KR20020058838A

KR20020058838A - Exhaust gas recirculation system

Info

Publication number: KR20020058838A
Application number: KR1020000086969A
Authority: KR
Inventors: 장경익
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2000-12-30
Publication date: 2002-07-12

Abstract

PURPOSE: An exhaust gas recirculation device is provided for a high degree of efficiency by forming a turbine with two steps and reburning a portion of the exhaust gas introduced into an intake manifold. CONSTITUTION: An exhaust gas recirculation device is composed of: an exhaust manifold(110); an intake manifold(130) for mixing new air with exhaust gas exhausted from the exhaust manifold(110) and introducing the mixed gas into a combustion chamber; a cooler(115) for cooling the exhaust gas; a valve(117) for circulating the exhaust gas; a turbine(140) driven by the exhaust gas; and a compressor(141). The turbine(140) includes a housing with a main room and a sub-room, a main wheel driven by the exhaust gas introduced into the main room, and a sub-wheel integrally coupled to the shaft for operating the main wheel and driven by the exhaust gas introduced into the sub-room.

Description

연소가스 재순환 장치{EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM}Combustion gas recirculation unit {EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM}

본 발명은 연소가스 재순환 장치 개선을 위한 2단 터빈에 관한 것으로, 보다상세하게는 터빈을 구동시키는 배기가스의 일부를 재압축시켜 연소실로 보냄으로써 연소가스 재순환에 의한 효과를 개선하도록 한 연소가스 재순환 장치 개선을 위한 2단 터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a two-stage turbine for improving the combustion gas recirculation apparatus, and more particularly, to recompress a part of the exhaust gas driving the turbine to the combustion chamber to improve the effect of the combustion gas recirculation. The present invention relates to a two-stage turbine for improving the apparatus.

일반적으로, 연소가스 재순환량 측정장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이,In general, the combustion gas recirculation amount measuring device 100, as shown in Figure 1,

엔진(10)에서 연소된 배기가스(11)를 배출하는 배기 매니폴드(20)와, 상기 배기 매니폴드(20)와 라인(13)으로 연결되어 상기 배기 매니폴드(20)에서 배출되는 배기가스(11)의 일부를 신기(15)와 혼합시켜 혼합기를 엔진의 연소실내로 유입시키는 흡기 메니폴드(30)와, 상기 라인(13) 상에 구비되어 배기가스(11)를 냉각시키는 쿨러(40)와, 상기 배기가스(11)를 순환시키는 밸브(50)와, 상기 배기가스(11)의 일부로 구동되는 터빈(60)과, 상기 터빈(60)의 축에 결합되어 신기(15)가 흡기 매니폴드(20)로 유입되기 용이하도록 하는 압축기(70)를 구비한다.An exhaust manifold 20 for exhausting the exhaust gas 11 combusted by the engine 10 and an exhaust gas connected to the exhaust manifold 20 and a line 13 to be exhausted from the exhaust manifold 20. An intake manifold 30 for mixing a portion of the 11 with the freshener 15 to introduce the mixer into the combustion chamber of the engine, and a cooler 40 provided on the line 13 to cool the exhaust gas 11. And a valve 50 for circulating the exhaust gas 11, a turbine 60 driven by a part of the exhaust gas 11, and a shaft of the turbine 60 coupled to the shaft of the intake manifold 15. It is provided with a compressor 70 to facilitate the flow into the fold (20).

상기 배기 매니폴드(20)에서 배출된 배기가스(17)의 일부는 터빈(60)을 구동시킨다. 상기 터빈(60) 축에는 압축기(70)가 구비되어 흡기 매니폴드(60)로 유입되는 신기(15)의 흡입을 용이하도록 한다.A part of the exhaust gas 17 discharged from the exhaust manifold 20 drives the turbine 60. Compressor 70 is provided on the shaft of the turbine 60 to facilitate suction of the fresh air 15 flowing into the intake manifold 60.

그러나, 출력이 큰 엔진에서는 신기의 과급압(BOOST PRESSURE)이 배기압력(BACK PRESSURE)보다 높게 형성되기 때문에 효과적인 연소가스 재순환 장치를 얻기 위해서 벤추리(VENTURI)관과 같은 부대장치가 필요하게 되어 복잡한 시스템의 구성이 요구되는 문제점이 있다.However, in engines with large power outputs, BOOST PRESSURE is formed higher than BACK PRESSURE. Therefore, an additional device such as VENTURI pipe is needed to obtain an effective combustion gas recirculation system. There is a problem that the configuration of the required.

본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 배기가스를 이용하여 구동되는 터빈을 2단으로 형성함으로써 배기가스의 일부를 재압축시켜 흡기 매니폴드로 보냄으로써, 연소가스 재순환 장치의 효과를 개선시키는 연소가스 재순환 장치 개선을 위한 2단 터빈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, by forming a turbine driven by using exhaust gas in two stages by recompressing a portion of the exhaust gas sent to the intake manifold, combustion gas recirculation apparatus It is an object of the present invention to provide a two-stage turbine for improving the combustion gas recirculation device to improve the effect of.

도 1은 종래기술에 따른 연소가스 재순환 장치를 개략적으로 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram schematically showing a combustion gas recirculation apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소가스 재순환 장치를 개략적으로 도시한 개념도.2 is a conceptual diagram schematically showing a combustion gas recirculation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 도2의 터빈을 개략적으로 도시한 단면도.3 is a schematic cross-sectional view of the turbine of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110. 배기 매니폴드 111. 배기가스110. Exhaust Manifold 111. Exhaust Gas

115. 쿨러 117. 밸브115. Cooler 117. Valve

119. 신기 120. 엔진119. Novelty 120. Engine

130. 흡기 매니폴드 140. 터빈130.Intake manifold 140.Turbine

141. 메인룸 143. 서브룸141.Main Room 143. Subroom

145. 하우징 147. 메인휠145. Housing 147. Main Wheel

149. 축149. Axes

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연소가스 재순환 장치는, 엔진에서 연소된 배기가스를 배출하는 배기 매니폴드와, 상기 배기 매니폴드와 라인으로 연결되어 상기 배기 메니폴드에서 배출되는 배기가스의 일부를 신기와 혼합시켜 혼합기를 엔진의 연소실내로 유입시키는 흡기 메니폴드와, 상기 라인상에 구비되어 배기가스를 냉각시키는 쿨러와, 상기 배기가스를 순환시키는 밸브와, 상기 배기가스의 일부로 구동되는 터빈과, 상기 터빈의 축에 결합되어 신기가 흡기 매니폴더로 유입되기 용이하도록 하는 압축기를 구비하는 연소가스 재순환 장치에 있어서,The combustion gas recirculation apparatus of the present invention for achieving the above object, the exhaust manifold for discharging the exhaust gas burned in the engine, and a part of the exhaust gas discharged from the exhaust manifold connected in line with the exhaust manifold An intake manifold which mixes with the inlet to introduce the mixer into the combustion chamber of the engine, a cooler provided on the line for cooling the exhaust gas, a valve for circulating the exhaust gas, a turbine driven by a portion of the exhaust gas, In the combustion gas recirculation device having a compressor coupled to the shaft of the turbine to facilitate the introduction of fresh air into the intake manifold,

상기 터빈은 배기가스가 각각 유입되는 메인룸과 서브룸을 구비한 하우징과, 상기 하우징내에 구비되어 메인룸으로 유입되는 배기가스에 의하여 구동되는 메인휠과, 상기 메인휠을 구동시키는 축에 일체로 결합되어 서브룸으로 유입된 배기가스에 의하여 구동되는 서브휠을 구비한다.The turbine is integrally provided with a housing having a main room and a subroom into which the exhaust gas flows, a main wheel provided in the housing and driven by the exhaust gas flowing into the main room, and a shaft for driving the main wheel. And a subwheel which is coupled and driven by exhaust gas introduced into the subroom.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터미널 연결 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a terminal connection device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소가스 재순환 장치를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 도2의 터빈을 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a conceptual diagram schematically showing a combustion gas recirculation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic cross-sectional view of the turbine of FIG.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연소가스 재순환 장치(200)는 배기 매니폴드(110)와, 배기 매니폴드(110)와 라인(113)으로 연결된 흡기 매니폴드(130)와, 상기 라인에 구비된 쿨러(115) 및 밸브(117)와, 배기가스(111)에 의하여 구동되는 터빈(140) 및 압축기(141)를 구비한다.2 and 3, the combustion gas recirculation apparatus 200 includes an exhaust manifold 110, an intake manifold 130 connected to the exhaust manifold 110 and a line 113, and the line. And a cooler 115 and a valve 117 provided therein, and a turbine 140 and a compressor 141 driven by the exhaust gas 111.

상기 배기 매니폴드(110)는 엔진(120)에서 연소된 배기가스(111)가 배출된다. 상기 배기 매니폴드(110)의 소정의 위치에는 라인(113)이 설치된다. 상기 라인(113)은 흡기 매니폴드(130)와 연결된다. 상기 라인(113)에는 라인(113)을 통하여 이동되는 배기가스(111)를 냉각시키는 쿨러(115)와, 배기가스(111)를 순환시키는 밸브(117)가 설치된다.The exhaust manifold 110 discharges the exhaust gas 111 combusted by the engine 120. A line 113 is installed at a predetermined position of the exhaust manifold 110. The line 113 is connected to the intake manifold 130. The line 113 is provided with a cooler 115 for cooling the exhaust gas 111 moved through the line 113, and a valve 117 for circulating the exhaust gas 111.

상기 흡기 매니폴드(130)에는 라인(113)을 통하여 배기 매니폴드(110)로부터 배기가스(110)의 일부가 유입되어, 공기중으로부터 유입된 신기(119)가 배기가스(111)와 혼합되어 혼합기를 만든다.A portion of the exhaust gas 110 flows into the intake manifold 130 from the exhaust manifold 110 through the line 113, and the fresh air 119 introduced from the air is mixed with the exhaust gas 111. Make a mixer.

상기 배기 매니폴드(110)에서 배출된 배기가스(111)의 일부는 터빈(140)을 구동시킨다.A part of the exhaust gas 111 discharged from the exhaust manifold 110 drives the turbine 140.

도 3을 참조하면, 상기 터빈(140)은 배기가스(111)가 각각 유입되는 메인룸(141) 및 서브룸(143)을 구비한 하우징(145)과, 하우징(145) 내에 구비되어 메인룸(141)으로 유입되는 배기가스(111)에 의하여 구동되는 메인휠(147)과, 상기 메인휠(147)을 구동시키는 축(149)에 일체로 결합되어 서브룸(143)으로 유입된 배기가스(111)에 의하여 구동되는 서브휠(142)을 구비한다. 상기 메인휠(147)을 구동시킨 배기가스(111)는 저온, 저압이 되어 배기 파이프(미도시)를 통해 머플러로 보내진다. 상기 서브룸(143)으로 유입된 배기가스(111)는 서브휠(142)에 의하여 흡기매니폴드(130)로 유입된다. 상기 서브룸(143)으로 유입된 배기가스(111)는 메인휠(147)에 의하여 압축되어 온도가 높아진다. 그러나, 온도가 높아진 상기 배기가스(111)는 서브휠(142)보다 온도가 낮은 메인휠(147)로의 열전달이 발생함으로써 온도가 내려간다. 그리고, 상기 배기가스(111)는 라인(113)에 구비된 쿨러(115)를 통하여 흡기 매니폴드(130)로 유입된다. 따라서, 터빈(140)을 구동시키는 배기가스(111)의 일부가 다시 흡기 매니폴드(130)로 유입되어 재연소됨으로써 연소가스 재순환 장치(200)의 효율을 증가시킨다.Referring to FIG. 3, the turbine 140 includes a housing 145 including a main room 141 and a subroom 143 into which the exhaust gas 111 flows, and a main room provided in the housing 145. An exhaust gas introduced into the subroom 143 by being integrally coupled to the main wheel 147 driven by the exhaust gas 111 flowing into the 141 and the shaft 149 driving the main wheel 147. A subwheel 142 driven by 111 is provided. The exhaust gas 111 driving the main wheel 147 becomes low temperature and low pressure and is sent to the muffler through an exhaust pipe (not shown). The exhaust gas 111 introduced into the subroom 143 is introduced into the intake manifold 130 by the subwheel 142. The exhaust gas 111 introduced into the subroom 143 is compressed by the main wheel 147 to increase the temperature. However, the temperature of the exhaust gas 111 having a higher temperature is lowered by heat transfer to the main wheel 147 having a lower temperature than the subwheel 142. In addition, the exhaust gas 111 flows into the intake manifold 130 through the cooler 115 provided in the line 113. Therefore, a part of the exhaust gas 111 driving the turbine 140 flows back into the intake manifold 130 to be reburned, thereby increasing the efficiency of the combustion gas recirculation apparatus 200.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

상기와 같은 본 발명에 따른 연소가스 재순환 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.The combustion gas recirculation apparatus according to the present invention as described above has the following effects.

배기 매니폴드에서 유입된 배기가스에 의하여 구동되는 터빈을 2단으로 형성하여 터빈으로 유입된 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드로 유입시켜 재연소 시킴으로써, 연소가스 재순환 장치의 효율을 높인다.The turbine driven by the exhaust gas introduced from the exhaust manifold is formed in two stages, and a part of the exhaust gas introduced into the turbine is introduced into the intake manifold to be reburned, thereby improving the efficiency of the combustion gas recirculation apparatus.

Claims

엔진에서 연소된 배기가스를 배출하는 배기 매니폴드와, 상기 배기 매니폴드와 라인으로 연결되어 상기 배기 메니폴드에서 배출되는 배기가스의 일부를 신기와 혼합시켜 혼합기를 엔진의 연소실내로 유입시키는 흡기 메니폴드와, 상기 라인상에 구비되어 배기가스를 냉각시키는 쿨러와, 상기 배기가스를 순환시키는 밸브와, 상기 배기가스의 일부로 구동되는 터빈과, 상기 터빈의 축에 결합되어 신기가 흡기 매니폴더로 유입되기 용이하도록 하는 압축기를 구비하는 연소가스 재순환 장치에 있어서,An exhaust manifold for discharging the exhaust gas combusted by the engine, an intake manifold connected to the exhaust manifold in a line and mixing a part of the exhaust gas discharged from the exhaust manifold with a newer to introduce the mixer into the combustion chamber of the engine; A cooler provided on the line to cool the exhaust gas, a valve for circulating the exhaust gas, a turbine driven by a portion of the exhaust gas, and a shaft connected to the shaft of the turbine to easily introduce new air into the intake manifold. In the combustion gas recirculation device having a compressor to make,

상기 터빈은 배기가스가 각각 유입되는 메인룸과 서브룸을 구비한 하우징과, 상기 하우징내에 구비되어 메인룸으로 유입되는 배기가스에 의하여 구동되는 메인휠과, 상기 메인휠을 구동시키는 축에 일체로 결합되어 서브룸으로 유입된 배기가스에 의하여 구동되는 서브휠을 구비하는 것을 특징으로 하는 연소가스 재순환 장치.The turbine is integrally provided with a housing having a main room and a subroom into which the exhaust gas flows, a main wheel provided in the housing and driven by the exhaust gas flowing into the main room, and a shaft for driving the main wheel. Combustion gas recirculation apparatus having a sub-wheel coupled to the driven by the exhaust gas introduced into the subroom.