KR20110056137A - Ｅｇｒ 가스 필터 시스템 - Google Patents

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이성오
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Abstract

본 발명은 EGR 가스를 여과하는 EGR 가스 필터 시스템에 관한 것으로, 엔진의 배기 가스를 제공받아 외부 공기와 혼합하여 다시 엔진으로 공급하는 EGR 라인, 상기 EGR 라인 상에 구비되는 필터 케이스 및 상기 필터 케이스 내에 구비되는 메탈 폼 필터를 포함한다.
EGR, 메탈 폼

Description

ＥＧＲ 가스 필터 시스템{EGR GAS FILTERING SYSTEM}
본 발명은 EGR 가스 필터 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메탈 폼 필터가 구비된 EGR 가스 필터 시스템에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 문제가 심각하게 대두되면서 차량의 배기가스에 대한 규제가 점차 강화되고 있는 추세이다.
차량 배기가스에는 HC(Hydro Carbon)과 CO, PM(Particulate Matter; 입자상 물질), NOx(질소산화물)등이 높게 포함되어 있는데, 디젤 차량의 경우 HC 및 CO를 분해하기 위해 DOC (Diesel Oxidation Catalyst)가 NOx를 분해하기 위해 SCR(Selective Catalytic Reduction)이, 입자상 물질을 산화시키기 위해 DPF(Diesel Particulate Filter trap)등의 기술이 사용되고 있다.
NOx는 내연기관에서 연료의 발화 온도가 고온일수록 증가하는데, 배기 가스를 다시 엔진으로 유입시켜 배기 가스의 온도를 낮추는 EGR(exhaust gas recirculation) 시스템의 사용도 증가하고 있다.
그러나, EGR 시스템은 재순환되는 배기가스의 양을 증가시킬 경우 NOx 발생량은 줄어드나, 저온 연소로 인해 입자상 물질(PM) 발생량을 증가시키는 경향이 나 타난다.
또한 반복적인 EGR에 의해 배기가스에 포함되어 있는 입자상 물질이 EGR Cooler의 열교환기 표면에 점착되고, 이로 인해 쿨러나 열교환기 등의 효율이 감소하여 배기가스에 NOx 발생량이 증가하는 등의 문제(파울링; fouling)가 발생된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 EGR 가스에 포함되어 있는 입자상 물질을 효과적으로 여과할 수 있는 메탈 폼 필터가 구비된 EGR 가스 필터 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 EGR 가스 필터 시스템은 엔진의 배기 가스를 제공받아 외부 공기와 혼합하여 다시 엔진으로 공급하는 EGR 라인, 상기 EGR 라인 상에 구비되는 필터 케이스 및 상기 필터 케이스 내에 구비되는 메탈 폼 필터를 포함할 수 있다.
상기 필터 케이스의 후단에는 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러가 구비될 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 구비되는 막대 형상으로 할 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 복수개로 상기 배기가스의 흐름 방향으로 엇갈려 구비 될 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 일방향이 막혀있는 파이프 형상으로 할 수 있다.
상기 메탈 폼 필터의 내부에는 상기 메탈 폼 필터를 지지하는 다공성 튜브가 구비되며, 상기 메탈 폼 필터는 복수개의 층으로 상기 다공성 튜브를 감쌀 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 중공의 원뿔 형상으로 형성될 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 상기 실린터 케이스의 일단을 완전히 채우도록 압입될 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 판상의 메탈 폼이 겹쳐져 형성될 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 배기가스의 유동방향을 따라 지그재그로 형성될 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 입자상 물질 제거를 위한 촉매가 코팅될 수 있다.
상기 메탈 폼 필터는 그 기공의 크기가 10㎛ 내지 1,000㎛ 로 할 수 있다.
상기 EGR 라인은 엔진으로부터 직접 배기가스를 공급받을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 EGR 가스 필터 시스템에 의하면, 금속 메탈 폼을 사용하여 EGR 가스의 여과 효율을 높여 입자상 물질이 쿨러 등에 점착되는 것을 방지하며, 유해 배기가스 저감효과를 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템을 도시한 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템(10)은 엔진(20)의 배기 매니폴드(24)에서 배출되는 배기 가스의 일부가 EGR 라인(60)을 따라 필터 케이스(100)에 유입되어 상기 필터 케이스(100) 내의 필터에 의하여 여과된다. 상기 필터 케이스(100)를 지난 배기 가스는 EGR 쿨러(70)에서 냉각되며, 미도시한 ECU(electronic control unit)에 의하여 제어되는 EGR 밸브(80)의 개도에 따라 외부에서 유입되는 신기(fresh air)와 합류한다. 이후, 신기와 합류한 EGR 가스는 흡기 매니폴드(22)를 통해 상기 엔진(20)으로 유입된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템은 상기 EGR 쿨러(70) 없이 구성되는 것도 가능하다.
또한, 상기 엔진(20)에서 배출되는 배기 가스의 일부는 배기관(90) 상에 구비된 터보챠저(30)를 지나 DPF(92) 또는 기타 다른 종류의 후처리장치에서 여과되어 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 신기는 흡기관(40)으로 유입되어 상기 터보챠저(30)에서 압축되어 에어 쿨러(50)에서 냉각된 후, 상기 EGR 가스와 혼합될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템(10)은 미도시한 온도센서, 압력센서 등을 구비하여 미도시한 ECU에 의하여 상기 EGR 밸브(80)를 제어 할 수 있고, 각종 센서나 ECU의 구성 및 작동 등은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자가 상세한 설명을 기초로 구성할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
다음에 설명하는 실시예에서의 메탈 폼 필터(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)는 다른 종류의 필터에 비하여 그 무게가 가볍고, 그 형상 변형이 상대적으로 자유로우며, 기존 세라믹 필터의 진동 및 극심한 열변화에 의한 파손을 피할 수 있으며, 복잡한 3차원 기공 구조로 포집 된 입자상 물질이 필터 후단으로 일시에 빠져 나가는 Blow-off 특성이 없어 안정적인 저감율이 유지되는 장점이 있다.
또한, 상대적으로 고압, 고열에 적합하여 배기가스가 직접 전달되어도 변형이잘 일어나지 않고 입자상 물질의 제거가 용이하며, 따라서, 엔진으로부터 직접 배기가스를 공급받아 이를 여과할 수 있다.
이하, 도2 내지 도9를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 메탈 폼 필터에 대하여 설명한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 메탈 폼 필터(210)는 상기 필터 케이스(100)의 내부에 구비되며, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 구비되는 막대 형상으로 할 수 있다.
상기 메탈 폼 필터(210)와 상기 필터 케이스(100)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다. 또한, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 배기 가스가 흐르는 단면이 점차 감소하여 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(210) 전체를 고르게 통과할 수 있다. 따라서 상기 메탈 폼 필터(210)의 여과 효율이 증대될 수 있다.
여기서, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터(220)는 상기 필터 케이스(100)의 내부에 구비되며, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 대칭적으로 구비되는 2개의 막대 형상으로 할 수 있다.
상기 제1 실시예와 마찬가지로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터(220)와 상기 필터 케이스(100)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다. 또한, 배기 가스가 흐르는 단면이 점차 감소하여 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(220) 전체를 고르게 통과할 수 있다. 따라서 상기 메탈 폼 필터(220)의 여과 효율이 증대될 수 있다.
여기서, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터(230)는 상기 필터 케이스(100)의 내부에 구비되며, 배기 가스의 흐름 방향에 기울어진 복수개의 막대 형상으로 할 수 있다.
상기 제1 실시예와 마찬가지로, 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터(230)와 상기 필터 케이스(100)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다. 또한, 배기 가스가 흐르는 단면이 점차 감소하여 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(230) 전체를 고르게 통과할 수 있다. 따라서 상기 메탈 폼 필터(230)의 여과 효율이 증대될 수 있다.
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.
상기 제1,2,3 실시예에서, 상기 메탈 폼 필터(210,220,230)는 배기가스의 흐름 방향으로 다른 크기의 기공을 형성할 수 있다. 즉, 상기 메탈 폼 필터(210,220,230)는 여러 개의 메탈 폼을 적층하여 형성되며, 각 메탈 폼이 서로 다른 크기의 기공을 형성하여 여과 효율을 높일 수 있다.
도5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 의한 메탈 폼 필터(240)는 일방향이 칸막이(242)로 막혀있는 파이프 형상으로 원형의 필터 케이스(110)내에 구비된다.
상기 메탈 폼 필터(240)의 내부에는 상기 메탈 폼 필터(240)를 지지하는 다공성 튜브(244)가 구비되며, 상기 메탈 폼 필터(240)는 복수개의 층으로 상기 다공 성 튜브(244)를 감싼다. 상기 메탈 폼 필터(240)는 각 층의 기공을 달리할 수 있으며, 배기 가스의 흐름 방향으로 기공의 크기를 줄여 여과 효율을 높일 수 있다.
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.
도6은 본 발명의 제5 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 의한 메탈 폼 필터(250)는 중공(252)이 형성된 원뿔 형상으로 원형의 필터 케이스(110)내에 구비되며, 구성이 안정되고, 배기 가스가 상기 메탈 폼 필터(250) 전체를 흐르게 되어 여과 효율이 증대된다.
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.
도7은 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터(260)는 실린터 케이스(110)의 일단을 완전히 채우도록 압입된다.
본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터(260)와 상기 필터 케이스(110)의 형상이 단순하므로 제작이 용이하며, 구성이 안정적이다.
여기서도, 배기 가스의 흐름 방향은 도면의 좌우 방향 어느 것이나 동일한 여과 효율이 기대된다.
도8은 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터(270)는 판상의 메탈 폼이 겹쳐져 형성될 수 있다. 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터(260)는 단일한 구성의 메탈 폼으로 구성되어 제작 단가를 절감할 수 있고, 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터(270)는 판상의 메탈 폼이 겹쳐져 형성되며 순환되는 배기가스의 흐름에 적합하도록 겹쳐지는 메탈 폼의 형상을 달리하여 구성될 수 있다.
도9는 본 발명의 제8 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제8 실시예에 의한 메탈 폼 필터(280)는 배기가스의 유동방향을 따라 지그재그로 형성되어 필터 케이스에 끼워질 수 있으며, 상기 메탈 폼 필터(280)의 형상에 의하여 메탈 폼 필터와 필터 케이스가 정밀하게 제작되지 않아도 조립이 간편할 수 있고, 상기 메탈 폼 필터(280) 전면을 배기가스가 흐르게 되어 여과 효율이 증대된다.
본 발명의 각 실시예에 의한 메탈 폼 필터(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)는 입자상 물질 제거를 위한 촉매가 코팅되어 여과 효율을 높이며, 입자상 물질을 제거할 수 있다.
또한 각 실시예에서 그 기공의 크기를 10㎛ 내지 1,000㎛ 로 배기 가스의 흐름 방향에 따라 다양하게 정렬하여 여과 효율을 높일 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 EGR 가스 필터 시스템을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도6은 본 발명의 제5 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도7은 본 발명의 제6 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도8은 본 발명의 제7 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
도9는 본 발명의 제8 실시예에 의한 메탈 폼 필터의 형상을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: EGR 가스 필터 시스템 20: 엔진
22: 흡입 매니폴드 24: 배기 매니폴드
30: 터보챠저 40: 흡기관
50: 에어 쿨러 60: EGR 라인
70: EGR 쿨러 80: EGR 밸브
90: 배기관 92: DPF
100,110: 필터 케이스
210,220,230,240,250,260,270,280: 메탈 폼 필터
242: 칸막이 244: 다공성 튜브
252: 중공

Claims (13)

  1. 엔진의 배기 가스를 제공받아 외부 공기와 혼합하여 다시 엔진으로 공급하는 EGR 라인;
    상기 EGR 라인 상에 구비되는 필터 케이스; 및
    상기 필터 케이스 내에 구비되는 메탈 폼 필터;
    를 포함하는 EGR 가스 필터 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 필터 케이스의 후단에는 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러가 구비된 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 배기 가스의 흐름 방향에 기울어져 구비되는 막대 형상인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 복수개로 상기 배기가스의 흐름 방향으로 엇갈려 구비되는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 일방향이 막혀있는 파이프 형상인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 메탈 폼 필터의 내부에는 상기 메탈 폼 필터를 지지하는 다공성 튜브가 구비되며, 상기 메탈 폼 필터는 복수개의 층으로 상기 다공성 튜브를 감싸는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 중공의 원뿔 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 상기 실린터 케이스의 일단을 완전히 채우도록 압입된 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 판상의 메탈 폼이 겹쳐져 형성된 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 배기가스의 유동방향을 따라 지그재그로 형성된 메탈 폼 필터인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 입자상 물질 제거를 위한 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 메탈 폼 필터는 그 기공의 크기가 10㎛ 내지 1,000㎛ 인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
  13. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 EGR 라인은 엔진으로부터 직접 배기가스를 공급받는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 필터 시스템.
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