KR100369148B1 - 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치 - Google Patents
디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치 Download PDFInfo
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Abstract
엔진 냉각수가 아닌 별도의 냉각회로를 통하여 미연소 배기가스의 냉각 효율을 개선하여 흡기장치로 공급함으로서, 엔진 연비 및 배기가스 저감 효과를 극대화시키는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치를 제공할 목적으로,
디젤 엔진의 연소 후, 배출 통로로 배출되는 배기가스의 미연소 산소량에 따라 EGR 통로를 통하여 배기가스의 일부를 냉각시켜 흡기 통로 측으로 환원시키는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치에서,
상기 EGR 통로 상의 EGR 쿨러에 공급하기 위한 냉각수를 별도로 구성되는 EGR 냉각수단에 의해 공급하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 냉각수가 아닌 별도의 냉각회로를 통하여 미연소 배기가스의 냉각 효율을 개선하여 흡기장치로 공급하는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 디젤 엔진은 실린더 안에 공기만을 흡입, 압축하여 공기의 온도가 높아졌을 때, 연료를 무화 상태의 입자로 고압 분사함으로서, 이 분사 연료가 공기의 압축열에 의하여 자기 착화되어 연소된다.
이러한 디젤 엔진은 피스톤-크랭크샤프트 기구로 된 엔진 본체와 이에 부속된 윤활, 냉각, 연료, 흡배기, 전기장치 등으로 이루어져 있고, 특히 가솔린엔진에 사용되는 전기 점화장치 대신에 연료 분사장치가 사용된다.
그리고 디젤 엔진은 엔진 회전수에 따라서 공기가 항상 과잉 공급되고 있다. 특히, 저부하 쪽에서는 공기 과잉율이 크므로 다량의 질소 산화물이 배출된다.
그러나, 최근에는 환경문제에 대한 심각성이 날로 증대되어 자동차에 의한 유해 성분의 규제 법규가 강화되는 추세로, 배기가스를 다시 흡기쪽으로 재순환시켜서 연소시의 배기가스 내에 존재하는 산소의 함유량을 저감시키는 것에 의해 질소 산화물의 배출량을 저감시키는 배기가스 재순환 장치(이하, EGR장치라 칭함.)의 사용이 급증되는 추세이다.
도 3은 이러한 종래의 EGR 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 디젤엔진용 EGR 장치는 엔진룸 내측에 설치되어 흡입 공기를 정화하는 에어 클리너(101)가 흡기 통로(103)와 연결되고, 상기한 흡기 통로(103)는 흡기 매니폴드(105)를 통해하여 연소실(107)과 연결되어 있고, 그 연소실(107)은 연소된 배기가스가 배출되는 배기 통로(109)와 연결된다.
이때, 그 배기 통로(109)에는 EGR 통로(111)가 분기되어 있고, 그 EGR 통로(111)는 다시 상기한 흡기 통로(103)에 연결된다.
상기 EGR 통로(111) 내에는 엔진의 상태에 따라 선택적으로 그 EGR 통로(111)를 개폐하는 EGR 밸브(113)와 냉각수 펌프(117)로부터 공급되는 엔진의 냉각수를 이용하여 배기가스를 냉각하는 EGR 쿨러(115)가 설치된다.
상기한 EGR 밸브(113)은 그 EGR 밸브(113)의 개폐 시기를 결정하는 ECU(미도시)와 연결되고, 그 ECU는 미도시된 수온 감지센서, 엔진 회전수 감지센서, 스로틀 밸브 개방 감지센서 등과 연결되어 상기 EGR 밸브(113)의 개폐시기들을 결정하는 신호를 인가 받게된다.
그리고 상기 EGR 쿨러(115)는 엔진 오일펌프(119)로부터 공급되는 엔진 오일을 상기 배기가스와 함께 냉각시키도록 라인을 구성하여 이루어진다.
따라서, 연소실(107)의 작동에 의해 연소된 배기가스는 일부는 배기 통로(109)를 통해 배출되고, 나머지는 EGR 통로(111)로 유입된다.
이때, 그 EGR 통로(111)내에 위치한 EGR 밸브(113)는 상기한 ECU의 전기적 신호에 따라 개방된다.
이는 수온감지센서, 엔진 회전수 감지센서, 스로틀 밸브 개방 감지센서 등의 감지값을 인가받은 ECU가 미리 설정된 설정값과 감지값을 비교 연산하여 연소실(107) 내의 공기 함유량이 많다고 판정하면 전기적 신호를 보내어 EGR 밸브(113)를 개방시키는 것이다.
이에 따라, 그 EGR 밸브(113)가 개방되어 미연소 산소를 다량 함유하는 배기가스는 흡기 통로(103) 내로 재순환된다.
또한, 반대로 상기한 ECU가 배기가스의 미연소 산소 함유량이 미소하다고 판정되면 EGR 밸브(113)를 폐쇄하여 배기가스는 모두 배기 통로(109) 측으로 배출되는 것이다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 배기가스 재순환 장치에서 상기 EGR 쿨러는 엔진을 냉각시킨 고온의 엔진 냉각수를 통하여 엔진 오일과 배기가스를 동시에 냉각하여야 하기 때문에, 충분한 냉각 효율을 갖기 위해서는 그 사이즈가 커야함에도 불구하고, 한정된 엔진룸내에서 규격의 제약을 받는다는 문제점을 내포하고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진 냉각수가 아닌 별도의 냉각회로를 통하여 미연소 배기가스의 냉각 효율을 개선하여 흡기장치로 공급함으로서, 엔진 연비 및 배기가스 저감 효과를 극대화시키는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치의 EGR 쿨러를 상세하게 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치를 도시한 구성도이다.
상기한 바와 같은 목적을 이루기 위한 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치는 디젤 엔진의 연소 후, 배출 통로로 배출되는 배기가스의 미연소 산소량에 따라 EGR 통로를 통하여 배기가스의 일부를 냉각시켜 흡기 통로 측으로 환원시키는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치에서,
상기 EGR 통로 상의 EGR 쿨러에 공급하기 위한 냉각수를 별도로 구성되는 EGR 냉각수단에 의해 공급하는 것을 특징으로 하며,
상기 EGR 냉각수단은 상기 EGR 통로 상에서 하우징 내에 배기가스를 냉각시키기 위한 배기가스 라인과, 엔진 오일펌프로부터 공급되는 엔진 오일을 냉각시키기 위한 오일라인과, 별도의 구동력에 의해 상온의 냉각수가 공급되는 냉각수 통로를 구성하는 EGR 쿨러와; 상기 EGR 쿨러의 냉각수 통로로 냉각수 흡입관로를 통하여 냉각수를 공급하기 위하여 별도의 전기 모터에 의해 구동되는 워터펌프와; 상기 EGR 쿨러의 냉각수 통로로부터 배출되어 상기 워터펌프에 냉각수를 공급하는 냉각수 배출관로 상의 일측에 구성되는 냉각수 방열기와; 상기 냉각수 배출관로의 타측에 구성되는 리저버 탱크로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 EGR 쿨러는 상기 하우징 내의 중앙부 일측에서 하우징 내부를 상하부로 분리하는 격벽을 형성하여 격벽의 상부에는 상기 오일라인을 배치하고, 격벽의 하부에는 상기 배기가스 라인을 배치하며, 상기 하우징 내부에서 오일라인과 배기가스 라인 및 격벽을 제외한 나머지 공간을 냉각수 통로로 하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치를 도시한 구성도로서, 본 발명은 엔진룸 내에 설치되어 흡입 공기를 정화하는 에어 클리너(1)가 흡입 공기를 이송하는 흡기 통로(3)와 연결된다.
상기 흡기 통로(3)는 흡기 매니폴드(5)를 통하여 연소실(7)과 연결되어 있으며, 연소실(7)은 연소된 배기가스가 배출되는 배기 통로(9)와 연결된다.
이때, 상기 배기 통로(9)에는 EGR 통로(11)가 분기되어 있고, 그 EGR 통로(11)는 다시 상기한 흡기 통로(3)와 연결된다.
그리고 상기 EGR 통로(11) 내에는 엔진의 상태에 따라 선택적으로, 그 EGR 통로(11)를 개폐하는 EGR 밸브(13)가 설치되고, 별도의 냉각수를 이용하여 배기가스를 냉각하는 EGR 냉각수단이 구성된다.
상기한 EGR 밸브(13)는 그 개폐 시기를 결정하는 ECU(미도시)와 연결되고, 그 ECU는 미도시된 수온감지센서, 엔진 회전수 감지센서, 스로틀 밸브 개방 감지센서 등과 연결되어 상기 EGR 밸브(13)의 개폐시기들을 결정하는 신호를 인가 받게된다.
그리고 상기 EGR 냉각수단은 상기 EGR 통로(11)상의 일측에, 도 2에서 도시한 바와 같이, EGR 쿨러(15)가 하우징(17) 내의 중앙부 일측에 하우징(17) 내부를 상하부로 분리하는 격벽(19)을 형성하여 격벽(19)의 상부에는 엔진 오일펌프(21)로부터 공급되는 엔진 오일을 냉각시키기 위한 오일라인(23)을 형성하고, 격벽(19)의 하부에는 배기가스를 냉각시키기 위한 배기가스 라인(25)이 형성된다. 또한, 상기 하우징(17)내부에서 오일라인(23)과 배기가스 라인(25) 및 격벽(19)을 제외한 나머지 공간을 냉각수 통로(27)로 하여 이루어진다.
또한, 상기 EGR 쿨러(15)의 냉각수 통로(27)의 하부에는 냉각수를 공급하기 위하여 별도의 전기 모터(29)에 의해 구동되는 워터펌프(31)가 냉각수 흡입관로(33)를 통하여 연결되고, 상기 EGR 쿨러(15)의 냉각수 통로(27)로부터 배출되어 상기 워터펌프(31)에 냉각수를 공급하는 냉각수 배출관로(35) 상의 일측에는 냉각수의 열량을 방열시키기 위한 냉각수 방열기(37)가 구비된다.
그리고 상기 냉각수 방열기(37)와 함께, 냉각수 배출관로(35)의 타측에는 리저버 탱크(39)가 구비된다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치의 작동은연소실(7)의 작동에 의해 연소된 배기가스가 배기 통로(9)를 통해 배출되고, 그 중, 일부가 EGR 통로(11)로 유입된다.
이때, 그 EGR 통로(11)내에 위치한 EGR 밸브(13)는 ECU의 전기적 신호에 따라 개방된다.
이는 수온감지센서, 엔진 회전수 감지센서, 스로틀 밸브 개방 감지센서 등의 감지값을 인가받은 ECU가 미리 설정된 설정값과 감지값을 비교 연산하여 연소실(7) 내에 배기가스중 미연소 산소의 함유량이 많다고 판정하면 전기적 신호를 보내어 EGR 밸브(13)를 개방시키는 것이다.
이때, 상기한 EGR 통로(11)상에서 EGR 밸브(13)를 통과한 배기가스와 엔진 오일펌프(21)로부터 공급되는 엔진 오일은 별도의 전기 모터(29)에 의해 구동되는 워터펌프(31)로부터 상온의 냉각수를 공급받는 EGR 쿨러(15)내에서 냉각 작동을 이루게된다.
여기서, 상기 냉각수의 수온은 냉각수 방열기(37)에서 충분한 방열 작동을 통하여 엔진 냉각수보다 훨씬 낮은 상온의 수온을 유지하며, 이에 따라 EGR 쿨러(15)의 냉각 효율을 더욱 높일 수 있게 되는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치에 의하면, 엔진 냉각수가 아닌 별도의 냉각회로를 통하여 미연소 배기가스의 냉각 효율을 높여, 엔진 연비 및 배기가스 저감 효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있으며,
또한, 공간의 한정된 엔진룸 내에서 EGR 쿨러의 크기를 소형화하여도 충분한냉각 효율을 얻을 수 있어 중량 감소에 따른 연비 저감 및 조립 공정의 단순화를 이룰 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (3)
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- 디젤 엔진의 EGR 통로 상에서 하우징 내에 배기가스를 냉각시키기 위한 배기가스 라인과, 엔진 오일펌프로부터 공급되는 엔진 오일을 냉각시키기 위한 오일라인과, 별도의 구동력에 의해 상온의 냉각수가 공급되는 냉각수 통로를 구성하는 EGR 쿨러와; 상기 EGR 쿨러의 냉각수 통로로 냉각수 흡입관로를 통하여 냉각수를 공급하기 위하여 별도의 전기 모터에 의해 구동되는 워터펌프와; 상기 EGR 쿨러의 냉각수 통로로부터 배출되어 상기 워터펌프에 냉각수를 공급하는 냉각수 배출관로 상의 일측에 구성되는 냉각수 방열기와; 상기 냉각수 배출관로의 타측에 구성되는 리저버 탱크를 포함하는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치에 있어서,상기 EGR 쿨러는 상기 하우징 내의 중앙부 일측에서 하우징 내부를 상하부로 분리하는 격벽을 형성하여 격벽의 상부에는 상기 오일라인을 배치하고, 격벽의 하부에는 상기 배기가스 라인을 배치하며, 상기 하우징 내부에서 오일라인과 배기가스 라인 및 격벽을 제외한 나머지 공간을 냉각수 통로로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 배기가스 재순환 장치.
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