KR102506941B1 - 배기가스 재순환장치 - Google Patents

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Abstract

배기가스 재순환장치가 개시된다. 연료의 연소로 발생하는 배기가스를 엔진으로 재순환시키는 배기가스 재순환장치에 있어서, 순환되는 배기가스의 이물질을 걸러주는 필터; 상기 재순환되는 배기가스의 유동 량을 제어하는 EGR 밸브; 및 상기 EGR 밸브의 전단 및 후단에 설치되어 차압을 측정하는 차압측정센서를 포함하고; 상기 차압측정센서는 상기 필터를 관통하여 설치되어, 차압측정이 정확하게 이루어질 수 있다.

Description

배기가스 재순환장치{EXHAUST GAS RECIRCULATION}
본 발명은 배기가스 재순환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저압 EGR 라인을 통해 유동하는 EGR 가스의 압력을 정확하게 측정할 수 있는 배기가스 재순환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 엔진은 외부로부터 유입된 공기를 연료와 적절한 비율로 혼합하여 연소시켜 동력을 발생시킨다. 엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있다. 엔진의 연소 효율을 높이기 위해 연소용 공기를 과급시켜 주는 장치로서 터보차저 (turbocharger)가 사용되고 있다.
일반적으로 터보차저는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 터빈을 돌린 후, 그 회전력을 이용하여 연소실로 고압의 공기를 공급하여 엔진의 출력을 높이는 장치이다. 터보차저는 대부분의 디젤 엔진에 적용되고 있으며, 최근에는 가솔린 엔진에도 적용되고 있다.
또한, 배기 가스에 포함된 질소산화물(nitrous oxide; 질소산화물)은 주요한 대기오염물질로 규제되고 있으며, 이러한 질소산화물의 배출을 줄이기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
배기가스 재순환장치(Exhaust Gas recirculation; EGR)는 유해 배기가스의 저감을 위해 차량에 장착되는 시스템이다. 일반적으로, 질소산화물(NOx)은 혼합기 중에 공기의 비율이 높아서 연소가 원활하게 이루어질 때에 증가한다. 따라서, 배기가스 재순환장치는 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부(예를 들어 5~20%)를 다시 혼합기에 섞어 혼합기 속의 산소량을 줄이고 연소를 방해하여 질소산화물의 발생을 억제하는 장치이다.
대표적인 배기가스 재순환장치로 저압 EGR(Low Pressure EGR; LP??EGR) 장치와 고압 EGR 장치가 있다. 저압 EGR장치는 엔진의 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기가스의 일부가 터보차저의 터빈을 통과한 다음에 저압 EGR 쿨러를 거쳐서 터보차저의 컴프레서 전단에 형성된 엔진의 흡기통로로 재순환되게 하는 반면에, 고압 EGR장치는 엔진의 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기가스의 일부를 고압 EGR 쿨러를 통해 다시 흡기통로로 재순환되게 한다.
상기 저압 EGR장치 및 고압 EGR장치를 통한 배기가스의 재순환은 엔진제어유니트(ECU)의 제어에 의한 EGR 밸브의 조절로 엔진의 부하 상태에 따라 적절히 제어되고 있다.
한편, 저압 EGR장치의 배기가스 순환통로에는 배기가스에 포함된 이물질을 걸러서 터보차저의 컴프레서를 보호하기 위한 에미션(Emission) 필터가 설치되어 있다. 또한, 저압 EGR장치를 통해 재순환되는 배기가스의 양을 제어하기 위해 차압센서를 사용하고 있다. 즉 차압센서는 EGR 밸브의 전단 및 후단의 압력차를 측정하여 EGR 밸브를 통과하는 EGR 가스의 유량을 계측하고, 이를 EGR 제어에 활용하고 있다.
그런데, 상기와 같은 종래의 배기가스 재순환장치에 있어서, EGR 밸브의 전단 및 후단의 압력차를 차압센서를 측정할 때에, EM 필터를 통과한 EGR 가스의 압력을 측정함에 따라 EM 필터가 노화될 때에는, EM 필터의 일부가 막혀서 EGR 가스의 유동이 원활하지 못하고, 이로 인해 정확한 압력 계측이 어렵고, 이로 인해 EGR 가스의 유동 제어가 정밀하게 이루어지지 못하는 등의 결점이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, EGR 밸브의 전단 및 후단의 압력차를 정확히 계측하여 EGR 가스 유량을 정밀하게 제어해서 연비 향상 및 유해 배기가스의 저감을 도모할 수 있는 배기가스 재순환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스 재순환장치는, 연료의 연소로 발생하는 배기가스를 엔진으로 재순환시키는 배기가스 재순환장치에 있어서, 순환되는 배기가스의 이물질을 걸러주는 필터; 상기 재순환되는 배기가스의 유동 량을 제어하는 EGR 밸브; 및 상기 EGR 밸브의 전단 및 후단에 설치되어 차압을 측정하는 차압측정센서를 포함하고; 상기 차압측정센서는 상기 필터를 관통하여 설치될 수 있다.
상기 필터는 필터 메쉬를 포함하고; 상기 차압측정센서를 상기 필터 메쉬를 관통하는 차압측정파이프를 포함할 수 있다.
상기 차압측정파이프의 외주면에는 상기 필터 메쉬가 끼워져 결합하는 결합홈이 형성될 수 있다.
상기 결합홈을 형성하는 일부 가장자리에는 챔퍼가 형성될 수 있다.
상기 필터는 에미션 필터일 수 있다.
상기 배기가스를 통해 회전 동력을 발생시키는 터빈을 갖춘 터보차저를 더 포함하고; 상기 터보차저를 통과한 배기가스의 일부를 상기 엔진으로 유입시키는 저압 EGR 라인에 상기 필터와 상기 EGR 밸브 및 상기 차압측정센서가 설치될 수 있다.
상기 터보차저는 상기 터빈과 연동해서 흡기를 압축하여 공급하는 더 컴프레서를 포함하고; 상기 저압 EGR 라인은 상기 컴프레서와 연결될 수 있다.
상기 저압 EGR 라인에는 재순환되는 배기가스를 냉각시켜 상기 컴프레서로 공급하는 저압 EGR 쿨러가 설치될 수 있다.
상기 터보차저로 공급되는 배기가스의 일부를 상기 엔진으로 공급되게 하는 고압 EGR 장치를 더 포함하고; 상기 고압 EGR 장치는 상기 엔진으로부터 배출된 배기가스의 일부가 유입된 다음에 다시 상기 엔진으로 공급되게 하는 고압 EGR 라인; 상기 고압 EGR 라인을 통해 재순환되는 고압 EGR 가스의 유동 량을 제어하는 고압 EGR 밸브; 및 상기 고압 EGR 가스를 냉각시키는 고압 EGR 쿨러를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 의한 배기가스 재순환장치에 의하면, EM 필터의 필터 메쉬를 관통해서 차압 측정파이프가 삽입되게 하여, 필터 메쉬를 통과한 EGR 가스의 압력을 정확하게 정밀하게 계측할 수 있고, 이에 따라 EGR 가스의 정밀한 제어로 연비 향상 및 유해 배기가스의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 차압 측정파이프의 외주면에 필터 메쉬가 끼워지는 결합홈을 형성하고, 결합홈의 가장자리에 챔퍼를 형성하여, 차압 측정파이프와 EM 필터의 조립 작업이 용이해지고, 차압 측정파이프가 EM 필터에 조립되면 안정된 조립 자세를 유지하여, 조립 내구성을 향상시킬 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스 재순환장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 A부 확대 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 엔진 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스 재순환장치는, 연료를 연소하여 동력을 발생시키는 엔진(10)과, 엔진으로부터 발생된 배기가스를 수집하여 외부로 배출하는 배기 매니폴드(20), 엔진(10)으로 외기와 연료 및 EGR 가스로 유입되게 하는 흡기 매니폴드(30)를 구비한 엔진 시스템에 적용될 수 있다.
배기 매니폴드(20)의 배기라인(22)에는 터보차저의 터빈(T)이 배가가스에 의해 회전되게 연결되고, 또한 고압 EGR장치(40)가 배기라인(22)으로부터 배기가스를 유입받을 수 있도록 분지된다.
고압 EGR장치(40)는 배기라인(22)으로부터 배기가스가 유입되게 분지된 고압 EGR 라인(42)과, 고압 EGR 라인(42)을 통해 유동하는 고압 EGR 가스를 조절하기 위한 고압 EGR 밸브(34)와, 고압 EGR 가스를 냉각시키기 위한 고압 EGR 쿨러(HP??EGR 쿨러; 36)가 설치되며, 고압 EGR 쿨러(36)는 다시 흡기 매니폴드(30)와 연결되어, 고압 EGR 가스가 흡기 매니폴드(30)를 통해 엔진(10)의 연소실로 유입되어 연소될 수 있다.
터보차저의 터빈(T)에는 컴프레서(C)가 연동되게 연결되고, 컴프레서(C)는 외기를 흡입하여 압축해서 흡기 매니폴드(30)로 통해 엔진(10)의 연소실로 유입되게 하는 흡기라인(32)이 연결될 수 있다.
한편, 터보차저의 터빈(T)을 통과하여 배출되는 배기가스의 배기라인(22)에는 저압 EGR장치(50)가 연결될 수 있다.
저압 EGR장치(50)는 배기라인(22)으로부터 분지되어 저압 EGR 가스가 유동하고 흡기라인(32)과 연결된 저압 EGR 라인(52)과, 이 저압 EGR 라인(52)을 통해 유동하는 저압 EGR 가스의 유동 량을 제어하는 저압 EGR 밸브(54), 저압 EGR 가스를 냉각시키는 저압 EGR 쿨러(LP??EGR 쿨러; 56)를 각각 포함할 수 있다.
또한, 저압 EGR 라인(52)을 통해 유동하는 저압 EGR 가스의 이물질을 걸러서 터보차저의 컴프레서 휠을 보호하기 위해 에미션 필터(Emission filter; 58)가 설치될 수 있다.
이와 더불어, 저압 EGR 라인(52)을 통해 유동하는 저압 EGR 가스의 압력을 측정하여 저압 EGR 라인(52)을 통해 유동하는 저압 EGR 가스의 유동 량을 계측하기 위해, 저압 EGR 밸브(54)의 전단 및 후단에 제1,2차압센서(60, 62)가 설치될 수 있다.
제1,2차압센서(62)는 저압 EGR 라인(52)과 연통하는 차압센서파이프(63)를 각각 구비할 수 있다.
도 2를 참조하면, 차압센서파이프(63)는 그 외주면에 반경 방향 내측으로 파여진 형태의 결합홈(64)이 형성될 수 있다.
결합함(64)에는 에미션 필터(58)의 필터 메쉬(59)가 삽입되어 결합될 수 있다. 즉 필터 메쉬(59)에는 관통하는 조립홀이 형성되고, 조립홀에 차압센서파이프(63)의 선단부가 삽입되어 관통하고, 이 상태에서 차압센서파이프(63)의 결합홈(64)에 필터 메쉬(59)가 조립홀의 가장자리가 삽입되어 결합될 수 있다.
또한 차압센서파이프(63)와 필터 메쉬(59)의 조립이 용이하도록 결합홈(64)의 한쪽 가장자리에는 절단된 형태의 챔퍼(65)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 차압센서(62)를 매개로 에미션 필터(58)를 통과하는 저압 EGR 가스의 압력을 측정할 때에, 에미션 필터(58)가 노화되어 이물질들에 의해 그 일부가 막히더라도 이에 영향을 받지 않고 에미션 필터(58)를 통과하는 저압 EGR 가스의 압력을 정확하게 측정할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 엔진
20: 배기 매니폴드
30: 흡기 매니폴드
32: 흡기라인
40: 고압 EGR 장치
42: 고압 EGR 라인
44: 고압 EGR 밸브
46: 고압 EGR 쿨러
50: 저압 EGR 장치
52: 저압 EGR 라인
54: 저압 EGR 밸브
56: 저압 EGR 쿨러
58: 에미션 필터
59: 필터 메쉬
60, 62: 차압센서
63: 차압센서파이프
64: 결합홈
65: 챔퍼

Claims (9)

  1. 연료의 연소로 발생하는 배기가스를 엔진으로 재순환시키는 배기가스 재순환장치에 있어서,
    순환되는 배기가스의 이물질을 걸러주는 필터;
    상기 재순환되는 배기가스의 유동 량을 제어하는 EGR 밸브; 및
    상기 EGR 밸브의 전단 및 후단에 설치되어 차압을 측정하는 차압측정센서를 포함하고;
    상기 차압측정센서는 상기 필터를 관통하여 설치된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 필터 메쉬를 포함하고;
    상기 차압측정센서를 상기 필터 메쉬를 관통하는 차압측정파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차압측정파이프의 외주면에는 상기 필터 메쉬가 끼워져 결합하는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합홈을 형성하는 일부 가장자리에는 챔퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 에미션 필터인 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스를 통해 회전 동력을 발생시키는 터빈을 갖춘 터보차저를 더 포함하고;
    상기 터보차저를 통과한 배기가스의 일부를 상기 엔진으로 유입시키는 저압 EGR 라인에 상기 필터와 상기 EGR 밸브 및 상기 차압측정센서가 설치된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터보차저는 상기 터빈과 연동해서 흡기를 압축하여 공급하는 더 컴프레서를 포함하고;
    상기 저압 EGR 라인은 상기 컴프레서와 연결된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저압 EGR 라인에는 재순환되는 배기가스를 냉각시켜 상기 컴프레서로 공급하는 저압 EGR 쿨러가 설치된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 터보차저로 공급되는 배기가스의 일부를 상기 엔진으로 공급되게 하는 고압 EGR 장치를 더 포함하고;
    상기 고압 EGR 장치는
    상기 엔진으로부터 배출된 배기가스의 일부가 유입된 다음에 다시 상기 엔진으로 공급되게 하는 고압 EGR 라인;
    상기 고압 EGR 라인을 통해 재순환되는 고압 EGR 가스의 유동 량을 제어하는 고압 EGR 밸브; 및
    상기 고압 EGR 가스를 냉각시키는 고압 EGR 쿨러를 포함하는 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
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