KR0134563Y1 - 배기가스 재순환장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 배기가스 저감장치 중에서, NOx를 저감시키기 위해 배기가스의 일부를 재순환시키는 전자제어방식의 EGR 장치에 관한 것으로, 구조를 단순화하고, 냉각 효과를 높여 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다. 이를 실현하기 위하여, 본 고안은 EGR 밸브(40)는 재순환 관로(13)와 연통된 배기가스 통로(8,9)가 모터(12)에 의해 회전되는 로터(11)에 의해 승강되는 밸브로드(10)의 승강 동작에 의해 개폐 조절되도록 구성된다. 또한, EGR 밸브 바디(7)에 형성된 냉각수 통로(19)는 서지탱크(14)의 워터 재킷에 연결되어 냉각수를 공급받고, 라디에이터(15)로 리턴되는 냉각수 파이프(17)에 연결되어 냉각수를 리턴시킨다.

Description

배기가스 재순환장치
제1도는 일반적인 배기가스 재순환장치를 보인 구성도.
제2도는 본 고안에 의한 배기가스 재순환장치를 도시한 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 2 : 배기 매니폴드
3 : 흡기 매니폴드 7 : 밸브 바디
10 : 밸브로드 11 : 로터
12 : 모터 13 : 재순환 관로
14 : 서지탱크 15 : 라디에이터
16 : 워터 펌프 17 : 냉각수 파이프
18 : 바이패스관 19 : 냉각수 통로
[고안의 기술분야]
본 고안은 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation; EGR)장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배기가스 저감장치 중에서 특히, 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 배기가스의 일부를 재순환시키는 전자제어식 EGR장치에 관한 것이다.
[종래기술]
일반적으로, 자동차의 배기계는 엔진의 연소실에서 연소된 배기가스를 외부로 배출시키기 위해, 배기 매니폴트, 배기 파이프, 촉매 컨버터 및 사일런서를 구비하여 이루어진다.
이러한 배기계에 있어서, 연소실에서 배출되는 배기가스는 인체에 무해한 수증기(H2O), 질소(N2), 탄산가스(CO2) 등도 있으나, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 유독성 물질도 포함되어 있다.
여기서, 유독성 물질인 NOx를 줄이기 위한 것으로, 종래에는 흡기계로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소시 최소 온도를 낮추어주는 배기가스 재순환장치가 공지되어 있다.
이러한 자동차 엔진의 배기가스 재순환장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 엔진(1)의 연소실로부터 배출된 배기가스 중의 일부(혼합기의 약 15%정도까지)를 배기 매니폴드(2)에서 끌어내, 흡기의 부압에 의해 개방되는 EGR밸브(4)를 통해 흡기 매니폴드(3)로 보내, 연료·공기의 혼합기와 혼합시켜 연소실로 유입되게 한다.
이렇게 배기가스를 재순환시키면 새 혼합기의 충진율은 낮아지는 결과가 초래된다. 또한, 상기 재공급된 배기가스에는 질소에 비해 열용량이 큰 탄산가스가 많이 함유되어, 즉 재공급된 배기가스는 더 이상 연소작용을 할 수 없기 때문에, 동력행정시의 연소온도가 낮아지게 된다. 이렇게 연소온도가 낮아지면 질소산화물의 양은 현저하게 감소되지만, 배기가스 중의 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 양은 저감되지 않는다. 반면, 이 배기가스 재순환장치는 NOx의 저감대책에 큰 효과가 있다.
이러한 배기가스 재순환장치로는 상술한 부압식과 전자제어식이 있으며, 부압식은 재순환율이 5∼10%로 소량인 시스템에 주로 사용되며, 그 이상을 재순환시킬 경우에는 대부분 전자제어방식이 사용된다.
상기 전자제어방식의 재순환장치에서는 EGR 밸브의 밸브로드 위치를 검출하는 위치센서가 부착되고, EGR 밸브의 밸브로드 위치(즉, 개방 정도)는 미리 프로그램되어 있는 특성곡선상에서 엔진의 회전속도와 흡기 다기관의 진공도 및 엔진의 온도에 따라 ECU(전자제어유닛)에 의해 제어되는 EGR 컨트롤 솔레노이드 밸브에 의해 조절된다.
[고안이 이루고자 하는 기술적 과제]
상술한 종래 기술의 배기가스 재순환장치에 있어서, 부압식의 EGR 밸브는 흡기 부압을 위한 관로(5)와 EGR 쿨러(6), 및 EGR 밸브(4) 본체의 구조가 복잡하고, 쿨러의 효과가 미소하여 내구성이 약한 문제점이 있다.
또, 종래의 전자제어식 EGR 밸브는 ECU의 시그널에 의해 EGR 밸브를 제어하는 EGR 컨트롤 솔레노이드 밸브와 같은 구조를 필요로 하며, 냉각 효과가 미약한 문제점이 있다.
이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 본 고안은 구조의 단순화와 실질적으로 냉각 효과를 높일 수 있는 EGR 장치를 제공하고자 한다.
[고안의 구성 및 작용]
상기 목적을 실현하기 위한 수단으로, 본 고안은 후술하는 구성을 갖는 배기가스 재순환장치를 제안한다.
즉, 본 고안은 엔진의 배기 매니폴드로부터 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시켜 질소산화물을 감소시키는 EGR 장치에 관한 것으로, 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드 사이의 재순환 관로에 모터식 EGR 밸브가 설치되고, 이 EGR 밸브는 엔진으로부터 공급되고 다시 라디에이터로 리턴되는 냉각수에 의한 냉각수단에 의해 수냉되는 것을 특징으로 한다.
상기 EGR 밸브는 배기가스 통로가 모터에 의해 회전되는 로터(rotor)에 의해 승강되는 밸브로드에 의해 개폐 조절되게 구성된다.
이러한 EGR 밸브에서는 고열이 발생되는데, 이를 방지하기 위한 상기 냉각수단은 라디에이터 및 워터 펌프를 통해 엔진으로 공급된 냉각수를 EGR 밸브 바디에 형성된 냉각수 통로를 거쳐, 다시 라디에이터로 리턴되게 구성한다.
이러한 구성에 따라, 본 고안의 EGR 장치는 모터식 EGR 밸브를 채용하여 구조가 단순화된다. 또, 상기 EGR 밸브의 냉각방식은 냉각수에 의해 이루어짐으로써, 냉각 효과가 향상된다.
[실시예]
이하, 본 고안을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
제2도는 본 실시예에 관련된 배기가스 재순환장치를 도시한 전체 구성도이다.
본 실시예를 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 실시예의 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있으며, 설명의 명료성을 위해 다시 설명하지 않는다.
도면에서의 설명 부호 (40)은 EGR 밸브 전체를 지칭한다. 이 EGR 밸브(40)는 주지된 바와 같이, 엔진(1)에서 연소된 배기가스를 배출하는 배기 매니폴드(2)와, 흡기가 유입되는 흡기 매니폴드(3)를 서로 연결하는 재순환 관로(13)에 설치된다.
이러한 EGR 밸브(40)는 종래와 달리 구조의 단순화를 실현하기 위해 모터식으로 구성된다. 구체적으로, 본체로서의 밸브 바디(7)에는 재순환 관로(13)와 연통되는 배기가스 통로로서 입구(8) 및 출구(9)가 형성된다. 또, 밸브 바디(7)의 내부에는 상기 배기가스 통로에 직교하는 방향으로 설치되어 입구(8) 및 출구(9)를 개폐하는 밸브로드(10)가 설치된다.
밸브로드(10)의 반대쪽 끝단부 위주에는 치차가 형성되며, 그 둘레에 끼워지는 로터(11)와 나사 결합된다. 이 로터(11)는 모터(12)에 회동 가능하게 지지된다.
한편, 모터(12)는 냉각수온 센서, TPS(드로틀 포지션 센서), 차속 센서 및 CAS(crank angle sensor)의 시그널에 따라, 엔진의 적합한 EGR율을 제어하는 ECU에 의해 구동된다.
이러한 모터(12)는 상기 ECU의 시그널에 의해 제어되는 스템 모터로 구성된다.
이렇게 구성된 EGR 밸브(40)는 로터(11)와 밸브로드(10)가 치차 결합되어, 로터(11)의 회전 운동이 밸브로드의 직선 운동으로 변환되는 것으로, 그 결합부에서는 고열이 발생된다.
이러한 고열의 발생을 방지하기 위해, 본 실시예에서는 EGR 밸브(40)의 냉각수단이 구비되어 있다.
보다 구체적으로, 상기 냉각수단은 라디에이터(15) 및 워터 펌프(16)를 통해 엔진(1)으로 공급된 냉각수를 EGR 밸브 바디(7)에 형성된 냉각수 통로(19)를 거쳐, 다시 라디에이터로 리턴되도록 한다.
이를 위해, 밸브 바디(7) 특히, 로터(11)의 둘레에는 냉각수 통로(19)가 형성되며, 이 냉각수 통로(19)는 엔진(1) 예를 들어, 서지탱크(14)에 형성된 워터 재킷(도시생략)과, 라디에이터(15)로 리턴되는 냉각수 파이프(17)와의 사이에 바이패스관(18)으로 연결된다.
상술한 본 실시예의 구성에 따라, 상기 EGR 밸브(40)는 냉각수온 센서, TPS, 차속 센서 및 CAS의 시그널에 따라, ECU에 의해 제어되어 적합한 EGR율을 실현하기 위해 구동된다.
즉, 모터(12)의 회전에 의해 로터(11)가 자전되고, 이 로터(11)에 나사 결합된 밸브로드(7)가 상,하 방향으로 이동되면서, 배기가스 통로를 개폐하면서 적절한 EGR율로 흡기 매니폴드로 배기가스를 공급하게 된다.
상기 냉각수단은 엔진(1)을 통하면서 대략 120℃의 온도를 갖는 냉각수가 EGR 밸브(40)의 냉각수 통로(18)를 거쳐 라디에이터(15)로 리턴되도록 하여, 대략 350℃에 이르는 EGR 밸브(40)의 온도를 낮추어주게 된다.
[고안의 효과]
이상에서 설명된 실시예를 통하여, 본 고안에 의한 배기가스 재순환장치는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다.
즉, 본 고안은 종래의 부압식, 전자제어식 EGR 밸브와 달리, 구조가 단순화되는 효과를 갖는다.
또, 본 고안은 자동차의 냉각장치를 이용한 수냉 방식을 채용함으로써, 실질적으로 EGR 밸브의 냉각 효과를 높이는 효과를 갖게 된다. 또, EGR 밸브의 내구성도 향상시키게 된다.
한편, 본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 실용신안등록 청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 엔진의 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드의 사이에 재순환 관로가 설치되어 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시키는 배기가스 재순환장치에 있어서, 상기 재순환 관로에는 전자제어유닛에 의해 개폐 조절되는 모터식 EGR 밸브가 설치되고; 이 EGR 밸브 바디에는 냉각수 통로가 형성되어, 엔진의 워터 재킷과 라디에이터로 리턴되는 냉각수 파이프와의 사이에 바이패스관으로 연결된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터식 EGR 밸브는 재순환 관로와 연통되게 밸브 바디에 형성된 배기가스 통로와, 이 배기가스 통로를 개폐하는 밸브로드와, 이 밸브로드의 끝단에 나사 결합되는 로터와, 이 로터를 회동시키는 모터로 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각수 통로는 밸브 바디의 둘레에 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009131355A2 (ko) * 2008-04-23 2009-10-29 Kwon Young Woong 매연저감장치
KR101136236B1 (ko) * 2005-07-06 2012-04-20 현대자동차주식회사 배기가스 재순환장치

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WO2009131355A2 (ko) * 2008-04-23 2009-10-29 Kwon Young Woong 매연저감장치
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