 2와 연관지어 기술한 바와 같은 다른 실시예의 배기 가스 냉각기를 포함한다는 것을 알아야 한다.
도 3과 관련하여, 클리너(378)는 수집 섹션(376)에 유동적으로 연결되거나, 몇몇 실시예들에서 하나 이상의 수집 섹션에 유동적으로 연결될 것이다. 특히, 클리너(378)는 배기 가스 냉각기(360)의 액체 주입 시스템(370)과 수집 섹션(376)간 유동적으로 상호 연결된다. 액체 펌프(379)는 클리너(378)의 상류 또는 하류에 유동적으로 연결된다. 액체 펌프(379)는 액체 주입 콘트롤 유닛(371)에 연결된다.
클리너(378)는 액체 주입 시스템(370)에 의해 배기 가스 통로(368)로 스프레이되거나 린스된 최초 제공된 액체로부터 PM, 황산, 및/또는 다른 성분들을 분리하도록 구성된 소정 종류의 클리너가 될 것이다. 예컨대, 클리너(378)는 액체의 물리적, 화학적, 및/또는 생물학적 정화를 위한 하나 또는 그 이상의 성분들을 포함한다. 예컨대, 상기 클리너(378)는 침전 수조, 소정 타입의 필터, 및/또는 제산 유닛(deacidification unit)을 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 배기 가스 냉각기(360)의 냉각 유닛(372)은 냉각 회로(380)에 유동적으로 연결된다. 냉각 회로(380)는 냉각 회로 콘트롤 유닛(382)에 의해 콘트롤된다.
몇몇 실시예들에 있어서, 냉각 회로(380)는 일반적으로 과급 공기 시스템, EGR 시스템, 배기 가스 후처리 시스템, 및/또는 내연기관의 하나 또는 그 이상의 냉각 유닛을 더 포함한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 냉각 회로 콘트롤 유닛(382)은 공통 콘트롤 유닛의 액체 주입 콘트롤 유닛(371)과 함께 제공된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 공통 콘트롤 유닛은 EGR 콘트롤 유닛 및/또는 엔진 콘트롤 유닛의 섹션이 될 것이다.
이하 도 4-6은 예컨대 배기 가스 냉각기의 동작 및 기능성을 기술하면서 이후 참조하기 위해, 그리고 특히 기존의 배기 가스 냉각기에 대한 차이를 나타내기 위해 기술한다.
도 4는 온도-거리에 대한 도표를 나타낸다. 그러한 온도-거리에 대한 도표에 있어서, 라인 400은 냉각 유닛을 따라 통과할 때 배기 가스의 온도를 나타낸다. 거리 Xc에서 온도 Tc는 예컨대 내부에서의 화학적 및/또는 물리적 반응으로 인해 배기 가스 퇴적물들이 냉각 유닛의 표면에 형성되는 임계 온도를 나타낸다. 도 5 및 6에 있어서, 통과하는 배기 가스의 방향이 화살표로 나타나 있다.
도 5는 주입 시스템(570) 및 냉각 유닛(572)에 따른 배기 가스 통로(568)의 개략도를 나타낸다. 용이한 비교를 위해, 앞서 이미 도 2 및 3과 관련하여 기술한 것들과 유사한 요소들에는 "500" 계열의 유사한 참조부호를 붙일 것이다.
반대로, 도 6은 기존의 냉각 유닛(600)을 갖춘 기존의 배기 가스 냉각기 내 예시의 배기 가스 통로(610)의 개략도를 나타낸다. 도 6의 기존의 냉각기는 도 2 및 3과 관련하여 상술한 바와 같은 주입 시스템을 포함하지 않는다.
상술한 바와 같이, 각각 도 5 및 6의 냉각 유닛(572 및 600)은 핀형 튜브 번들로 구성되며, 예컨대 각각 냉각 튜브(573A 및 673B)들에 의해 냉각되는 큰 냉각 표면(573 및 673)들을 제공하는 각 3개의 냉각 튜브(573A 및 673A)들 및 다수의 연합된 냉각 핀(573B 및 673B)들을 포함한다. 냉각 튜브(573A 및 673B)들 및 냉각 핀(573B 및 673B)들의 양(수)은 원하는 냉각 효율, 압력 범위, 및 온도 범위와 같은 각기 다른 양상에 따라 선택되어 채용될 것이다.
각각의 냉각 핀(573B 및 673B)들은 거리(D)로 대향의 냉각 핀으로부터 이격된다. 그러한 거리(D)는 예컨대 0.1 mm 내지 10 mm의 범위 내가 될 것이다.
이전에 기술한 바와 같이, 다른 실시예들은 비핀형 튜브 번들, 판 냉각기, 또는 배기 가스 냉각 및/또는 가스 매체 냉각에 사용된 다른 공지된 타입의 냉각 유닛들로 구성되는 냉각 유닛을 포함한다. 핀형 튜브 번들 또는 비핀형 튜브 번들의 경우, 배기 가스는 냉각 튜브를 통해 유동되거나 또는 그 냉각 튜브 주위를 유동할 것이다.
산업상 이용가능성
상기 예시 실시예의 배기 가스 냉각기의 기본적인 동작이 도 1 내지 6을 참조하여 이하 기술된다.
내연기관(10)의 통상적인 동작 동안, 연료 및 과급 공기가 연소 유닛(12)에 공급되어 연소된다. 배기 가스는 배기 가스 출구(20)를 통해 배기 가스 라인(22)을 통과한다. 그러한 배기 가스의 일부는 배기 가스 라인(22)에서 EGR 라인(32)으로 분기될 것이다.
이후 EGR 라인(22)의 배기 가스는 계속해서 HT 냉각기(38) 및 배기 가스 압축기(42)를 통과한다. 그후, 배기 가스는 배기 가스 냉각기(260)로서 구성되는 LT 냉각기(60)로 들어간다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 냉각기(260)의 냉각 유닛(272)은 배기 가스 내 증발 액의 노점의 범위 또는 그 노점 이하의 온도로 냉각 표면(573; 도 5 참조)을 통해 배기 가스를 냉각한다. 상기 증발 액은 예컨대 황산 및/또는 물이 될 것이다.
통상적으로, LT EGR 냉각기의 기존 시스템에 있어서, 3개의 영역은 온도 레벨, 막힘, 및 침전 오염물에 따라 달라질 것이다. 배기 가스는 증발 액의 노점 이상의 온도로 초기 냉각 영역에서 냉각되고, 증발 액의 노점 내 온도로 응축 시작 영역에서 냉각되며, 물의 노점 이하 온도로 말단 냉각 영역에서 냉각될 것이다. 상기 초기 냉각 영역은 상기 응축 시작 영역에 합병되고, 상기 응축 시작 영역은 상기 말단 냉각 영역에 합병될 것이다.
상기 배기 가스는 냉각 표면(673)의 초기 냉각 영역으로 냉각 유닛(672)을 들어간다. 그러한 초기 냉각 영역은 배기 가스 내 소정 증발 액의 노점 이상의 온도로 배기 가스를 냉각함으로써 특정된다. 배기 가스 내 PM은 상기 냉각 표면(673) 상의 초기 냉각 영역에 건조한 박막 필름을 형성한다. 실질적으로 배기 가스 내 증발 액이 초기 냉각 영역 내에 응축되지 않는다는 것을 알아야 한다. 상기 초기 냉각 영역에서의 건조한 박막 필름은 냉각 유닛의 냉각 효율을 약간 감소시킨다.
상기 배기 가스는 배기 가스 내 증발 액의 노점(Tc)의 범위 내 온도로 배기 가스를 냉각함으로써 특정되는 냉각 표면(673; 여기서 응축 시작 영역이라고도 부르는)의 응축 시작 영역에서 더 냉각될 것이다. 그러한 증발 액은 예컨대 물 또는 황산이 될 것이다.
그 증발 액의 노점이 도달됨에 따라, 그 증발 액은 냉각 표면(673) 및 PM과 같은 응축 핵 주위에 응축된다. 초기에, 그러한 응축 액은 냉각 표면(673)의 응축 시작 영역에 점성 및 점착성 필름을 PM과 함께 형성한다. 이러한 점성 및 점착성 필름은 PM 및 응축되는 액체를 더 끌어들인다. 동작 동안 실질적으로 성장하는 응축 시작 영역에 퇴적물들이 형성된다.
좀더 큰 응축 액 및 PM의 퇴적물들이 형성되어 부분적으로 배기 가스 통로(610)를 막고, 이에 따라 냉각 유닛에 걸쳐 압력 강하를 증가시켜, 냉각 유닛(672)의 냉각 효율을 저하시킴과 더불어 냉각 표면(673)의 부식을 야기시킬 수 있다.
예컨대, 수십 밀리미터(mm) 거리(D)의 냉각 표면(673)의 냉각 핀(673B)들의 배열은 퇴적물들의 성장을 더 촉진시킬 것이다. 도 4에 따르면, 부분적으로 막힌 냉각 유닛을 통과할 때 배기 가스의 온도를 나타내는 변곡선은 유사한 위치(X)에 라인(400)과 비교하여 감소된 음의 기울기를 갖는다.
그러한 냉각 표면(673)의 말단 냉각 영역에 있어서, 배기 가스는 물의 노점보다 상당히 낮은 온도로 냉각된다. 배기 가스 내 증발된 물은 상기 말단 냉각 영역에 상당한 양이 응축된다. 그러한 상당한 양의 응축된 물은 냉각 표면(673)의 말단 냉각 영역 내 퇴적물의 형성을 감소시킨다.
냉각 표면은 초기 냉각 영역을 포함하지 않을 수 있는데, 이는 배기 가스가 냉각 유닛으로 들어갈 때 배기 가스가 이미 그 배기 가스 내 증발 액의 노점 범위 내 온도이기 때문이라는 것을 알아야 한다.
또한, 냉각 표면이 말단 냉각 영역을 포함하지 않을 수 있는데, 이는 배기 가스가 냉각 유닛의 배기 가스 내 증발 액의 노점 범위 내 온도로만 냉각되기 때문이라는 것을 알아야 한다.
1000 ppm의 연료 황 함유량을 갖는 연소 LSMDO의 경우, 배기 가스는 황 성분을 함유할 것이다. 황산이 응축 시작 영역에 응축되어 PM과 함께 상술한 퇴적물을 형성한다. 말단 냉각 영역에 있어서, 배기 가스 내 증발된 물은 응축 가능한 양으로 응축될 것이다. 응축 가능한 양의 응축된 물은 냉각 표면의 말단 냉각 영역 내 퇴적물의 형성을 감소시킨다.
거의 황을 함유하지 않은 다른 연료들 또한 냉각 표면의 응축 시작 영역에 퇴적물을 형성한다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 배기 가스는 냉각 표면의 응축 시작 영역에서 물의 노점 범위 내 온도로 냉각될 것이다. 작은 양의 물이 응축되어 PM과 함께 퇴적물을 형성한다. 배기 가스가 물의 노점보다 상당히 작은 온도로 냉각되는 냉각 표면의 말단 냉각 영역에 있어서, 응축된 물의 양이 퇴적물의 형성을 충분히 감소시킨다.
만약 배기 가스가 이 배기 가스 내 증발 액의 노점 범위 내 온도로 냉각되면 상술한 효과들이 냉각 유닛에서 일어난다는 것을 알 수 있을 것이다.
또한, 배기 가스 내 증발 액의 노점이 압력 레벨, 연료 공기 비율, 연료 조성, 예컨대 연료 황 함유량과 같은 많은 요인들에 좌우된다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 황산에 대한 노점은 6 바(bar)의 절대 압력, 1.8의 공기-연료 비율, 1000 ppm의 연료 황 함유량, 및 5 %의 SO2부터 SO3까지의 변형률에서 약 140℃가 될 것이다. 일반적으로, 황산에 대한 노점의 범위는 100℃ 내지 140℃가 될 것이다.
배기 가스 통로에 설치된 액체 주입 시스템은 냉각 표면 상에 퇴적물의 성장을 포함하는 상술한 효과를 감소시킨다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 배기 가스 냉각기(260)의 액체 주입 시스템(270)은 배기 가스 통로(268)에 물과 같은 액체를 제공한다. 배기 가스는 배기 가스 입구(264)에서 배기 가스 출구(266)로 배기 가스 통로(268)를 통과한다. 이에 따라, 배기 가스는 배기 가스 통로(268) 내에서 액체 주입 시스템(270)으로부터의 액체와 혼합되어 혼합 냉각 유닛(272)으로 통과한다.
적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A)는 냉각 유닛(272)으로 이송되는 배기 가스로 액체를 스프레이한다. 그러한 제공된 액체는 냉각 유닛의 냉각 표면(573)과 상호작용함으로써, 청정함을 유지 및/또는 냉각 표면(573)을 클리닝한다. 특히, 액체는 예컨대 배기 가스가 이 배기 가스 내 증발 액의 노점 부근의 온도로 냉각되는 냉각 유닛(272)의 응축 시작 영역으로 액체 상(liquid phase)으로 이송된다. 그러한 응축 시작 영역은 도 4 내지 6에 가장 잘 나타나 있으며, 온도 Tc에서 위치 Xc의 범위 내가 될 것이다.
특히 도 5에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(570A)에 의해 스프레이된 액체는 도 6에 따라 기존의 시스템에 대해 기술한 바와 같이 초기 냉각 영역에서의 필름의 형성 및 응축 시작 영역에서의 퇴적물의 형성을 상당히 감소시킨다. 특히, 적어도 다소의 제공된 액체는, 냉각 표면(573) 상의 예컨대 초기 냉각 영역, 응축 시작 영역, 및/또는 말단 냉각 영역에 액체 상으로 충돌하고, 흩뜨러져, 분해되며, 그리고/또 필름의 입자들과 퇴적물들을 통합할 것이다. 그러한 액체는 도 2에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이 배기 가스로부터 응축 액의 입자들과 PM을 개구(275)들을 통해 냉각 표면(573)으로부터 적어도 하나의 수집 섹션(276)으로 멀리 이송할 것이다. 이에 따라, 그러한 제공된 액체가 배기 가스 통로(568)를 따라 통과하는 배기 가스에 의해 이송됨에 따라 상기 제공된 액체는 청정함을 유지하며 그리고/또 냉각 표면(573)을 클리닝한다.
일 예로서, 물이 액체 주입 시스템(570)에 의해 액체로서 제공된다. 그러한 제공된 물이 스프레이되어 물 방울(584)을 형성한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 액체 주입 콘트롤 유닛(371)은 액체 주입 시스템(370) 및/또는 연합된 액체 펌프(379)의 동작을 조절한다. 예컨대, 액체 주입 콘트롤 유닛(371)은 연속 및/또는 불연속(예컨대, 펄스화된) 동작 모드로 액체 주입 시스템(370)의 동작을 조절하도록 구성된다. 추가로 또는 대안으로, 액체 주입 콘트롤 유닛(371)은 연료 타입, 연료의 황 함유량, 공기-연료 비율, 시간 간격, 배기 가스 냉각기를 통한 체적 유량, 배기 가스 냉각기에 걸친 압력 강하, 배기 가스 냉각기 상류의 압력, 및 배기 가스 냉각기 하류의 압력과 같은 하나 또는 그 이상의 콘트롤 파라미터들에 따라 액체 주입 시스템(370)의 동작을 조절하도록 구성된다. 따라서, EGR 라인의 이웃하는 요소들 내에 또는 배기 가스 냉각기에 각각의 센서들이 제공된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 액체 주입 콘트롤 유닛은 EGR 콘트롤 유닛 및/또는 엔진 콘트롤 유닛 및/또는 냉각 회로 콘트롤 유닛(382)이 될 것이다.
몇몇 실시예들에 있어서, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A')는 도 2에 나타낸 바와 같이 냉각 유닛(272)을 따라 위치된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 이들 액체 스프레이 출구(270A')는 배기 가스가 황산과 같은 배기 가스 내 증발 액의 노점 범위 내의 온도로 냉각되는 응축 시작 영역 근처에 위치된다. 이러한 응축 시작 영역은 도 5 및 6에서 가장 잘 나타나 있으며, 온도 Tc에서 위치 Xc의 범위 내가 될 것이다. 추가로 그리고 도 2에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 다른 액체 스프레이 출구(270B)가 배기 가스 통로(268)에 액체를 더 제공한다. 특히, PM은 적어도 하나의 다른 액체 스프레이 출구(270B)에 의해 제공된 액체 의해 배기 가스로부터 씻겨진다.
일반적으로, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A) 및 적어도 하나의 다른 액체 스프레이 출구(270B)의 제공된 액체는 배기 가스 냉각기(360)를 따라 통과되는 배기 가스 내의 PM의 양을 감소시킨다.
수집 섹션(276)은 액체 주입 시스템(270)으로부터 제공된 액체, 배기 가스의 응축 액, 및 그 액체 내의 PM을 수집한다.
도 3과 관련하여, 적어도 하나의 수집 섹션(376) 내의 수집된 액체 및 PM은 PM, 황산, 및 다른 성분들로부터 액체를 클리닝하기 위해 클리너(378)로 진행된다. 상기 클리너(378)는 재사용을 위해 액체 펌프(379)를 통해 액체 주입 시스템(370)으로 클리닝된 액체를 제공한다. 액체 주입 콘트롤 유닛(371)은 액체의 유동을 액체 주입 시스템(370)으로 조절하기 위해 액체 펌프(379)를 콘트롤한다.
냉각 유닛(372)은 냉각 회로(380)에 연결된다. 상기 냉각 회로(380)는 냉각제를 냉각 유닛(372)에 제공한다. 냉각 회로 콘트롤 유닛(382)은 냉각 유닛(372)을 통과하는 배기 가스가 원하는 온도로 냉각되도록 냉각 유닛(372)에 제공된 냉각제의 냉각제 유량 및/또는 냉각제 온도를 설정하도록 구성된다. 이러한 온도는 배기 가스 내 증발 액의 노점 이하가 되며, 적어도 140℃, 100℃, 80℃, 50℃, 45℃, 40℃, 또는 35℃가 된다. 몇몇 실시예에 있어서, 그러한 냉각 회로 콘트롤 유닛은 EGR 콘트롤 유닛 및/또는 엔진 콘트롤 유닛 및/또는 액체 주입 콘트롤 유닛(371)의 섹션이 될 것이다.
유입물 분리기(374)는 배기 가스 통로(362)에 설치된다. 그러한 유입물 분리기(374)는 내연기관(10; 도 1 참조)의 공기 흡입구(16)로 배기 가스를 진행시키기 전에 배기 가스 냉각기(360)를 통과하는 배기 가스에 남겨진 유입물을 제거한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 배기 가스 냉각기(360)를 떠나는 배기 가스는 공기 흡입구(16)의 과급 공기 온도와 유사한 온도, 예컨대 45℃를 갖는다.
상술한 배기 가스 냉각기는 EGR, 후처리, 및/또는 배기 가스 내 증발 액의 노점 내의 온도로 배기 가스를 냉각하는 배기 가스 냉각기를 포함하는 다른 애플리케이션에 사용된다는 것을 알아야 한다.
비록 본 발명의 그러한 바람직한 실시예들이 본원에 기술되었을 지라도, 이하 청구항의 범위로부터 벗어나지 않는 활용 및 변형이 포함될 수 있다.
구성요소 리스트
명칭: 배기 가스 냉각기
10 내연기관, 12 연소 유닛,
14 연소실, 16 공기 흡입,
18 공기 흡입 시스템, 20 배기 가스 출구,
22 배기 가스 라인, 24 배기 가스 시스템,
30 EGR 시스템, 32 EGR 라인,
34 밸브, 36 EGR 라인,
38 HT 냉각기, 40 EGR 라인,
42 배기 가스 압축기, 44 LT 냉각기/배기 가스 냉각기,
260 배기 가스 냉각기, 262 냉각기 하우징,
264 배기 가스 입구, 266 배기 가스 출구,
268 배기 가스 통로, 270 액체 주입 시스템,
270' 액체 주입 시스템, 270A 액체 스프레이 출구,
270A' 액체 스프레이 출구, 270B 액체 스프레이 출구,
272 냉각 유닛, 274 유입물 분리기,
275 개구, 276 수집 섹션,
360 배기 가스 냉각기, 361 폐쇄 루프 배기 가스 시스템,
362 냉각기 하우징, 364 배기 가스 입구,
366 배기 가스 출구, 368 배기 가스 통로,
370 액체 주입 시스템, 371 액체 주입 콘트롤 유닛,
372 냉각 유닛, 373 냉각 표면,
374 유입물 분리기, 376 수집 섹션,
378 클리너, 379 액체 펌프,
380 냉각 회로, 382 냉각 회로 콘트롤 유닛,
400 라인, 568 배기 가스 통로,
570 액체 주입 시스템, 570A 액체 스프레이 출구,
572 냉각 유닛, 573 냉각 표면,
573A 냉각 튜브, 573B 냉각 핀(Cooling fin),
584 물 방울, 668 배기 가스 통로,
672 냉각 유닛, 673 냉각 표면,
673A 냉각 튜브, 673B 냉각 핀.

Claims (15)

  1. 내연기관(10)의 배기 가스를 냉각하기 위한 배기 가스 냉각기(60, 260, 360)로서,
    상기 배기 가스 냉각기(60, 260, 360)는:
    배기 가스 입구(264, 364)와 배기 가스 출구(266, 366)간 확장하는 배기 가스 통로(268, 368, 568)를 형성하는 상기 배기 가스 입구(264, 364) 및 배기 가스 출구(266, 366)를 갖춘 냉각기 하우징(262, 362);
    배기 가스 내 증발 액의 노점 범위 내 온도로 배기 가스가 냉각되는 응축 시작 영역을 포함하는 상기 배기 가스를 냉각하기 위한 냉각 표면(573)이 배기 가스 통로 (268, 368, 568)에 설치된 냉각 유닛(272, 372, 572); 및
    내연기관(10)의 동작 동안, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A, 570A)로부터 스프레이된 적어도 다소의 액체가 응축 시작 영역으로 이송되도록 구성되고 배기 가스 통로(268, 368, 568)에 설치된 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A, 570A)를 포함하는 액체 주입 시스템(270, 370, 570)을 포함하는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  2. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A, 570A)가 응축 시작 영역 상류 및/또는 응축 시작 영역을 따라 배기 가스 통로(268, 368, 568)에 설치되며,
    냉각 표면(573)은 배기 가스 내 증발 액의 노점 이상의 온도로 배기 가스가 냉각되는 초기 냉각 영역을 더 포함하고, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A, 570A)가 초기 냉각 영역 상류 및/또는 초기 냉각 영역을 따라 배기 가스 통로(268, 368, 568)에 설치되며, 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A, 57A)로부터 스프레이된 적어도 다소의 액체가 초기 냉각 영역으로 이송되는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    액체 스프레이 출구(270A, 570A)의 적어도 하나가 냉각 표면(573) 상에 액체를 스프레이하도록 구성되는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    연속 및/또는 불연속 동작 모드로 액체 주입 시스템(270, 370, 570)의 동작을 조절하도록, 그리고/또 연료 타입, 연료의 황 함유량, 공기-연료 비율, 시간 간격, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360)에 걸친 압력 강하, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360)를 통한 체적 유량, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360) 상류의 압력, 및 배기 가스 냉각기(60, 260, 360) 하류의 압력을 포함하는 파라미터들의 그룹으로부터 선택된 콘트롤 파라미터에 따라 액체 주입 시스템(270, 370, 570)에 의해 주입된 액체의 양을 조절하도록 구성된 액체 주입 콘트롤 유닛(371)을 더 포함하는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A, 570A)는 액체가 초기 냉각 영역 및/또는 응축 시작 영역으로 액체 상으로 이송되는 온도 및/또는 방울 크기로 액체를 제공하도록 구성되며,
    액체 주입 콘트롤 유닛(371)은 액체의 유량 및/또는 액체의 온도를 조절하도록 구성되는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 주입 시스템(270, 370, 570)은 적어도 하나의 액체 스프레이 출구(270A, 570A)의 상류에 위치되고, 배기 가스로부터 입자상 물질을 제거하기 위해 내연기관(10)의 동작 동안 배기 가스 통로(268, 368, 568) 내로 액체를 스프레이하도록 구성된 적어도 하나의 다른 액체 스프레이 출구(270B)를 더 포함하는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 유닛(272, 372, 572)은 핀형 튜브 번들(finned tube bundle)로서 구성되고, 냉각 표면(573)은 다수의 이격된 대향 핀(573B; fin)들 및 적어도 하나의 냉각 튜브(573A)에 의해 형성되는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 유닛(272, 372, 572) 하류의 배기 가스 통로(268, 368, 568)에 설치된 유입물 분리기(274, 374)를 더 포함하는, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    노점은 배기 가스에서 증발되는 물 및/또는 황산의 노점인, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360).
  10. 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템(361)으로서,
    청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 냉각기(60, 260, 360);
    액체 주입 시스템(270, 370, 570), 냉각 유닛(272, 372, 572), 및/또는 유입물 분리기(274, 374) 아래 장착 방향에 배치된 적어도 하나의 액체 수집 섹션(276, 376); 및
    적어도 하나의 수집 섹션(276, 376)과 액체 주입 시스템(270, 370, 570)간 유동적으로 상호 연결된 클리너(378)를 포함하는, 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템(361).
  11. 청구항 10에 있어서,
    냉각 유닛(272, 372, 572)에 냉각제를 제공하기 위한 냉각 회로(380); 및
    냉각 회로 콘트롤 유닛(382)을 더 포함하며,
    냉각 유닛(272, 372, 572)을 통과하는 배기 가스가 적어도 140℃, 100℃, 80℃, 50℃, 45℃, 40℃, 또는 35℃로 냉각되도록 냉각제 온도 및/또는 냉각제 유량을 설정하도록 구성되고,
    냉각 유닛을 통과하는 배기 가스가 황산 및/또는 물과 같은 배기 가스 내 증발 액의 노점의 범위 내 온도 또는 그 노점 이하의 온도로 냉각되도록 냉각제 온도 및/또는 냉각제 유량을 설정하도록 구성되는, 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템(361).
  12. 내연기관(10)으로서,
    하나 또는 그 이상의 실린더 및 연합된 연소실(14)들을 구비한 연소 유닛(12); 및
    청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 냉각기(60, 260, 360) 및/또는 청구항 10 또는 11에 따른 폐쇄 루프 배기 가스 냉각 시스템(361)을 구비한 배기 가스 재순환 시스템(30)을 포함하는, 내연기관(10).
  13. 냉각 표면(573)을 갖춘, 배기 가스 냉각기(60, 260, 360)의 냉각 유닛(272, 372, 572)의 막힘을 감소시키기 위한 방법으로서,
    냉각 표면(573)을 통해 황산 및/또는 물과 같은 배기 가스 내 증발 액의 노점의 범위 내로 배기 가스 스트림의 배기 가스를 냉각하는 한편, 냉각 표면(573)과 액체의 상호작용에 의해 냉각 표면(573)이 클리닝되며 그리고/또 청정함이 유지되도록 배기 가스 스트림에 액체를 제공하는 단계를 포함하는, 냉각 유닛(272, 372, 572)의 막힘 감소 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    액체가 냉각 유닛(272, 372, 572)의 냉각 표면(573)의 응축 시작 영역 상에 액체 상으로 스프레이되는, 냉각 유닛(272, 372, 572)의 막힘 감소 방법.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    입자상 물질이 있는 제공된 액체를 수집하는 단계;
    상기 액체를 클리닝하는 단계; 및
    상기 클리닝된 액체를 배기 가스 스트림으로 제공되도록 리턴하는 단계를 더 포함하는, 냉각 유닛(272, 372, 572)의 막힘 감소 방법.
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