KR20150044693A - 엔진 시스템용 에어리시버 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버는, 일측에는 EGR라인과 연통되어 EGR가스가 유입되는 EGR가스 유입홀이 형성되고, 타측에는 흡기라인과 연통되어 공기가 유입되는 공기 유입홀이 형성되며, EGR가스와 공기의 혼합가스가 엔진으로 유입되도록 개구되는 흡기홀이 형성되는 연통부: 및 상기 연통부의 내부를 일측에서 타측방향으로 가로지르며, 상기 EGR가스 유입홀에서 멀어질수록 점차 커지는 복수의 EGR흡기홀이 형성되는 EGR배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엔진 시스템용 에어리시버는, EGR가스와 공기의 배분이 균일해지도록 하여, 복수의 실린더 각각에 공급되는 EGR가스와 공기의 혼합비율이 균일해질 수 있어, 출력감소를 최소로 하면서 최고연소온도를 낮출 수 있는 동일한 혼합비율로 각각의 실린더에 EGR가스와 공기의 혼합물이 제공될 수 있다.

Description

엔진 시스템용 에어리시버{air receiver assembly for engine system}

본 발명은 엔진 시스템용 에어리시버에 관한 것이다.

디젤엔진 시스템(이하 엔진 시스템)은 연소실에 유입된 공기를 고온 고압으로 압축하고 보다 큰 압력의 연료를 분사 및 미립화시켜 점화시킨 후 배기가스를 방출한다. 이때, 엔진 시스템은 연료의 효율을 상승시키기 위하여, 공기를 미리 압축하여 연소실에 공급한다. 이를 위해, 엔진 시스템에서 배출되는 배기가스 압력을 이용해 공기를 압축해 주입하는 과급기(Turbo Charger)가 엔진 시스템에 연결된다. 여기서, 엔진 시스템은 고온에서 공기와 연료의 연소가 일어나게 되므로 유해물질인 질소산화물이 다량으로 배출된다.

그러나, 환경문제에 대한 규제에 의해, 유해물질을 제거할 필요가 있다. 따라서, 엔진 시스템의 배기가스를 다시 흡기 쪽으로 재순환시켜 연소시의 배기가스 내에 존재하는 유해물질을 저감시키기도 한다.

여기서, 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 어셈블리가 엔진 시스템에 연결되어, 배기가스의 일부를 흡입공기에 공급함으로써, 연소실 온도와 압력을 떨어뜨려 질소산화물의 생성을 억제할 수 있다.

한편, 엔진 시스템의 실린더로 공기를 유입시키기 위한 흡기통로가 에어리시버와 연통되는데, 에어리시버로 유입되는 공기와 EGR가스는 에어리시버 내부에서 혼합되어 실린더의 연소실로 공급된다. 공기와 EGR가스 각각이 흡기라인과 EGR라인을 통해 유입되는데, 공기가 유입되는 입구와 EGR가스가 유입되는 입구가, 에어리시버에 각각이 형성된다. 이하 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 일반적인 엔진 시스템용 에어리시버를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 에어리시버(1)는 연통부(11)를 포함하고, 연통부(11)에는 EGR가스 유입홀(12), 공기 유입홀(도시하지 않음)이 형성된다.

일반적인 에어리시버(1)는 EGR가스와 공기가 서로 반대편에서 공급되어 연통부(11) 내에서 혼합되어 흡기홀(13)을 통해 실린더의 연소실(도시하지 않음)로 공급된다. 하지만, EGR가스는 EGR가스 유입홀(12)로부터, 공기는 공기 유입홀로부터 멀어질수록 속도가 감소되고 이동량이 줄어들게 된다.

이에 따라, EGR가스 유입홀(12)에 근접할수록 공기의 비율이 줄어들고, 공기 유입홀에 근접할수록 EGR가스의 비율이 줄어들어, EGR 가스 유로 및 배분 형태의 불균일을 가져올 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 EGR가스와 공기의 배분이 균일해지도록 하는 엔진 시스템용 에어리시버를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버는, 일측에는 EGR라인과 연통되어 EGR가스가 유입되는 EGR가스 유입홀이 형성되고, 타측에는 흡기라인과 연통되어 공기가 유입되는 공기 유입홀이 형성되며, EGR가스와 공기의 혼합가스가 엔진으로 유입되도록 개구되는 흡기홀이 형성되는 연통부: 및 상기 연통부의 내부를 일측에서 타측방향으로 가로지르며, 상기 EGR가스 유입홀에서 멀어질수록 점차 커지는 복수의 EGR흡기홀이 형성되는 EGR배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 EGR배출관의 일측은 상기 EGR가스 유입홀과 연통되고, 상기 EGR배출관의 타측은 상기 공기 유입홀에 인접하여 상기 연통부와 이격되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 EGR흡기홀은, 기 EGR배출관의 둘레를 따라 서로 이격되게 복수로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 EGR배출관은, 상기 EGR흡기홀의 둘레에 외측으로 마련되는 안내부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안내부재는, 공기의 흐름방향으로 절곡되거나 휘어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 엔진 시스템용 에어리시버는, EGR가스와 공기의 배분이 균일해지도록 하여, 복수의 실린더 각각에 공급되는 EGR가스와 공기의 혼합비율이 균일해질 수 있어, 출력감소를 최소로 하면서 최고연소온도를 낮출 수 있는 동일한 혼합비율로 각각의 실린더에 EGR가스와 공기의 혼합물이 제공될 수 있다.

도 1은 일반적인 엔진 시스템용 에어리시버를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버가 구비되는 엔진 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버를 개념적으로 도시한 도면이다.

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버가 구비되는 엔진 시스템을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버(100)가 구비되는 엔진 시스템(50)은 엔진(51), 터빈(52), 압축기(53), 세척기(54), EGR쿨러(55) 및 블로어(56)를 포함한다.

엔진(51) 내부로 연료가 주입된 후에 배기가스는 엔진(51)에서 연소되어 배출되고, 배출된 배기가스가 터빈(52)과 압축기(53)를 구동하도록 배기라인(51A)을 거쳐 터빈(52)으로 도입된다. 여기서, 엔진(51)은 배기가스를 배출하는 배기라인(51A)과 공기가 유입되는 흡기라인(53B)을 포함한다. 게다가, 엔진(51)은 배기라인(51A)에서 분기되어 엔진(51)으로 배기가스를 공급하는 EGR라인(51C)과, 배기라인(51A)과 흡기라인(53B)을 연통시키는 바이패스라인(51D)을 더 포함한다.

터빈(52)은 배기라인(51A) 상에 구비되어, 배기라인(51A)으로부터 배기가스를 공급받는다. 그리고 터빈(52)은 공급받은 배기가스에 의해 구동된다. 이는, 엔진(51)에서 연소된 배기가스가 터빈(52)으로 유입되어, 배기가스가 가지는 에너지에 의해, 터빈(52) 내에 자유롭게 지지된 터빈(52)의 휠이 회전됨으로써 이루어지는 것이다. 이때, 터빈(52)에 내장된 휠의 회전 토크는, 압축기(53)의 휠로 전달된다.

압축기(53)는 흡기라인(53B) 상에 구비되며, 터빈(52)과 축(52A)으로 연결되어, 터빈(52)의 구동력이 압축기(53)로 전달되어 구동될 수 있다. 압축기(53)에 내장된 휠의 회전에 의해서 유입된 공기가 압축될 수 있다.

EGR라인(51C) 상에는 세척기(54), EGR쿨러(55), 블로어(56)가 직렬로 구비될 수 있다. 세척기(54)는 엔진(51)에서 배출되는 배기가스에 포함된 황산화물이나 매연을 액체를 사용해서 씻어 제거할 수 있다. EGR쿨러(55)는 세척기(54)의 하류에 구비되어, 세척기(54)를 거친 배기가스를 냉각시킨다. 이러한, EGR쿨러(55)는 블로어(56)의 손상을 방지할 수 있도록, 예를 들어 30℃ 내지 40℃의 분포로 배기가스의 온도를 낮춘다. 블로어(56)는 EGR쿨러(55)의 하류에 구비되어, EGR쿨러(55)를 경유하는 배기가스를 엔진(51)으로 강제 유입시킨다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 에어리시버(100)는, 연통부(110) 및 EGR배출관(120)을 포함한다.

연통부(110)는 공기와 EGR가스가 합류되어 배출될 수 있도록 공간이 형성되는 구성으로서, 일측에 EGR가스 유입홀(111)이 형성되고, 타측에 공기 유입홀(112)이 형성되며, EGR가스 유입홀(111)과 공기 유입홀(112)의 상부에 흡기홀(113)이 형성될 수 있다.

본 실시예는 EGR가스 유입홀(111)이 EGR라인(51C)과 연통되어 EGR가스가 유입되고, 공기 유입홀(112)이 흡기라인(53B)과 연통되어 공기가 유입되고, 흡기홀(113)에는 흡기포트(도시하지 않음)가 마련되어 혼합된 가스가 엔진(51)으로 공급되도록 한다. 이때, 흡기포트 또는 흡기홀(113)에는 타이밍에 따라 다수의 흡기홀(113) 중 일부가 번갈아 가며 개폐될 수 있도록 밸브 등의 개폐부재(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 이에 따라, 복수의 실린더로 서로 교체되게 혼합된 가스가 공급되도록 할 수 있다.

여기서, EGR라인(51C)은 엔진(51)으로부터 배기가스가 배출되어 일부 회수되도록 배기라인(51A)에서 흡기라인(53B) 까지 연결된다. 본 실시예의 EGR라인(51C)은 일단이 배기라인(51A) 상에서 바이패스라인(51D)의 상류에 마련되고, 타단이 흡기라인(53B) 상에서 바이패스라인(51D)의 하류에 마련될 수 있다. 이에 따라, 공기는 EGR라인(51C)이 합류되기 이전에 흡기라인(53B)으로부터 바이패스라인(51D)으로 유입될 수 있다.

배기가스가 EGR라인(51C)을 통해 압축기(53)를 경유하여 엔진(110)으로 공급되는 공기와 합류됨으로써, 출력감소를 최소로 하면서 최고연소온도를 낮추어 질소산화물의 배출량 감소시킨다. 이는, 실린더(도시하지 않음)에 유입되는 공기에 배기가스를 혼입하면, 산소농도가 낮아져 연소온도가 떨어져서 질소산화물의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.

게다가, EGR라인(51C)상에는 EGR밸브(부호 도시하지 않음)가 마련되어, EGR라인(51C)을 통해 배기가스가 재순환되도록 배기가스의 유량을 조절하며, EGR밸브(131)는 EGR라인(51C)을 통해 배기가스가 재순환될 경우 개방될 수 있다.

본 실시예에서 연통부(110)는 EGR가스 유입홀(111)과 공기 유입홀(112)을 통해 각각 공급된 EGR가스와 공기가 혼합되며, 혼합된 가스는 흡기홀(113)을 통해 실린더로 공급된다. 예를 들어, 흡기홀(113)은 EGR배출관(120)의 상부에 형성되고, EGR가스 유입홀(111)은 EGR배출관(120)에 연통하여 형성될 수 있다.

EGR배출관(120)은 EGR가스 유입홀(111)에서 근접하거나 멀어지더라도, EGR가스 유입홀(111)에서 공급되는 EGR가스가 연통부(110) 내에서 EGR배출관(120)을 통해 EGR배출관(120) 내부에서 외부로 공급되는 양의 차가 커지는 것을 방지한다.

이러한, EGR배출관(120)은 연통부(110)의 내부를 구획하도록, 연통부(110)의 내부를 일측에서 타측방향으로 가로지르게 마련되며, EGR배출관(120)은 연통부(110)의 중심부를 수평하게 가로지를 수 있다. 본 실시예의 EGR배출관(120)의 일측은 EGR가스 유입홀(111)과 연통되어 EGR가스가 EGR배출관(120)에서 배출되어 연통부(110)의 내부에서 공기와 혼합된다.

여기서, EGR배출관(120)은 EGR가스 유입홀(111)에서 멀어질수록 점차 커지는 복수의 EGR흡기홀(121)이 형성되며, EGR흡기홀(121)은 EGR배출관(120)의 원둘레를 따라 서로 이격되게 복수로 이루어질 수 있다. 이때, EGR흡기홀(121)은 상하 동일선 상에서 동일한 지름의 홀로 마련될 수 있다.

이때, 크기가 다른 EGR흡기홀(121)에 의해 EGR가스 유입홀(111)에서 멀어질수록 EGR가스의 속도가 감소하여도, EGR흡기홀(121)의 크기가 점차 커져 분출되는 EGR가스 양의 차이가 EGR가스 유입홀(111)에서 근접하거나 멀어지더라도 줄어들 수 있다.

게다가, 도 3의 참조부호 122와 같이, EGR배출관(120)의 타측은 공기 유입홀(112)에 인접하여 연통부(110)와 이격되게 형성될 수 있어, 연통부(110)의 내부인 EGR배출관(120)의 외부에서 EGR가스와 공기가 혼합될 수도 있다.

뿐만 아니라, EGR배출관(120)은 EGR흡기홀(121)의 둘레에 외측으로 마련되는 안내부재(123)를 포함할 수 있다. 안내부재(123)는 공기의 흐름방향으로 절곡되거나 휘어질 수 있다. 이러한, 안내부재(123)는 공기 흐름을 일방향으로 유도하여 공기가 공기 유입홀(112)에서 멀어져도 원활히 흐르도록 하여, EGR배출관(120)에서 배출되는 EGR가스와 공기의 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 안내부재(123)의 끝단이 공기에 의해 흔들릴 수 있으며, 공기에 의해 흔들리는 안내부재(123)는 EGR가스와 공기를 섞어줌으로써, 이들의 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, EGR가스와 공기의 배분이 균일해지도록 하여, 복수의 실린더 각각에 공급되는 EGR가스와 공기의 혼합비율이 균일해질 수 있어, 출력감소를 최소로 하면서 최고연소온도를 낮출 수 있는 동일한 혼합비율로 각각의 실린더에 EGR가스와 공기의 혼합물이 제공될 수 있다.

1,100: 에어리시버 11,110: 연통부
12,111 : EGR가스 유입홀 112: 공기 유입홀
13,113: 흡기홀 50: 엔진 시스템
51: 엔진 51A: 배기라인
51C: EGR라인 51D: 바이패스라인
52: 터빈 52A: 축
53: 압축기 53B: 흡기라인
54: 세척기 55: EGR쿨러
56: 블로어 120: EGR배출관
121: EGR흡기홀 123: 안내부재

Claims (5)

1. 일측에는 EGR라인과 연통되어 EGR가스가 유입되는 EGR가스 유입홀이 형성되고, 타측에는 흡기라인과 연통되어 공기가 유입되는 공기 유입홀이 형성되며, EGR가스와 공기의 혼합가스가 엔진으로 유입되도록 개구되는 흡기홀이 형성되는 연통부: 및
   상기 연통부의 내부를 일측에서 타측방향으로 가로지르며, 상기 EGR가스 유입홀에서 멀어질수록 점차 커지는 복수의 EGR흡기홀이 형성되는 EGR배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템용 에어리시버.
2. 제1항에 있어서,
   상기 EGR배출관의 일측은 상기 EGR가스 유입홀과 연통되고,
   상기 EGR배출관의 타측은 상기 공기 유입홀에 인접하여 상기 연통부와 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템용 에어리시버.
3. 제1항에 있어서, 상기 EGR흡기홀은,
   상기 EGR배출관의 둘레를 따라 서로 이격되게 복수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템용 에어리시버.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 EGR배출관은,
   상기 EGR흡기홀의 둘레에 외측으로 마련되는 안내부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템용 에어리시버.
5. 제4항에 있어서, 상기 안내부재는,
   공기의 흐름방향으로 절곡되거나 휘어지는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템용 에어리시버.

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