KR101553302B1 - Dual type egr system using vortex tube - Google Patents

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KR101553302B1
KR101553302B1 KR1020140036263A KR20140036263A KR101553302B1 KR 101553302 B1 KR101553302 B1 KR 101553302B1 KR 1020140036263 A KR1020140036263 A KR 1020140036263A KR 20140036263 A KR20140036263 A KR 20140036263A KR 101553302 B1 KR101553302 B1 KR 101553302B1
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임석연
최갑승
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동명대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a dual EGR device using a vortex tube of an engine system having an intake line which is connected to an intake manifold and on which a compressor of a turbocharger is installed, and an exhaust line which is connected to an exhaust manifold and on which a turbine of the turbocharger is installed. The dual EGR device using a vortex tube comprises: an HP EGR line whose one end is connected to the exhaust line from a front end side of the turbine, and whose the other end is connected to the intake manifold or the intake line; an HP EGR vortex tube installed on the HP EGR line to cool exhaust gas received from the exhaust line on the front end side of the turbine to transport the exhaust gas to an engine side; an HP EGR valve installed on the HP EGR line to selectively open the HP EGR line; an LP EGR line whose one end is connected to the exhaust line between an exhaust gas post-processing filter and a flap valve, and whose the other end is connected to the intake line from a front end side of the compressor; an LP EGR vortex tube installed on the LP EGR line to cool the exhaust gas received from the exhaust line on a rear end side of the exhaust gas post-processing filter to supply the exhaust gas to the intake line; an LP EGR valve installed on the LP EGR line to selectively open the LP EGR line; and a controller to control the HP EGR valve and the LP EGR valve.

Description

볼텍스 튜브를 이용한 듀얼 타입 ＥＧＲ 장치{DUAL TYPE EGR SYSTEM USING VORTEX TUBE} [0001] DUAL TYPE EGR SYSTEM USING VORTEX TUBE USING VOLTEX TUBES [0002]

본 발명은 HP EGR(High Pressure EGR)과 LP EGR(Low Pressure EGR)을 동시에 적용한 EGR 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 터빈을 통과하기 전 배기가스를 재순환시키는 HP EGR과 터빈 후단의 배기가스 후처리 필터를 통과한 후의 배기가스를 엔진 측으로 재순환시키는 LP EGR을 모두 적용한 볼텍스 튜브를 이용한 듀얼 타입 EGR 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an EGR apparatus in which HP EGR (High Pressure EGR) and LP EGR (Low Pressure EGR) are applied at the same time. More specifically, the present invention relates to an EGR apparatus for recirculating exhaust gas before passing through a turbine, Type EGR apparatus using a vortex tube to which all of the LP EGRs for recirculating the exhaust gas after passing through the post-treatment filter to the engine side are applied.

일반적으로 디젤엔진은 가솔린엔진에 비하여 연료의 소모가 적고 효율이 좋다고 알려져 있다. 통상 40% 정도의 효율을 내고 있으며, 이는 디젤엔진의 고압축비에 따른 것이다. 최근의 엔진에서는 보다 큰 출력을 얻을 수 있도록 터보차저(Turbo-charge)와 인터쿨러(Inter cooler) 등을 추가로 구비한다.It is generally known that diesel engines consume less fuel and are more efficient than gasoline engines. It is usually about 40% efficient, depending on the high compression ratio of the diesel engine. In recent engines, a turbocharger and an intercooler are additionally provided to obtain a larger output.

이와 같이 터보차저를 적용한 엔진시스템은 터보차저의 압축기에 의해 배기가스나 외부공기를 흡입하여 압축시키고, 이때 발생된 과급공기(고온의 압축공기)를 엔진 측으로 공급한다. 하지만, 급속히 압축된 공기는 터보차저의 열과 그 압축과정에서 발생하는 열을 흡수하여 밀도가 낮아지게 되고, 결과적으로 엔진 연소실 내의 충전효율을 떨어뜨린다. 이에, 인터쿨러를 사용함으로써 과급공기를 냉각하여 높은 밀도를 얻을 수 있으며, 그 결과 보다 많은 공기를 엔진 연소실 내로 흡입시켜 높은 출력을 얻을 수 있다.The engine system using the turbocharger sucks and compresses the exhaust gas or the outside air by the compressor of the turbocharger, and supplies the generated supercharged air (high-temperature compressed air) to the engine side. However, the rapidly compressed air absorbs the heat generated by the turbocharger and the heat generated during the compression thereof, resulting in a lowered density, resulting in a reduction in the charging efficiency in the engine combustion chamber. Therefore, by using the intercooler, it is possible to cool the supercharged air to obtain a high density, and as a result, more air can be sucked into the engine combustion chamber to obtain high output.

한편, 최근 들어 유럽의 EURO-3 또는 EURO-4와 같은 배기가스 규제 경향에 맞추어 배기가스 속의 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등을 포함한 배기가스의 일부를 재순환시켜 그 함량을 더욱 감소시키기 위한 다양한 장치가 제시되고 있다. 그 중에서 대표적인 것이 배기가스 재순환 장치, 즉,EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치이다. 하지만, 종래 EGR 장치는 재순환되는 배기가스의 매연을 충분히 저감시키지 못하고, 배기가스의 압력 상태 등에 따라 배기가스의 재순환율(EGR rate)을 능동적으로 제어하지 못하며, 또한 재순환되는 배기가스의 온도를 저감시키는 데 한계가 있었다. In recent years, a part of exhaust gas including carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx) and the like in the exhaust gas is recycled in accordance with exhaust gas regulation trends such as EURO-3 or EURO- Various devices for further reducing the content have been proposed. A representative example of the exhaust gas recirculation device is an exhaust gas recirculation (EGR) device. However, the conventional EGR apparatus can not sufficiently reduce the soot of the recirculated exhaust gas, and does not actively control the recirculation rate (EGR rate) of the exhaust gas depending on the pressure state of the exhaust gas or the like, and also reduces the temperature of the recirculated exhaust gas There was a limit to make.

공개특허 10-2011-0019116(2011.02.25. 공개)Published Patent Application No. 10-2011-0019116 (published Feb. 25, 2011)

이와 관련하여, 배기가스 후처리 필터를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급할 수 있는 LP EGR 장치가 고려되고 있다. 그러나, 종래 고려된 LP EGR 장치는 순환되는 배기가스 냉각을 인터쿨러에 의존하여 배기가스 온도 저감에 한계가 있고, 운전 상태 따라, 배기가스의 재순환율이나 온도를 제어하는데 한계가 많았다. In this connection, there is considered an LP EGR apparatus capable of recirculating an exhaust gas having a high degree of air cleanliness through an exhaust gas after-treatment filter and supplying the exhaust gas to the engine side. However, conventionally considered LP EGR apparatuses have a limitation in exhaust gas temperature reduction depending on the intercooler for circulating exhaust gas cooling, and there are many limitations in controlling the recirculation rate and temperature of the exhaust gas depending on the operating conditions.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배기가스 후처리 필터(더 상세하게는, DPF)를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급하는 LP EGR과 터빈 전단 측에서 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급하는 HP EGR 중 적어도 하나를 선택적으로 이용할 수 있고, HP EGR 및 LP EGR 재순환 가스를 볼텍스 튜브로 냉각시킬 수 있도록 한 듀얼 타입 EGR 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation system that recirculates exhaust gas from an exhaust gas purifying filter (more specifically, a DPF), LPEGR, which recirculates exhaust gas having a high degree of air cleanliness, Type EGR apparatus capable of selectively using at least one of HP EGR supplied to the engine side and cooling the HP EGR and LP EGR recirculation gas with a vortex tube.

본 발명의 일 측면에 따라, 흡기매니폴드에 연결되고 터보차저의 압축기가 설치된 흡기라인과, 배기매니폴드에 연결되고 터보차저의 터빈이 설치된 배기라인을 포함하는 엔진시스템의 듀얼 타입 EGR 장치가 제공되며, 이 듀얼 타입 EGR 장치는, 일단은 상기 터빈의 전단 측에서 상기 배기라인과 연결되고 타단은 상기 흡기매니폴드 또는 상기 흡기라인에 연결된 HP EGR 라인과; 상기 HP EGR 라인에 설치되어, 상기 터빈의 전단 측 배기라인에서 받은 배기가스를 냉각시켜 엔진 측으로 보내는 HP EGR 볼텍스 튜브와; 상기 HP EGR 라인에 설치되어 상기 HP EGR 라인을 선택적으로 개방하는 HP EGR 밸브와; 일단은 배기가스 후처리 필터와 플랩 밸브 사이에서 상기 배기라인에 연결되고 타탄은 상기 압축기의 전단 측에서 상기 흡기라인에 연결되는 LP EGR 라인과; 상기 LP EGR 라인에 설치되어, 상기 배기가스 후처리 필터의 후단 측 배기라인에서 받은 배기가스를 냉각시켜 상기 흡기라인에 공급하는 LP EGR 볼텍스 튜브와; 상기 LP EGR 라인에 설치되어 상기 LP EGR 라인을 선택적으로 개방하는 LP EGR 밸브와; 상기 HP EGR 밸브와 상기 LP EGR 밸브를 제어하는 제어기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dual type EGR apparatus of an engine system including an intake line connected to an intake manifold and equipped with a compressor of a turbocharger, and an exhaust line connected to an exhaust manifold and equipped with a turbine of a turbocharger An HP EGR line having one end connected to the exhaust line at the front end side of the turbine and the other end connected to the intake manifold or the intake line; An HP EGR vortex tube installed in the HP EGR line for cooling the exhaust gas received from the exhaust line on the upstream side of the turbine and sending the cooled exhaust gas to the engine side; An HP EGR valve installed in the HP EGR line for selectively opening the HP EGR line; An LP EGR line, one end of which is connected to the exhaust line between the exhaust gas after-treatment filter and the flap valve, and the tartane is connected to the intake line at the front end side of the compressor; An LP EGR vortex tube installed in the LP EGR line for cooling the exhaust gas received from the exhaust line at the rear end of the exhaust aftertreatment filter and supplying the cooled exhaust gas to the intake line; An LP EGR valve installed in the LP EGR line for selectively opening the LP EGR line; And a controller for controlling the HP EGR valve and the LP EGR valve.

일 실시예에 따라, 상기 듀얼 타입 EGR 장치는 상기 LP EGR 라인의 출구부와 상기 플랩 밸브 후단의 배기라인을 연결하는 LP EGR 바이패스 라인을 더 포함한다.According to one embodiment, the dual-type EGR apparatus further includes an LP EGR bypass line connecting an outlet of the LP EGR line and an exhaust line of a rear end of the flap valve.

일 실시예에 따라, 상기 듀얼 타입 EGR 장치는 상기 LP EGR 바이패스 라인에 설치되어 상기 제어기에 의해 제어되는 LP EGR 바이패스 밸브를 더 포함한다.According to one embodiment, the dual type EGR apparatus further includes an LP EGR bypass valve installed in the LP EGR bypass line and controlled by the controller.

일 실시예에 따라, 상기 LP EGR 밸브는 상기 LP EGR 라인과 상기 LP EGR 바이패스 라인이 연결되는 지점에 설치되는 3 웨이 밸브인 것이 바람직하다.According to one embodiment, the LP EGR valve is preferably a three-way valve installed at a point where the LP EGR line and the LP EGR bypass line are connected.

일 실시예에 따라, 상기 듀얼 타입 EGR 장치는 상기 HP EGR 볼텍스 튜브의 후단에서 상기 HP EGR 라인으로부터 분기되어 상기 배기라인과 상기 터빈의 후단에서 접속되는 HP EGR 바이패스 라인을 더 포함한다.According to one embodiment, the dual-type EGR apparatus further includes an HP EGR bypass line branched from the HP EGR line at a rear end of the HP EGR vortex tube and connected at the exhaust line and a rear end of the turbine.

일 실시예에 따라 상기 HP EGR 바이패스 라인에 설치되어 상기 제어기에 의해 제어되는 HP EGR 바이패스 밸브를 더 포함한다.And an HP EGR bypass valve installed in the HP EGR bypass line and controlled by the controller according to one embodiment.

일 실시예에 따라, 상기 듀얼 타입 EGR 장치는 상기 엔진시스템의 운전 상태 정보를 상기 제어기에 제공하는 운전 상태 정보 획득부를 더 포함하며, 상기 운전 상태 정보 획득부는 상기 흡기라인, 상기 배기라인 또는 상기 배기가스 회수라인에 설치된 하나 이상의 센서를 포함한다.According to one embodiment, the dual-type EGR apparatus further includes an operation state information obtaining unit that provides the controller with the operation state information of the engine system, and the operation state information obtaining unit obtains the operation state information from the intake line, And one or more sensors installed in the gas recovery line.

본 발명에 따르면, 배기가스 후처리 필터(더 상세하게는, DPF)를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급하는 LP EGR과 터빈 전단 측에서 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급하는 HP EGR 중 적어도 하나를 선택적으로 이용할 수 있고, HP EGR 및 LP EGR 재순환 가스를 볼텍스 튜브로 냉각시킬 수 있도록 한 듀얼 타입 EGR 장치가 구현된다.According to the present invention, there is provided an exhaust gas recirculation system comprising: an LP EGR which recirculates an exhaust gas having a high degree of air cleanliness through an exhaust gas aftertreatment filter (more specifically, DPF) HP EGR and at least one of the HP EGR and LP EGR recirculating gas can be cooled by the vortex tube.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 타입 EGR 장치가 적용된 엔진시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 타입 EGR 장치가 적용된 엔진시스템을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an engine system to which a dual type EGR apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an engine system to which a dual-type EGR apparatus according to a second embodiment of the present invention is applied.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.  The following embodiments are provided as examples for allowing a person skilled in the art to sufficiently convey the idea of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 타입 EGR 장치가 적용된 엔진시스템을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an engine system to which a dual type EGR apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 엔진시스템은 엔진(1)과, 흡기매니폴드(2)와, 배기매니폴드(3)와, 터보차저(4)와, 듀얼 타입 EGR 장치(6)를 포함한다.1, the engine system includes an engine 1, an intake manifold 2, an exhaust manifold 3, a turbocharger 4, and a dual-type EGR apparatus 6. [

듀얼 타입 EGR 장치(6)는 배기가스를 HP EGR 경로와 LP EGR 경로 중 적어도 하나의 경로로 배기가스를 재순환시켜 엔진(1) 측으로 공급한다. 듀얼 타입 EGR 장치(6)는 배기가스 일부를 터빈(42)의 전단 측에서 엔진(1) 측으로 이어지는 HP EGR 경로로 재순환시키되, 그 HP EGR 경로에 설치된 HP EGR 볼텍스 튜브(50)를 이용하여 엔진(1) 측으로 재순환되는 배기가스를 냉각시킨다. HP EGR 볼텍스 튜브(50)는, 고속으로 회전하는 기체의 자발적인 에너지 분리현상을 이용하여 고온 기체와 저온의 기체를 생성하여 다른 경로로 내보내도록 구성된 것으로, 이하 설명되는 제어기(64)에 의해 제어될 수 있다.The dual type EGR apparatus 6 recirculates exhaust gas to at least one of the HP EGR path and the LP EGR path and supplies the exhaust gas to the engine 1 side. The dual type EGR apparatus 6 recirculates a part of the exhaust gas to the HP EGR path leading from the front end side of the turbine 42 to the engine 1 side and uses the HP EGR vortex tube 50 installed in the HP EGR path, Thereby cooling the exhaust gas recirculated to the engine 1 side. The HP EGR vortex tube 50 is configured to generate a hot gas and a low-temperature gas using a spontaneous energy separation phenomenon of the gas rotating at a high speed and to send the gas to another path. The HP EGR vortex tube 50 is controlled by a controller 64 .

또한, 듀얼 타입 EGR 장치(6)는, 배기가스 후처리 필터인 DPF(82) 후단으로부터 흡기라인(7)과 연결되는 LP EGR 경로를 통해, DPF(82)에서 정화된 배기가스를 엔진 측으로 재순환시켜 공급하되, 그 재순환되는 배기가스가 엔진(1)에 이르기 전에 LP EGR 볼텍스 튜브(60)와 인터쿨러(9)를 차례로 거치면서 충분히 냉각될 수 있도록 해준다. LP EGR 볼텍스 튜브(60)는 고속으로 회전하는 기체의 자발적인 에너지 분리현상을 이용하여 고온 기체와 저온의 기체를 생성하여 다른 경로로 내보내도록 구성된 것으로, 이하 설명되는 제어기(64)에 의해 제어될 수 있다.The dual type EGR apparatus 6 recirculates the exhaust gas purified in the DPF 82 to the engine side through the LP EGR path connected to the intake line 7 from the rear end of the DPF 82 which is the exhaust gas after- So that the recirculated exhaust gas can be sufficiently cooled by passing through the LP EGR vortex tube 60 and the intercooler 9 in turn before reaching the engine 1. [ The LP EGR vortex tube 60 is configured to generate a hot gas and a low-temperature gas using a spontaneous energy separation phenomenon of the gas rotating at a high speed and to send the gas to another path. The LP EGR vortex tube 60 can be controlled by a controller 64 have.

상기 흡기매니폴드(2)는, 흡기라인(7)과 연결되어 흡기라인(7)을 통해 흡입된 공기와 연료의 혼합가스를 엔진(1)의 실린더실들에 공급하는 일반적인 엔진의 흡기매니폴드일 수 있다. 상기 흡기라인(7)의 말단 또는 말단 부근에는 에어클리너(72)가 설치될 수 있으며, 상기 흡기라인(7)에는 에어클리너(72)와 흡기매니폴드(2) 사이에 터보차저(4)의 압축기(41)와 인터쿨러(9)가 차례로 배치되어 있다.The intake manifold 2 is connected to an intake line 7 to supply a mixed gas of air and fuel sucked through the intake line 7 to the cylinder chambers of the engine 1, Lt; / RTI > An air cleaner 72 may be installed near the end or the end of the intake line 7 and an air cleaner 72 may be installed in the intake line 7 between the air cleaner 72 and the intake manifold 2, The compressor 41 and the intercooler 9 are arranged in order.

또한 상기 배기매니폴드(3)는 배기라인(8)과 연결되는 일반적인 엔진의 배기매니폴드일 수 있으며, 배기라인(8)을 통해 배기가스를 배출한다. 상기 배기라인(8) 상에는 터보차저(4)의 터빈(42)이 설치된다. 또한 상기 터빈(42)의 하류 측으로 상기 배기라인(8) 상에는 DPF(82)가 설치된다. 도시하지 않았지만, 상기 배기라인(8)에는 머풀러가 더 설치될 수 있다.The exhaust manifold 3 may be an exhaust manifold of a general engine connected to the exhaust line 8 and exhausts the exhaust gas through the exhaust line 8. [ A turbine 42 of the turbocharger 4 is installed on the exhaust line 8. A DPF (82) is installed on the exhaust line (8) on the downstream side of the turbine (42). Although not shown, the exhaust line 8 may further include a muffler.

상기 엔진(1)은 바람직하게는 자동차용 커먼레일 디젤엔진(common rail diesel engine)일 수 있다.The engine 1 may preferably be a common rail diesel engine for automobiles.

앞에서 언급한 바와 같이, 상기 터보차저(4)는 샤프트에 의해 서로 연결된 터빈(42)과 압축기(41)를 포함한다. 터빈(42)은 배기라인(8) 상에 설치되어 배기라인(8)을 흐르는 배기가스에 의해 회전 동력을 발생시킨다. 터빈(42)을 지난 배기가스는 외부로 배기되는 것이 일반적이지만, 본 실시예의 경우, 배기가스 일부가 재순환되어 흡기매니폴드로 다시 공급될 수 있다. 상기 압축기(41)는 터빈(42)의 회전력에 의해 작동하여 압축 공기를 만들어 이를 흡기라인(7)을 통해 흡기매니폴드(2)에 공급한다.As mentioned above, the turbocharger 4 includes a turbine 42 and a compressor 41 connected to each other by a shaft. The turbine 42 is installed on the exhaust line 8 and generates rotational power by the exhaust gas flowing through the exhaust line 8. [ The exhaust gas passing through the turbine 42 is generally exhausted to the outside, but in the case of this embodiment, a part of the exhaust gas may be recirculated and supplied again to the intake manifold. The compressor 41 is operated by the rotational force of the turbine 42 to generate compressed air and supply it to the intake manifold 2 through the intake line 7. [

상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)는 HP EGR 경로에 HP EGR 라인(51)과, 상기 HP EGR 라인(51)에 설치된 HP EGR 볼텍스 튜브(50)를 포함한다. 또한, 상기 HP EGR 인(51)은 일단이 터빈(42)의 전단 측에서 배기라인(8)과 연결되고 타단은 인터쿨러(9)의 후단 측에서 흡기매니폴드(2) 또는 흡기라인(7)에 연결된다. 또한, 상기 HP EGR 라인(51)에는 HP EGR 라인(51)을 선택적으로 개방하여 HP EGR 경로를 선택적으로 활성화시킬 수 있도록 개폐되는 제1 및 제2 HP EGR 밸브(52a, 52b)가 설치된다.The dual type EGR apparatus 6 includes an HP EGR line 51 in the HP EGR path and an HP EGR vortex tube 50 installed in the HP EGR line 51. The HP EGR inlet 51 has one end connected to the exhaust line 8 at the front end side of the turbine 42 and the other end connected to the intake manifold 2 or the intake line 7 at the rear end side of the intercooler 9. [ Lt; / RTI > The HP EGR line 51 is provided with first and second HP EGR valves 52a and 52b which are selectively opened to selectively open the HP EGR line 51 so as to selectively activate the HP EGR path.

본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 HP EGR 밸브(52a, 52b) 각각은, 상기 HP EGR 라인(51)이 배기라인(8)과 접속되는 지점과, HP EGR 라인이 흡기매니폴드(2) 또는 흡기라인(7) 접속되는 지점 각각에 설치되지만 이는 본 발명을 한정하지는 않는다. 도시하지는 않았지만, 상기 HP EGR 라인(51)에는 엔진시스템의 운전 상태 정보를 제공하는 센서 중 하나로 상기 HP EGR 볼텍스 튜브(50) 전단의 압력을 측정하는 압력센서가 설치될 수 있다. 상기 HP EGR 밸브(52a, 52b)는 운전 상태 정보 획득부(65)에 제공하는 운전 상태 정보에 따라 제어기(64)에 의해 제어되며, 적어도 부분적으로 개방되었을 때, HP EGR 볼텍스 튜브(50)의 냉기 출구 측을 흡기매니폴드(2) 또는 흡기라인(7)에 연결시킨다. In the present embodiment, the first and second HP EGR valves 52a and 52b are respectively connected to a point where the HP EGR line 51 is connected to the exhaust line 8 and a point where the HP EGR line is connected to the intake manifold 2 ) Or the intake line (7), but this does not limit the present invention. Although not shown, the HP EGR line 51 may be provided with a pressure sensor for measuring the pressure at the front end of the HP EGR vortex tube 50, which is one of the sensors for providing the operating state information of the engine system. The HP EGR valves 52a and 52b are controlled by the controller 64 in accordance with the operating state information provided to the operating state information acquiring unit 65 and are connected to the HP EGR vortex tube 50 when at least partially opened. And connects the cold air outlet side to the intake manifold 2 or the intake line 7. [

상기 HP EGR 볼텍스 튜브(50)의 입구와 냉기 출구는 HP EGR 라인(51) 상에 존재한다. The inlet and the cold air outlet of the HP EGR vortex tube 50 are on the HP EGR line 51.

또한, 상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)는 상기 HP EGR 볼텍스 튜브(50)의 후단, 즉, 냉기 출구에서 상기 HP EGR 라인(51)으로부터 분기되어 상기 터빈(42) 후단에서 상기 배기라인(8)과 접속하는 HP EGR 바이패스 라인(53)을 더 포함한다. 상기 HP EGR 바이패스 라인(53)에는 HP EGR 바이패스 밸브(54)가 설치된다. 상기 HP EGR 바이패스 밸브(54) 또한 운전 상태 정보 획득부(65)에 제공하는 운전 상태 정보에 따라 상기 제어기(64)에 의해 제어된다. The dual type EGR apparatus 6 is branched from the HP EGR line 51 at the rear end of the HP EGR vortex tube 50, that is, at the cold air outlet, and is connected to the exhaust line 8 at the rear end of the turbine 42, And an HP EGR bypass line 53 connected to the EGR bypass line. The HP EGR bypass line (53) is provided with an HP EGR bypass valve (54). The HP EGR bypass valve 54 is also controlled by the controller 64 in accordance with the operation state information provided to the operation state information acquisition unit 65.

또한, 상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)는 상기 HP EGR 볼텍스 튜브(50)의 고온 출구와 연결된 HP EGR 고온 배기가스 배출라인(55)을 더 포함하며, 상기 HP EGR 배기가스 배출라인(55) 또한 상기 터빈(42)의 후단에서 상기 배기라인(8)과 접속한다. 상기 HP EGR 배기가스 배출라인(55)에는 HP EGR 배기 밸브(56)가 설치된다. 상기 HP EGR 배기 밸브(56) 또한 운전 상태 정보 획득부(65)에 제공하는 운전 상태 정보에 따라 상기 제어기(64)에 의해 제어된다. The dual type EGR device 6 further comprises a HP EGR hot exhaust line 55 connected to the hot outlet of the HP EGR vortex tube 50 and the HP EGR exhaust line 55 And connects to the exhaust line (8) at the rear end of the turbine (42). The HP EGR exhaust gas discharge line 55 is provided with an HP EGR exhaust valve 56. The HP EGR exhaust valve 56 is also controlled by the controller 64 in accordance with the operation state information provided to the operation state information acquisition unit 65. [

또한 상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)는 LP EGR 경로에 배기라인(8)과 흡기라인(7)을 연결하는 LP EGR 라인(61)과, 상기 LP EGR 라인(61)에 설치된 LP EGR 볼텍스 튜브(60)를 포함한다. 상기 LP EGR 라인(61)의 일단은 터빈(42)의 하류측에서 배기라인(8)의 DPF(82)와 플랩 밸브(84) 사이에 연결되고, 상기 LP EGR 라인(61)의 타단은 상기 흡기라인(7)의 압축기(41)와 에어클리너(82) 사이에 연결된다.The dual type EGR apparatus 6 further includes an LP EGR line 61 connecting the exhaust line 8 and the intake line 7 to the LP EGR path and an LP EGR vortex tube 60). One end of the LP EGR line 61 is connected between the DPF 82 of the exhaust line 8 and the flap valve 84 on the downstream side of the turbine 42 and the other end of the LP EGR line 61 is connected to the And is connected between the compressor (41) of the intake line (7) and the air cleaner (82).

상기 LP EGR 볼텍스 튜브(60) 또한 고속으로 회전하는 기체의 자발적인 에너지 분리현상을 이용하여 고온 배기가스와 저온 배기가스를 생성하여 다른 경로로 내보내도록 구성된 것으로, 배기가스가 유입되는 입구(60a)와 냉각된 저온 배기가스가 배출되는 냉기 출구(60b)를 구비한다. 상기 LP EGR 볼텍스 튜브(60) 내에서 저온 배기가스로부터 분리된 고온 배기가스는 다른 경로로 배출된다. The LP EGR vortex tube 60 is also configured to generate high-temperature exhaust gas and low-temperature exhaust gas using a spontaneous energy separation phenomenon of the gas rotating at a high speed and to send the exhaust gas to another path. The inlet 60a and the inlet 60a, And a cold air outlet 60b through which the cooled low temperature exhaust gas is discharged. The hot exhaust gas separated from the low temperature exhaust gas in the LP EGR vortex tube 60 is discharged through another path.

또한, 상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)는, 상기 LP EGR 라인(61)을 선택적으로 개방하여 LP EGR 라인(61)을 통해 상기 배기라인(8)과 상기 흡기라인(7)을 선택적으로 연결시키는 LP EGR 밸브(62')를 포함한다. 상기 LP EGR 밸브(62')는 상기 LP EGR 라인(61)의 출구 측, 더 구체적으로는, 상기 LP EGR 라인(61)과 상기 흡기라인(7)이 만나는 위치에 설치된다. 상기 LP EGR 밸브(62')는 3 웨이 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하지만, 복수의 밸브를 설치하여 이루어질 수도 있다. 상기 LP EGR 밸브(62')는 상기 제어기(64)에 의해 개폐 제어되며, 개방되었을 때, 상기 LP EGR 라인(61)을 통해, 배기라인(8)과 흡기라인(7)을 선택적으로 연결시킨다.The dual type EGR device 6 selectively opens the LP EGR line 61 to selectively connect the exhaust line 8 and the intake line 7 via the LP EGR line 61 And an LP EGR valve 62 '. The LP EGR valve 62 'is installed at the outlet side of the LP EGR line 61, more specifically, at a position where the LP EGR line 61 and the intake line 7 meet. The LP EGR valve 62 'is preferably a three-way solenoid valve, but may be provided with a plurality of valves. The LP EGR valve 62 'is opened and closed by the controller 64 and selectively connects the exhaust line 8 and the intake line 7 through the LP EGR line 61 when the LP EGR valve 62' .

상기 LP EGR 밸브(62')가 상기 LP EGR 라인(61)과 상기 흡기라인(7)이 만나는 위치에 설치됨으로써, 상기 LP EGR 밸브(62')가 닫힌 상태에서 개방된 상태로 변화할 때, 상기 LP EGR 라인(61) 내에서 상기 LP EGR 볼텍스 튜브(60)에 의해 냉각된 재순환 배기가스가 즉각 흡기라인(7)을 흐르는 흡입공기와 혼합된다. 이는 응답성을 높이는데 기여한다.When the LP EGR valve 62 'is installed at a position where the LP EGR line 61 and the intake line 7 meet, the LP EGR valve 62' changes from the closed state to the open state, The recirculated exhaust gas cooled by the LP EGR vortex tube 60 in the LP EGR line 61 is immediately mixed with the intake air flowing through the intake line 7. [ This contributes to enhancing responsiveness.

앞에서 언급한 플랩 밸브(84)는 상기 배기가스 회수라인과의 교차점을 지나 상기 배기라인(8)의 하류 측에 설치된다. 또한, 상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)는 상기 LP EGR 라인(61)의 출구측과 상기 플랩 밸브(84)의 후단을 연결하는 LP EGR 바이패스 라인(92)을 더 포함한다. 이 바이패스 라인(92)에는 LP EGR 바이패스 밸브(94)가 설치되며, 흡기라인(7) 측 운전 상태를 고려하여, 상기 LP EGR 바이패스 밸브(94)가 제어되어 상기 LP EGR 라인(61)을 통해 회수되는 배기가스의 적어도 일부를 다시 플랩 밸브(84) 출구 측 배기라인(8)으로 유도하여 내보낼 수 있다.The aforementioned flap valve 84 is installed on the downstream side of the exhaust line 8 through an intersection with the exhaust gas reclaiming line. The dual type EGR apparatus 6 further includes an LP EGR bypass line 92 for connecting an outlet side of the LP EGR line 61 and a rear end of the flap valve 84. The LP EGR bypass valve 94 is provided in the bypass line 92 and the LP EGR bypass valve 94 is controlled in consideration of the operation state on the intake line 7 to control the LP EGR line 61 At least a part of the exhaust gas recovered through the exhaust valve 84 can be led back to the exhaust line 8 at the outlet side of the flap valve 84. [

한편, 상기 플랩 밸브(84)가 닫히고 상기 LP EGR 밸브(62')가 개방되어 상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)가 작동하면, 상기 DPF(82) 후단의 청정도 높은 배기가스가 상기 LP EGR 라인(61)을 통해 흡기라인(7) 측으로 회수될 수 있으며, 이 과정에서, LP EGR 라인(61)에 설치된 LP EGR 볼텍스 튜브(60)가 고온의 배기가스를 최대 100℃ 이상으로 냉각시킬 수 있다. 냉각된 회수 배기가스는 흡기라인(7)을 통해 흡입된 흡입공기와 혼합되어 인터쿨러(9)에서 더 냉각된 후 엔진(1) 측으로 흐른다.When the flap valve 84 is closed and the LP EGR valve 62 'is opened to operate the dual type EGR device 6, clean exhaust gas downstream of the DPF 82 flows into the LP EGR line The LP EGR vortex tube 60 installed in the LP EGR line 61 can cool the hot exhaust gas to a temperature of 100 ° C or higher at the maximum . The cooled recovered exhaust gas mixes with the intake air sucked through the intake line 7, is further cooled in the intercooler 9, and then flows to the engine 1 side.

전술한 제어기(64)는 차량의 ECU에 연결된 채 운전 상태 정보 획득부(65)에서 제공하는, 엔진시스템의 운전 상태 정보에, HP EGR 밸브(52a, 52b)와 LP EGR 밸브(62') 중 적어도 하나를 개방할 수 있다. 상기 제어기(64)가 상기 제1 및 제2 HP EGR 밸브(52a, 52b)와 상기 LP EGR 밸브(62')를 모두 개방하는 경우, 상기 제1 및 제2 HP EGR 밸브(52a, 52b)와 상기 LP EGR 밸브(62')의 개도량을 제어하여, HP EGR 재순환 가스양과 LP EGR 재순환 가스양의 비를 조절하는 것도 가능하다. 또한, 운전상태 정보, 특히, 흡기 라인 측의 압력, 온도 및/또는 유량 조건에 따라, HP EGR 바이패스 밸브와 LP EGR 바이패스 밸브를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어기(64)는 HP EGR 볼텍스 튜브(50)와 LP EGR 볼텍스 튜브(60)를 제어할 수 있다.The controller 64 described above is connected to the ECU of the vehicle while the operation state information of the engine system provided by the operation state information obtaining section 65 is the information of the HP EGR valves 52a and 52b and the LP EGR valve 62 ' At least one can be opened. When the controller 64 opens both the first and second HP EGR valves 52a and 52b and the LP EGR valve 62 ', the first and second HP EGR valves 52a and 52b It is also possible to control the opening amount of the LP EGR valve 62 'to control the ratio of the amount of HP EGR recirculating gas to the amount of LP EGR recirculating gas. Further, it is possible to control the HP EGR bypass valve and the LP EGR bypass valve in accordance with the operation state information, particularly, the pressure, temperature, and / or flow rate condition on the intake line side. In addition, the controller 64 may control the HP EGR vortex tube 50 and the LP EGR vortex tube 60.

전술한 운전 상태 정보 획득부(65)는 배기라인, 흡기라인, HP EGR 라인, LP EGR 라인 중 적어도 한 곳에 설치된 압력, 온도 또는 유량 센서를 포함할 수 있다. The above-described operation state information acquisition unit 65 may include a pressure, temperature, or flow rate sensor installed in at least one of the exhaust line, the intake line, the HP EGR line, and the LP EGR line.

상기 EGR 제어기(64)는 상기 운전 상태 정보 획득부(65)에서 제공된 운전 상태 정보에 따라 배기 모드와 재순환 모드를 선택할 수 있다. 또한, 상기 제어기(65)는 상기 운전 상태 정보 획득부(65)에서 제공하는 운전 상태 정보에 따라 배기가스의 EGR 모드와 배기 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 또한, EGR 모들에서, 상기 제어기(65)는, 상기 운전 상태 정보 획득부(65)에서 제공하는 운전 상태 정보에 따라 상기 제1 및 제2 HP EGR 밸브(52a, 52b) 및/또는 LP EGR 밸브(62')를 제어하어 HP EGR 라인(51)을 개방하거나, LP EGR 라인(61)을 개방하거나 또는, HP EGR 라인(51)과 LP EGR 라인(61)을 모두 개방할 수 있다. 또한, 상기 제어기(65)는, 상기 운전 상태 정보 획득부(65)에서 제공하는 운전 상태 정보에 따라, 제1 및 제2 HP EGR 밸브(52a, 52b) 및/또는 LP EGR 밸브(62')를 제어하어 상기 HP EG EGR 라인(51) 및/또는 LP EGR 라인(61)의 개도량을 조절할 수도 있다. 또한, 상기 제어기(64)는 HP EGR 바이패스 라인 또는 LP EGR 바이패스 라인의 개폐 및 개도량을 그 라인에 설치되는 밸브의 제어를 통해 조절할 수 있다.The EGR controller 64 may select the exhaust mode and the recirculation mode according to the operation state information provided by the operation state information acquisition unit 65. [ The controller 65 may select one of the EGR mode and the exhaust mode of the exhaust gas according to the operation state information provided by the operation state information acquisition unit 65. [ In the EGR models, the controller 65 controls the first and second HP EGR valves 52a and 52b and / or the LP EGR valve 52 according to the operation state information provided by the operation state information acquiring unit 65, The HP EGR line 51 can be opened by opening the HP EGR line 51 or opening the HP EGR line 51 or the LP EGR line 61 by controlling the HP EGR line 62 ' The controller 65 controls the first and second HP EGR valves 52a and 52b and / or the LP EGR valve 62 'according to the operation state information provided by the operation state information acquiring unit 65, To adjust the opening amount of the HP EG EGR line 51 and / or the LP EGR line 61. [ In addition, the controller 64 can control opening and closing amounts of the HP EGR bypass line or the LP EGR bypass line through the control of valves installed in the line.

전술한 제어에 의해, LP EGR 볼텍스 튜브 또는 HP EGR 볼텍스 튜브에 의해 냉각되는 재순환 배기가스의 양, 그 재순환 배기가스와 흡입공기와의 혼합량, 이에 따른, 혼합 흡입공기의 온도, 그리고, 압력 등이 조절될 수 있다.By the above control, the amount of the recirculated exhaust gas cooled by the LP EGR vortex tube or the HP EGR vortex tube, the mixing amount of the recirculated exhaust gas and the intake air, and thus the temperature of the mixed intake air, Lt; / RTI >

[제2 실시예][Second Embodiment]

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 타입 EGR 장치가 적용된 엔진시스템을 도시한 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an engine system to which a dual-type EGR apparatus according to a second embodiment of the present invention is applied.

상기 듀얼 타입 EGR 장치(6)는 HP EGR 경로가 앞선 제1 실시예와 같다. 그리고, 본 실시예의 듀얼 타입 EGR 장치(6) 앞선 제1 실시예의 LP EGR 바이패스 밸브 기능을 할 수 있는, 3 웨이 밸브로 된, LP EGR 밸브(62)를 포함하며, 이 LP EGR 밸브(62)는 LP EGR 볼텍스 튜브(60) 후단에서 LP EGR 바이패스 라인(92)과 LP EGR 라인(61)이 만나는 지점에 설치된다. The dual type EGR apparatus 6 is the same as the first embodiment in which the HP EGR path is preceded. The dual type EGR apparatus 6 of the present embodiment includes an LP EGR valve 62 of a three-way valve capable of functioning as an LP EGR bypass valve in the first embodiment described above. The LP EGR valve 62 Is installed at a position where the LP EGR bypass line 92 and the LP EGR line 61 meet at the rear end of the LP EGR vortex tube 60.

상기 LP EGR 밸브(62)는, 3 웨이 밸브로 이루어진 채, 앞선 실시예의 LP EGR 밸브 기능과, 바이패스 라인 상의 LP EGR 바이패스 밸브 기능을 모두 수행하며, 전술한 제어기(64)에 의해 개폐 및 개도량이 제어된다. 상기 제어기(64)는 상기 운전 상태 정보 획득부(65)로부터 획득한 정보를 상기 LP EGR 밸브(62) 등을 제어할 수 있다.The LP EGR valve 62 functions as both the LP EGR valve function of the preceding embodiment and the LP EGR bypass valve function on the bypass line while being made of a three-way valve. The LP EGR valve 62 is opened and closed by the above- The opening amount is controlled. The controller 64 can control the LP EGR valve 62 or the like based on the information obtained from the operation state information acquiring unit 65.

1: 엔진 2: 흡기매니폴드
3: 배기매니폴드 4: 터보차저
6: 듀얼 타입 EGR 장치 41: 압축기
42: 터빈 7: 흡기라인
50: HP EGR 볼텍스 튜브 51: HP EGR 라인
52a, 52b: HP EGR 밸브 53: HP EGR 바이패스 라인
8: 배기라인 60: LP EGR 볼텍스 튜브
61: LP EGR 밸브 62, 62': LP EGR 밸브
64: 제어기 65: 운전 상태 정보 획득부
82: DPF 92: LP EGR 바이패스 라인1: Engine 2: Intake manifold
3: Exhaust manifold 4: Turbocharger
6: Dual type EGR device 41: Compressor
42: Turbine 7: Intake line
50: HP EGR Vortex tube 51: HP EGR line
52a, 52b: HP EGR valve 53: HP EGR bypass line
8: exhaust line 60: LP EGR vortex tube
61: LP EGR valve 62, 62 ': LP EGR valve
64: Controller 65: Operation state information obtaining unit
82: DPF 92: LP EGR bypass line

Claims (7)

흡기매니폴드에 연결되고 터보차저의 압축기가 설치된 흡기라인과, 배기매니폴드에 연결되고 터보차저의 터빈이 설치된 배기라인을 포함하는 엔진시스템의 듀얼 타입 EGR 장치에 있어서,
일단은 상기 터빈의 전단 측에서 상기 배기라인과 연결되고 타단은 상기 흡기매니폴드 또는 상기 흡기라인에 연결된 HP EGR 라인;
상기 HP EGR 라인에 설치되어, 상기 터빈의 전단 측 배기라인에서 받은 배기가스를 냉각시켜 엔진 측으로 보내는 HP EGR 볼텍스 튜브;
상기 HP EGR 라인에 설치되어 상기 HP EGR 라인을 선택적으로 개방하는 하나 이상의 HP EGR 밸브;
일단은 배기가스 후처리 필터와 플랩 밸브 사이에서 상기 배기라인에 연결되고 타탄은 상기 압축기의 전단 측에서 상기 흡기라인에 연결되는 LP EGR 라인;
상기 LP EGR 라인에 설치되어, 상기 배기가스 후처리 필터의 후단 측 배기라인에서 받은 배기가스를 냉각시켜 상기 흡기라인에 공급하는 LP EGR 볼텍스 튜브;
상기 LP EGR 라인에 설치되어 상기 LP EGR 라인을 선택적으로 개방하는 LP EGR 밸브;
상기 HP EGR 밸브와 상기 LP EGR 밸브를 제어하는 제어기;
상기 LP EGR 라인의 출구부와 상기 플랩 밸브 후단의 배기라인을 연결하는 LP EGR 바이패스 라인;
상기 LP EGR 바이패스 라인에 설치되어 상기 제어기에 의해 제어되는 LP EGR 바이패스 밸브;
상기 HP EGR 볼텍스 튜브의 후단에서 상기 HP EGR 라인으로부터 분기되어 상기 배기라인과 상기 터빈의 후단에서 접속되는 HP EGR 바이패스 라인;
상기 HP EGR 바이패스 라인에 설치되어 상기 제어기에 의해 제어되는 HP EGR 바이패스 밸브;
상기 흡기라인, 상기 배기라인 또는 상기 배기가스 회수라인에 설치된 하나 이상의 센서를 포함하도록 구성되어, 상기 엔진시스템의 운전 상태 정보를 상기 제어기에 제공하는 운전 상태 정보 획득부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 듀얼 타입 EGR 장치.A dual-type EGR apparatus of an engine system including an intake line connected to an intake manifold and equipped with a compressor of a turbocharger, and an exhaust line connected to an exhaust manifold and equipped with a turbine of a turbocharger,
An HP EGR line having one end connected to the exhaust line at the front end side of the turbine and the other end connected to the intake manifold or the intake line;
An HP EGR vortex tube installed in the HP EGR line for cooling the exhaust gas received from the exhaust line on the upstream side of the turbine and sending the cooled exhaust gas to the engine side;
One or more HP EGR valves installed in the HP EGR line for selectively opening the HP EGR line;
An LP EGR line, one end of which is connected to the exhaust line between the exhaust gas aftertreatment filter and the flap valve and the other is connected to the intake line at the front end side of the compressor;
An LP EGR vortex tube installed on the LP EGR line for cooling the exhaust gas received from the exhaust line on the downstream side of the exhaust gas aftertreatment filter and supplying the cooled exhaust gas to the intake line;
An LP EGR valve installed in the LP EGR line for selectively opening the LP EGR line;
A controller for controlling the HP EGR valve and the LP EGR valve;
An LP EGR bypass line connecting an outlet of the LP EGR line and an exhaust line of a rear end of the flap valve;
An LP EGR bypass valve installed in the LP EGR bypass line and controlled by the controller;
An HP EGR bypass line branched from the HP EGR line at a rear end of the HP EGR vortex tube and connected at the exhaust line and at a rear end of the turbine;
An HP EGR bypass valve installed in the HP EGR bypass line and controlled by the controller;
An operating state information obtaining unit configured to include at least one sensor installed in the intake line, the exhaust line, or the exhaust gas collecting line, for providing operating state information of the engine system to the controller;
Type EGR apparatus of the engine system. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 LP EGR 밸브는 상기 LP EGR 라인과 상기 LP EGR 바이패스 라인이 연결되는 지점에 설치되는 3 웨이 밸브인 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 듀얼 타입 EGR 장치.The method according to claim 1,
Wherein the LP EGR valve is a three-way valve installed at a position where the LP EGR line and the LP EGR bypass line are connected to each other. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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