KR20070033599A - Ｓｒｃ시스템의 요소를 이용한 ｅｇｒ 쿨링시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템에 관한 것으로서, EGR 쿨러의 냉각 매개체를 엔진의 쿨링 기능을 갖는 엔진냉각수에 비해 저온 상태를 갖는 SRC 시스템의 요소(Urea)를 이용하되, 엔진냉각수 공급라인을 배제하고 대신에 별도의 요소냉각수 공급라인을 요소 탱크와 EGR 쿨러 사이에 연결되도록 설치함으로써, 엔진 내부로 순환되는 배기가스의 온도를 더욱 낮춰 NOx의 저감 효율을 증대시킬 수 있으며, EGR 쿨러의 용량 축소 및 라디에이터의 용량 축소가 가능하게 되어 차량의 레이아웃 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 원가 절감을 도모할 수 있는 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템에 관한 것이다.

요소, EGR 쿨링시스템, 요소냉각수 공급라인, 요소 펌프

Description

ＳＲＣ시스템의 요소를 이용한 ＥＧＲ 쿨링시스템{EGR cooling system using urea in SRC system}

도 1은 본 발명에 따른 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템을 나타내는 전체적인 구성도,

도 2는 종래의 일반적인 SRC 시스템 및 EGR 시스템을 나타내는 전체적인 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 요소 탱크 11 : 딜리버리 펌프

12 : 도싱 유닛(dosing unit) 13 : 인젝터

14 : 요소 공급라인 20 : EGR 쿨러

21 : EGR 밸브 22 : EGR 라인

30 : 요소냉각수 공급라인 31 : 요소 펌프

40 : 배기관 50 : 엔진

60 : ECU

본 발명은 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템에 관한 것으로서, EGR 쿨러의 냉각 매개체를 엔진냉각수가 아닌 상대적으로 저온 상태인 SRC 시스템의 요소(Urea)를 이용함으로써, 엔진 내부로 순환되는 배기가스의 온도를 더욱 낮춰 NOx의 저감 효율을 증대시킬 수 있으며, EGR 쿨러의 용량 축소 및 라디에이터의 용량 축소가 가능하게 되어 차량의 레이아웃 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 원가 절감을 도모할 수 있는 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 형태에 따라서 승용차나, 버스 및 트럭 등으로 분류하지만, 같은 차종이라도 사용하는 연료에 따라서 가솔린을 연료로 사용하는 가솔린 차량이나 디젤을 연료로 사용하는 디젤 차량 및 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 연료로 사용하는 LPG 차량으로 구분하고 있다.

상기 디젤 차량은 산소 과잉분위기에서 연소되며 연소 온도가 높아 가솔린 엔진에 비해서 유해물질인 NOx의 발생량이 상당히 많고, 여러 가지 환경적인 문제를 발생시키게 된다.

상기 NOx는 환경적으로 유해한 질소산화물로서, 여러 국가에서 법적으로 규제하고 있는 실정이다.

따라서, NOx 제거기술로서 가장 활발히 개발이 진행되는 것이 SRC(Selective Reduction Catalyst) 시스템 및 EGR(Exhaust gas recirculation) 시스템이 있는 바 , 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 SRC 시스템은 요소(Urea)를 이용한 배기가스의 NOx를 저감시키는 시스템으로서, 실제로는 요소가 배기관(40)에 분사된 후, 암모니아로 분해되어 NOx와 반응하고, 이를 통해 상기 NOx를 저감시키는 기술로서, 요소 탱크(10)의 요소를 딜리버리 펌프(11)를 통해 인젝터(13)로 공급하며, ECU(60)와 캔통신을 통해 상기 인젝터(13)에서 배기관(40) 내에 요소를 분사시킬 수 있도록 하는 방식이다.

그리고, 상기 EGR 시스템은 배기가스를 재순환하여 엔진(50) 연소실 내에서의 NOx 생성을 저감시켜 주는 기술로서, 기본적으로 배기가스를 바이패스시키는 EGR 밸브(21)와, 엔진냉각수 공급라인(23)을 통해 유동하는 엔진냉각수에 의해 바이패스된 배기가스를 냉각시키는 EGR 쿨러(20)로 구성되어 배기가스와 엔진냉각수 사이에 열교환이 발생할 수 있도록 하는 방식이다.

따라서, 상기 2가지 시스템을 함께 병행하여 사용하는 경우에 그 효과를 극대화할 수 있게 되는데, 기본적으로 EGR 시스템은 EGR과 엔진 연소기술을 통해 NOx를 저감하고 후처리 장치를 이용하여 PM을 제거해주게 되는 동시에, SRC 시스템은 엔진 기술을 통해 PM을 저감하고 후처리장치인 SRC을 이용하여 NOx를 저감시키게 되는 것이다.

그런데, 현재 이러한 SRC 시스템과 EGR 시스템은 각각 서로 다른 방향의 기술일 뿐만 아니라, 비용적인 부담이 크기때문에 2개의 시스템을 함께 적용하는 사례는 아직까지 없었다.

또한, 이 2가지 시스템을 병용할 경우, SRC만 적용시 기존엔진 대비해서 냉 각용량을 늘릴 필요는 없으나, EGR 적용시 냉각용량이 증대하는 문제점이 있다.

즉, EGR 적용시에는 EGR 쿨러가 함께 적용되기 때문에 방열량이 증대되어 냉각수도 더 많은 양을 필요로 하게 되고, 더 큰 용량의 라디에이터가 필요하게 된다.

상기 라디에이터의 사이즈가 커지게 되면 단순히 더 큰 사이즈의 라디에이터를 적용하면 되는 것이 아니라 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

즉, 트럭과 같은 경우에는 운전석이 있는 캡 아래에 엔진이 장착되기 때문에 엔진 조립의 전체적인 레이아웃 뿐만 아니라 캡 자체도 다시 설계해야 하는 문제점을 야기하게 되고, 버스의 경우도 마찬가지로 기존 레이아웃을 새로 검토해야 하는 문제로 인해 단순하게 부품 1개를 설계 변경하는 정도가 아닌 전체 레이아웃 자체에 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 상기와 같은 제약조건으로 EGR 쿨러의 제 역할을 못하게 되어 궁극적으로 배기가스 저감 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, EGR 쿨러의 냉각 매개체를 엔진의 쿨링 기능을 갖는 엔진냉각수에 비해 저온 상태를 갖는 SRC 시스템의 요소(Urea)를 이용하되, 엔진냉각수 공급라인을 배제하고 대신에 별도의 요소냉각수 공급라인을 요소 탱크와 EGR 쿨러 사이에 연결되도록 설치함으로써, 엔진 내부로 순환되는 배기가스의 온도를 더욱 낮춰 NOx의 저감 효율을 증대시킬 수 있으며, EGR 쿨러의 용량 축소 및 라디에이터의 용량 축소가 가능하게 되어 차량의 레이아웃 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 원가 절감을 도모할 수 있는 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템은, EGR 시스템 및 SRC 시스템을 포함하는 디젤엔진의 EGR 쿨링시스템에 있어서, EGR 쿨러로 순환되는 냉각 매개체를 SRC 시스템의 요소 탱크에 저장된 요소(Urea)를 이용하되, 별도의 요소냉각수 공급라인이 상기 요소 탱크와 EGR 쿨러 사이에 연결, 설치된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 요소냉각수 공급라인에는 요소를 원활하게 순환시킬 수 있는 요소 펌프가 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템을 나타내는 전체적인 구성도로서, SRC 시스템 및 EGR 시스템이 엔진 배기관에 연결된 상태를 나타내는 바, 도 1의 구성은 도 2에 도시된 종래의 일반적인 SRC 시스템 및 EGR 시스템과 일부 동일한 구성으로 되어 있는 바, 종래 구성과 동일한 부위 에는 동일한 참조부호를 기재하며, 종래 구성과 동일한 구성에 대한 설명은 일부 생략하기로 한다.

여기서, 상기 SRC 시스템은 요소 탱크(10) 내의 요소를 도싱 유닛(dosing unit)(12)으로 공급하는 딜리버리 펌프(11)와, 요소와 공기를 혼합하여 인젝터(13)로 보내는 도싱 유닛(12)이 배기관(40)과 연결된 요소공급라인(14) 상에 구성되어 있는 바, 요소가 상기 배기관(40)에 인젝터(13)에 의해 분사된 후, 암모니아로 분해되어 NOx와 반응하고, 이를 통해 상기 NOx를 저감시키게 된다.

또한, 상기 EGR 시스템은 배기관(40)을 통해 배출되는 배기가스의 일부를 EGR 밸브(21)를 통해 EGR 라인(22)으로 유입되도록 하고, 그 EGR 라인(23)에 설치된 EGR 쿨러(20)에 엔진냉각수를 통과하도록 하여 배기가스와 엔진냉각수 사이에 열교환이 발생되고, 이를 통해 배기가스의 온도를 저감시켜 엔진(50) 연소실 내의 NOx 생성을 저감시키게 된다.

이와 같이 구성된 SRC 시스템 및 EGR 시스템에 있어서, 기존의 상기 EGR 쿨러(20)와 연결된 엔진냉각수 공급라인(23)을 배제하고, 요소 탱크(10)에 저장된 요소 일부를 EGR 쿨러(20)로 순환될 수 있도록 하는 별도의 요소냉각수 공급라인(30)이 요소 탱크(10) 및 EGR 쿨러(20) 사이에 연결되어 설치된다.

특히, 상기 요소냉각수 공급라인(30)에는 요소를 순환시킬 수 있는 요소 펌프(31)가 설치되어 요소의 원활한 공급이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기의 엔진냉각수는 상기 엔진(50) 및 EGR 쿨러(20)를 통과하여 유동하면서 배기가스와 열교환이 이루어져 상대적으로 온도가 상승되어 80 ~ 90℃의 고온을 유지할 수 밖에 없지만, 요소는 오직 EGR 쿨러(20)에서만 열교환이 이루어지고, 상기 EGR 쿨러(20)에서 가열된 요소는 요소 탱크(10)에서 저온의 요소와 다시 열교환이 이루어지므로 엔진냉각수보다 상대적으로 저온 상태를 유지하게 된다.

따라서, 엔진 내부로 순환되는 배기가스의 온도를 더욱 낮출 수 있게 되므로 NOx의 저감 효율을 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 기존의 엔진냉각수 공급라인(23)을 배제하고, 요소냉각수 공급라인(30)을 EGR 쿨러(20)로 순환될 수 있도록 하게 될 경우, 기존의 EGR 시스템과 비교하여 냉각 용량을 증대하기 위해 라디에이터 용량을 더 확보할 필요가 없게 된다.

이는 기존의 엔진냉각수는 EGR 쿨러(20)를 통과하면서 배기가스와 열교환을 일으키게 되고, 이로 인해 엔진냉각수의 온도가 상승되어 이를 냉각하기 위해 라디에이터 용량을 증대시킬 수 밖에 없었으나, 본 발명에 따른 바람직한 구현예에서의 엔진냉각수는 엔진 내부에서만 순환하여 열교환이 이루어지게 되므로 냉각 용량 증대에 전혀 구속받지 않게 되는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

1. EGR 쿨러의 냉각 효율 증대로 엔진 내부로 순환되는 배기가스의 온도를 낮춰 NOx의 저감 효율을 향상시킬 수 있다.

2. EGR 쿨러의 냉각 효율 증대로 상기 EGR 쿨러의 용량 축소 및 라디에이터 의 용량 축소가 가능하게 되어 차량의 레이아웃 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 원가 절감을 도모할 수 있다.

3. EGR 쿨러를 통해 고온의 배기가스와 열교환을 하기 때문에 배기가스로부터 얻는 열량만큼 열에너지의 사용이 가능하므로 종래의 요소 탱크에 별도 구성된 히팅장치의 설치가 필요없게 되어 비용 측면에서 유리함은 물론, 레이아웃 측면에서도 유리하다.

Claims (2)

1. EGR 시스템 및 SRC 시스템을 포함하는 디젤엔진의 EGR 쿨링시스템에 있어서,

   EGR 쿨러로 순환되는 냉각 매개체를 SRC 시스템의 요소 탱크에 저장된 요소(Urea)를 이용하되, 별도의 요소냉각수 공급라인이 상기 요소 탱크와 EGR 쿨러 사이에 연결, 설치된 것을 특징으로 하는 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 요소냉각수 공급라인에는 요소를 원활하게 순환시킬 수 있는 요소 펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 SRC 시스템의 요소를 이용한 EGR 쿨링시스템.

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