KR101557018B1 - low temperature EGR system using vortex tube and its controlling method - Google Patents

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임석연
유상석
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동명대학교산학협력단
충남대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a low pressure (LP) EGR system of an engine system having an intake line connected to an intake manifold on which a compressor of a turbocharger is installed, and an exhaust line connected to an exhaust manifold on which a turbine of the turbocharger is installed. The LP EGR system comprises: an exhaust gas collection line whose one end is connected to the exhaust line between an exhaust gas post-processing filter and a flap valve whose other end is connected to the intake line from an upstream side of a compressor of the turbocharger; a vortex tube installed in the exhaust gas collection line to separate the exhaust gas supplied from the exhaust line into high temperature gas, and low temperature gas to supply the low temperature gas to the intake line; an LP EGR valve installed in the exhaust gas collection line to selectively connect the exhaust line and the intake line; and a controller to control the LP EGR valve.

Description

볼텍스 튜브를 이용한 ＬＰ ＥＧＲ 장치 및 그 제어방법{low temperature EGR system using vortex tube and its controlling method} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a low-temperature EGR system using a vortex tube,

본 발명은 볼텍스 튜브를 이용한 LP EGR 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 배기가스 후처리 필터를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급할 수 있되, 그 배기가스를 엔진 측으로 공급되기 전에 볼텍스 튜브를 이용하여 냉각시킬 수 있고, 운전 상태에 따라 볼텍스 튜브를 선택적으로 이용할 수 있도록 한 LP EGR 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an LP EGR apparatus using a vortex tube and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to an LP EGR apparatus using a vortex tube, and more particularly, to an exhaust gas recirculation apparatus To an LP EGR apparatus that can be cooled using a vortex tube before being supplied to an engine, and to selectively use a vortex tube according to an operation state, and a control method thereof.

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, 근래 들어서는 배기가스 후처리 필터를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급할 수 있는 LP EGR 장치가 제안되고 있다. 그러나, 종래 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, an LP EGR apparatus has recently been proposed which can pass an exhaust gas aftertreatment filter to recirculate exhaust gas having a high degree of air cleanliness to the engine side. However, in the conventional LP EGR apparatus, there is a limit to the exhaust gas temperature reduction depending on the intercooler in circulating exhaust gas cooling, and there are many limitations in controlling the recirculation rate and temperature of the exhaust gas depending on the operating state.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배기가스 후처리 필터(더 상세하게는, DPF)를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급할 수 있되, 그 배기가스를 엔진 측으로 공급되기 전에 볼텍스 튜브를 이용하여 냉각시킬 수 있고, 운전 조건에 따라 볼텍스 튜브를 선택적으로 이용할 수 있도록 한 LP EGR 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exhaust gas recirculation system capable of recirculating an exhaust gas having a high air cleanliness through an exhaust gas after-treatment filter (more specifically, a DPF) And an LP EGR apparatus and a control method thereof that can be cooled by using a tube and selectively use a vortex tube according to an operation condition.

본 발명의 일 측면에 따라 흡기매니폴드에 연결되고 터보차저의 압축기가 설치된 흡기라인과, 배기매니폴드에 연결되고 터보차저의 터빈이 설치된 배기라인을 포함하는 엔진시스템의 LP EGR 장치가 제공되며, 상기 LP EGR 장치는, 일단은 배기가스 후처리 필터와 플랩 밸브 사이에서 배기라인에 연결되고 타탄은 터보차저의 압축기 상류에서 흡기라인에 연결되는 배기가스 회수라인과; 상기 배기가스 회수라인에 설치되어, 상기 배기라인에서 공급된 배기가스를 고온 기체와 저온 기체로 분리하여 상기 저온 기체를 상기 흡기라인에 공급하는 볼텍스 튜브와; 상기 배기가스 회수라인에 설치되어 상기 배기라인과 상기 흡기라인을 선택적으로 연결시키는 LP EGR 밸브과; 상기 LP EGR 밸브를 제어하는 제어기를 포함한다.There is provided an LP EGR apparatus of an engine system including an intake line connected to an intake manifold and 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, The LP EGR apparatus includes an exhaust gas recovery line, one end of which is connected to the exhaust line between the exhaust gas after-treatment filter and the flap valve and the other is connected to the intake line upstream of the compressor of the turbocharger; A vortex tube installed in the exhaust gas reclaiming line for separating the exhaust gas supplied from the exhaust line into a hot gas and a low temperature gas and supplying the low temperature gas to the intake line; An LP EGR valve installed in the exhaust gas reclaiming line for selectively connecting the exhaust line and the intake line; And a controller for controlling the LP EGR valve.

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

일 실시예에 따라, 상기 LP EGR 장치는 상기 바이패스 라인에 설치되는 밸브를 더 포함한다.According to one embodiment, the LP EGR apparatus further comprises a valve installed in the bypass line.

일 실시예에 따라, 상기 LP EGR 밸브는 상기 배기가스 회수라인과 상기 바이패스 라인이 연결되는 지점에 설치되는 3 웨이 밸브일 수 있다.According to one embodiment, the LP EGR valve may be a three-way valve installed at a point where the exhaust gas collecting line and the bypass line are connected.

일 실시예에 따라, 상기 LP EGR 밸브는 상기 배기가스 회수라인과 상기 흡기라인이 만나는 지점에서 설치될 수 있다.According to one embodiment, the LP EGR valve may be installed at a point where the exhaust gas collecting line and the intake line meet.

일 실시예에 따라, 상기 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 압력센서를 포함한다.According to one embodiment, the 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, the exhaust line, And at least one pressure sensor installed in the line.

본 발명의 다른 측면에 따라 전술한 엔진시스템의 LP EGR 장치를 제어하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 상기 엔진시스템의 운전 상태 정보를 획득하는 단계와; 상기 운전 상태 정보를 기초로 상기 LP EGR 밸브를 개방하여, 상기 배기가스 회수라인을 통해 상기 배기라인과 상기 흡기라인을 연결하는 단계와; 상기 볼텍스 튜브를 통해 배기가스 일부를 냉각하여 상기 흡기라인으로 공급하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention there is provided a method of controlling an LP EGR apparatus of an engine system as described above, the method comprising: obtaining operating state information of the engine system; Opening the LP EGR valve based on the operation state information and connecting the exhaust line and the intake line through the exhaust gas recovery line; And cooling a part of the exhaust gas through the vortex tube and supplying the cooled part to the intake line.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 방법은, 상기 엔진시스템의 운전 상태 정보를 획득하는 단계와; 상기 운전 상태 정보를 기초로 상기 LP EGR 밸브를 개방하여, 상기 배기가스 회수라인을 통해 상기 배기라인과 상기 흡기라인을 연결하는 단계와; 상기 볼텍스 튜브를 통해 배기가스 일부를 냉각하여 상기 흡기라인으로 공급하는 단계와; 상기 운전 상태 정보를 기초로 상기 배기가스 회수라인을 흐른 회수 배기가스를 상기 플랩 밸브 후단의 배기라인으로 유도하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method comprising: obtaining operating state information of the engine system; Opening the LP EGR valve based on the operation state information and connecting the exhaust line and the intake line through the exhaust gas recovery line; Cooling a portion of the exhaust gas through the vortex tube and supplying the portion of the exhaust gas to the intake line; And guiding the recovered exhaust gas flowing through the exhaust gas collecting line to the exhaust line at the rear end of the flap valve based on the operation state information.

본 발명에 따르면, 배기가스 후처리 필터(더 상세하게는, DPF)를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진 측으로 공급할 수 있되, 그 배기가스를 엔진 측으로 공급되기 전에 볼텍스 튜브를 이용하여 냉각시킬 수 있고, 운전 조건에 따라 볼텍스 튜브를 선택적으로 이용할 수 있다.According to the present invention, an exhaust gas having a high air cleanliness through an exhaust gas after-treatment filter (more specifically, DPF) can be recycled to the engine side, and the exhaust gas can be supplied to the engine via a vortex tube And the vortex tube can be selectively used depending on the operating conditions.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LP EGR 장치가 적용된 엔진시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LP EGR 장치가 적용된 엔진시스템을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an engine system to which an LP EGR apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.
2 is a block diagram showing an engine system to which an LP 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 LP EGR 장치가 적용된 엔진시스템을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an engine system to which an LP 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, LP EGR 장치(6)를 포함한다. 이하 자세히 바와 같이, LP EGR 장치(6)는 배기가스 후처리 필터인 DPF(82)를 통과하여 공기 청정도가 높은 배기가스를 재순환시켜 엔진(1) 측으로 다시 공급하는 재순환 기능을 하되, 그 재순환되는 배기가스가 엔진(1)에 이르기 전에 볼텍스 튜브(60)와 인터쿨러(9)를 차례로 거치면서 충분히 냉각될 수 있도록 해준다. 볼텍스 튜브(60)는 고속으로 회전하는 기체의 자발적인 에너지 분리현상을 이용하여 고온 기체와 저온의 기체를 생성하여 다른 경로로 내보내도록 구성된다.1, the engine system includes an engine 1, an intake manifold 2, an exhaust manifold 3, a turbocharger 4, and an LP EGR apparatus 6. [ As will be described in detail below, the LP EGR device 6 has a recirculating function of passing the exhaust gas having a high degree of air cleanliness through the DPF 82, which is an exhaust gas after-treatment filter, to the engine 1 side again, Allowing the exhaust gas to be sufficiently cooled by passing through the vortex tube 60 and the intercooler 9 one after another before reaching the engine 1. The 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.

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 배기가린(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, a muffler may be further installed in the exhaust muffler 8.

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 일반적이다. EGR 시스템이 적용되는 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. When the EGR system is applied, 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 LP EGR 장치(6)는 배기라인(8)과 흡기라인(7)을 연결하는 배기가스 회수라인(61)과, 상기 배기가스 회수라인(61)에 설치된 볼텍스 튜브(60)를 포함한다. 상기 배기가스 회수라인(61)의 일단은 터빈(42)의 하류측에서 배기라인(8)의 DPF(82)와 플랩 밸브(84) 사이에 연결되고, 상기 배기가스 회수라인(61)의 타단은 상기 흡기라인(7)의 압축기(41)와 에어클리너(82) 사이에 연결된다.The LP EGR device 6 includes an exhaust gas collecting line 61 connecting the exhaust line 8 and the intake line 7 and a vortex tube 60 installed in the exhaust gas collecting line 61. One end of the exhaust gas recovery 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 exhaust gas recovery line 61 Is connected between the compressor (41) of the intake line (7) and the air cleaner (82).

상기 볼텍스 튜브(60)는, 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 볼텍스 튜브(60) 내에서 저온 배기가스로부터 분리된 고온 배기가스는 다른 경로로 배출된다. The vortex tube 60 is configured to generate a high temperature exhaust gas and a low temperature exhaust gas by using a spontaneous energy separation phenomenon of a gas rotating at a high speed and to discharge the exhaust gas to another path. The inlet 60a, And a cold air outlet 60b through which the low temperature exhaust gas is discharged. The hot exhaust gas separated from the cold exhaust gas in the vortex tube 60 is discharged through another path.

또한, 상기 LP EGR 장치(6)는, 상기 배기가스 회수라인(61)을 활성화시켜 상기 배기가스 회수라인(61)을 통해 배기라인(8)과 흡기라인(7)을 선택적으로 연결시키도록, 자체 개방 또는 폐쇄에 의해 상기 배기가스 회수라인(61)을 선택적으로 개폐시키는 LP EGR 밸브(62')를 포함한다. 상기 LP EGR 밸브(62')는 상기 회수라인(61)의 출구 측, 더 구체적으로는, 상기 회수라인(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 LP EGR 제어기(64)에 의해 개폐 제어되며, 개방되었을 때, 상기 회수라인(61)을 통해, 배기라인(8)과 흡기라인(7)을 선택적으로 연결시킨다. 상기 LP EGR 밸브(62')가 상기 회수라인(61)과 상기 흡기라인(7)이 만나는 위치에 설치됨으로써, 상기 LP EGR 밸브(62')가 닫힌 상태에서 개방된 상태로 변화할 때, 상기 회수라인(61) 내에서 상기 볼텍스 튜브(60)에 의해 냉각된 재순환 배기가스가 즉각 흡기라인(7)을 흐르는 흡입공기와 혼합된다. 이는 응답성을 높이는데 기여한다.The LP EGR device 6 may be configured to activate the exhaust gas recovery line 61 to selectively connect the exhaust line 8 and the intake line 7 through the exhaust gas recovery line 61, And an LP EGR valve 62 'that selectively opens and closes the exhaust gas recovery line 61 by its own opening or closing. The LP EGR valve 62 'is installed at the outlet side of the recovery line 61, more specifically, at a position where the recovery 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 LP EGR controller 64 and selectively opens and closes the exhaust line 8 and the intake line 7 through the recovery line 61 when the LP EGR valve 62' . The LP EGR valve 62 'is installed at a position where the recovery line 61 and the intake line 7 meet, and when the LP EGR valve 62' changes from the closed state to the open state, The recirculated exhaust gas cooled by the vortex tube 60 in the recovery 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 LP EGR 장치(6)는 상기 배기가스 회수라인(61)의 출구측과 상기 플랩 밸브(84)의 후단을 연결하는 바이패스 라인(92)를 더 포함한다. 이 바이패스 라인(92)에는 컨트롤 밸브(94)가 설치되며, 흡기라인(7) 측 운전 상태를 고려하여, 상기 바이패스 컨트롤 밸브(94)가 제어되어 상기 배기가스 회수라인(61)을 통해 회수되는 회수 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 LP EGR device 6 further includes a bypass line 92 connecting the outlet side of the exhaust gas recovery line 61 and the rear end of the flap valve 84. A control valve 94 is provided in the bypass line 92. The bypass control valve 94 is controlled in accordance with the operation state on the intake line 7 side At least a part of the recovered exhaust gas may be led back to the exhaust line 8 on the outlet side of the flap valve 84 and then discharged.

한편, 상기 플랩 밸브(84)가 닫히고 상기 LP EGR 밸브(62')가 개방되어 상기 LP EGR 장치(6)가 작동하면, 상기 DPF(82) 후단의 청정도 높은 배기가스가 상기 배기가스 회수라인(61)을 통해 흡기라인(7) 측으로 회수될 수 있으며, 이 과정에서, 배기가스 회수라인(61)에 설치된 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. On the other hand, when the LP EGR valve 6 is operated by closing the flap valve 84 and opening the LP EGR valve 62 ', clean exhaust gas at the downstream end of the DPF 82 flows into the exhaust gas recovery line The vortex tube 60 provided in the exhaust gas collecting line 61 can cool the exhaust gas at a high temperature up to 100 ° C or more 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.

한편, 본 실시예에 따른 LP EGR(6) 장치는, 차량의 ECU에 연결된 채, 운전 상태에 따라, 상기 LP EGR 밸브(62')와 컨트롤 밸브(94)를 제어하는 LP EGR 제어기(64)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 LP EGR 제어기(64)는 플랩 밸브(84)의 개폐도 제어할 수 있으며, 더 나아가, 상기 볼텍스 튜브(60)도 제어할 수 있다. 또한, 상기 LP EGR 장치(6)는 엔진시스템의 운전 상태 정보를 획득하여 상기 LP EGR 제어기(64)에 제공하기 위한 운전 상태 정보 획득부(65)를 포함할 수 있으며, 상기 운전 상태 정보 획득부(65)는 상기 볼텍스 튜브(60)의 입구 또는 출구 측에 설치된 압력센서를 포함할 수 있다. 이에 제한되지 않고, 상기 운전 상태 정보 획득부(65)는 배기라인, 흡기라인 및/또는 배기가스 회수라인 중 적어도 한 곳에 설치된 압력센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 운전 상태 정보 획득부(65)는 온도센서를 더 포함할 수 있다. The LP EGR apparatus 6 according to the present embodiment includes an LP EGR controller 64 connected to the ECU of the vehicle and controlling the LP EGR valve 62 'and the control valve 94, As shown in FIG. In addition, the LP EGR controller 64 can also control the opening and closing of the flap valve 84, and furthermore, the vortex tube 60 can also be controlled. The LP EGR device 6 may include an operation state information acquisition unit 65 for acquiring operation state information of the engine system and providing the operation state information to the LP EGR controller 64, (65) may include a pressure sensor installed at the inlet or outlet of the vortex tube (60). The present invention is not limited to this, and the operation state information acquiring unit 65 may include a pressure sensor installed in at least one of the exhaust line, the intake line, and / or the exhaust gas recovery line. The operation state information acquisition unit 65 may further include a temperature sensor.

상기 LP EGR 제어기(64)는 상기 운전 상태 정보 획득부(65)에서 제공된 운전 상태 정보에 따라 배기 모드와 재순환 모드를 선택할 수 있으며, 이때, 배기 모드에는 플랩 밸브(84)가 개방되고 LP EGR 밸브(62')는 닫힌다. 또한, 재순환 모드에서는, 상기 LP EGR 제어기(64)가 상기 플랩 밸브(84)를 닫은 상태로 운전 상태에 따라 LP EGR 밸브(62')의 개도량을 조절한다. LP EGR 밸브(62')의 개도량 조절에 의해, 볼텍스 튜브(60)에 의해 냉각되는 재순환 배기가스의 양, 그 재순환 배기가스와 흡입공기와의 혼합량, 이에 따른, 혼합 흡입공기의 온도, 그리고, 압력 등이 조절될 수 있다.The LP EGR controller 64 can select the exhaust mode and the recirculation mode according to the operation state information provided by the operation state information obtaining unit 65. At this time, the flap valve 84 is opened in the exhaust mode, (62 ') is closed. In the recirculation mode, the LP EGR controller 64 adjusts the opening amount of the LP EGR valve 62 'according to the operating state in a state where the flap valve 84 is closed. By adjusting the amount of opening of the LP EGR valve 62 ', the amount of recirculated exhaust gas cooled by the vortex tube 60, the mixing amount of the recirculated exhaust gas and the intake air, and thus the temperature of the mixed intake air, and , Pressure, etc. can be adjusted.

[제2 실시예][Second Embodiment]

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LP EGR 장치를 설명하기 위한 구성도이다.2 is a block diagram illustrating an LP EGR apparatus according to a second embodiment of the present invention.

앞선 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 LP EGR 장치(6)는 앞선 실시예의 컨트롤 밸브 기능을 할 수 있는, 3웨이 밸브로 된, LP EGR 밸브(62)를 포함하며, 이 LP EGR 밸브(62)는 볼텍스 튜브(60) 후단에서 바이패스 라인(92)과 배기가스 회수라인(61)이 만나는 지점에 설치된다. The LP EGR device 6 includes a LP EGR valve 62 as a three-way valve that can function as a control valve of the foregoing embodiment. Like the first embodiment, Is installed at the point where the bypass line 92 and the exhaust gas recovery line 61 meet at the rear end of the vortex tube 60.

상기 LP EGR 밸브브(62)는, 3웨이 밸브로 이루어진 채, 앞선 실시예의 LP EGR 밸브 기능과, 바이패스 라인 상의 컨트롤 밸브 기능을 모두 수행하며, 전술한 LP EGR 제어기(64)에 의해 개폐 및 개도량이 제어된다. 상기 LP EGR 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 a LP EGR valve function of the preceding embodiment and a control valve function of the bypass line while being composed of a three-way valve. The LP EGR valve 62 is opened / The opening amount is controlled. The LP EGR controller 64 can control the LP EGR valve 62 or the like based on the information obtained from the operation state information obtaining unit 65.

1: 엔진 2: 흡기매니폴드
3: 배기매니폴드 4: 터버차저
6: LP EGR 장치 41: 압축기
42: 터빈 7: 흡기라인
8: 배기라인 60: 볼텍스 튜브
61: 배기가스 회수라인 62, 62': LP EGR 밸브
64: 제어기 65: 운전 상태 정보 획득부
82: DPF 92: 바이패스 라인
94: 컨트롤 밸브1: Engine 2: Intake manifold
3: Exhaust manifold 4: Turbocharger
6: LP EGR device 41: compressor
42: Turbine 7: Intake line
8: exhaust line 60: vortex tube
61: exhaust gas recovery line 62, 62 ': LP EGR valve
64: Controller 65: Operation state information obtaining unit
82: DPF 92: Bypass line
94: Control valve

Claims (8)

삭제delete 흡기매니폴드에 연결되고 터보차저의 압축기가 설치된 흡기라인과, 배기매니폴드에 연결되고 터보차저의 터빈이 설치된 배기라인을 포함하는 엔진시스템의 LP EGR 장치에 있어서,
일단은 배기가스 후처리 필터와 플랩 밸브 사이에서 배기라인에 연결되고 타탄은 터보차저의 압축기 상류에서 흡기라인에 연결되는 배기가스 회수라인;
상기 배기가스 회수라인에 설치되어, 상기 배기라인에서 공급된 배기가스를 고온 기체와 저온 기체로 분리하여 상기 저온 기체를 상기 흡기라인에 공급하는 볼텍스 튜브;
상기 배기가스 회수라인에 설치되어 상기 배기라인과 상기 흡기라인을 선택적으로 연결시키는 LP EGR 밸브;
상기 LP EGR 밸브를 제어하는 제어기: 및
상기 배기가스 회수라인의 출구부와 상기 플랩 밸브 후단의 배기라인을 연결하는 바이패스 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 LP EGR 장치.An LP 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 exhaust gas recovery 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 upstream of the compressor of the turbocharger;
A vortex tube provided in the exhaust gas collecting line for separating the exhaust gas supplied from the exhaust line into a hot gas and a low temperature gas and supplying the low temperature gas to the intake line;
An LP EGR valve installed in the exhaust gas reclaiming line for selectively connecting the exhaust line and the intake line;
A controller for controlling the LP EGR valve; and
And a bypass line connecting an outlet of the exhaust gas reclaiming line and an exhaust line of a rear end of the flap valve. 청구항 2에 있어서, 상기 바이패스 라인에 설치되는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 LP EGR 장치.The LP EGR apparatus of an engine system according to claim 2, further comprising a valve installed in the bypass line. 청구항 2에 있어서, 상기 LP EGR 밸브는 상기 배기가스 회수라인과 상기 바이패스 라인이 연결되는 지점에 설치되는 3 웨이 밸브인 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 LP EGR 장치.The LP EGR apparatus of an engine system according to claim 2, wherein the LP EGR valve is a three-way valve installed at a point where the exhaust gas collecting line and the bypass line are connected. 청구항 2에 있어서, 상기 LP EGR 밸브는 상기 배기가스 회수라인과 상기 흡기라인이 만나는 지점에서 설치된 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 LP EGR 장치.The LP EGR apparatus of an engine system according to claim 2, wherein the LP EGR valve is installed at a point where the exhaust gas collecting line and the intake line meet. 청구항 2에 있어서, 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 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 LP EGR 장치.The exhaust gas recycling apparatus according to claim 2, further comprising: an operation state information obtaining unit for providing the controller with the operation state information of the engine system, wherein the operation state information obtaining unit obtains the operation state information from the intake line, Wherein the LP EGR device includes a pressure sensor. 삭제delete 청구항 3 또는 청구항 4에 따른 엔진시스템의 LP EGR 장치를 제어하는 방법으로서,
상기 엔진시스템의 운전 상태 정보를 획득하는 단계와;
상기 운전 상태 정보를 기초로 상기 LP EGR 밸브를 개방하여, 상기 배기가스 회수라인을 통해 상기 배기라인과 상기 흡기라인을 연결하는 단계와;
상기 볼텍스 튜브를 통해 배기가스 일부를 냉각하여 상기 흡기라인으로 공급하는 단계와;
상기 운전 상태 정보를 기초로 상기 배기가스 회수라인을 흐른 회수 배기가스를 상기 플랩 밸브 후단의 배기라인으로 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진시스템의 LP EGR 장치 제어방법.A method for controlling an LP EGR apparatus of an engine system according to claim 3 or claim 4,
Obtaining operating state information of the engine system;
Opening the LP EGR valve based on the operation state information and connecting the exhaust line and the intake line through the exhaust gas recovery line;
Cooling a portion of the exhaust gas through the vortex tube and supplying the portion of the exhaust gas to the intake line;
And guiding the recovered exhaust gas flowing through the exhaust gas reclaiming line to an exhaust line downstream of the flap valve based on the operation state information.
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