KR100337333B1

KR100337333B1 - 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치 및방법

Info

Publication number: KR100337333B1
Application number: KR1019990066744A
Authority: KR
Inventors: 최창렬
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2002-05-22
Also published as: KR20010059352A

Abstract

본 발명은 흡기 매니폴드의 플레넘 쳄버로부터 런너 파이프로 공급되는 EGR개스의 불균일성을 보완하여 각 런너 파이프로 공급되는 EGR개스의 양을 보충할 수 있도록 하기 위하여,

일측으로는 EGR 파이프가 연결되고, 그 상단으로는 공기 파이프가 연결되는 플레넘 쳄버와, 이 플레넘 쳄버에서 혼합된 EGR 개스와 공기의 혼합기를 실린더 헤드의 흡기포트로 공급하는 다수의 런너 파이프를 갖추는 자동차용 흡기 매니폴드에 있어서, 상기 각 런너 파이프내의 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도 센서와; 상기 각 런너 파이프와 상기 EGR파이프를 직접 연결하는 분기 파이프와; 상기 이산화탄소 센서에 의해 감지되는 런너 파이프내의 이산화탄소의 농도에 따라 상기 분기 파이프를 개폐하도록 설치되는 절환밸브;를 포함하여 이루어지는 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치와 방법을 제공한다.

Description

자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치 및 방법{AN AUXILIARY EGR GAS SUPPLYING APPARATUS AND METHOD OF INTAKE MANIFOLD FOR VEHICLES}

본 발명은 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡기 매니폴드의 런너 파이프와 EGR 파이프 사이를 직결시켜 EGR 개스를 보충 공급함으로써 각 런너 파이프로 공급되는 EGR개스의 양을 균일하게 할 수 있는 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치에 관한 것이다.

예컨대, 자동차에서 발생되는 대기오염 물질은 배기관으로부터의 배출개스와 블로바이 개스 및 증발 개스로 분류되며, 이러한 배출 개스 중에는 CO, HC, NOx가 함유되고, 또 블로바이 개스와 증발 개스의 대부분은 HC이다.

이와 같이 환경을 오염시키는 자동차의 배출 개스를 정화하기 위한 방법 중의 하나가 배기개스 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation)방법으로서, 이는 배기개스의 일부, 즉 EGR 개스를 배기계에서 다시 엔진의 흡기계로 되돌려 혼합기에 가함으로써 연소 혼합기중에 불활성 개스의 비율을 증가시키고 연소 온도를 낮춤으로서 NOx의 발생을 억제하는 방법을 말한다.

여기서 상기 EGR개스가 흡기계로 유입되는 구조를 살펴보면, 도 3에 도시한 바와 같이, 흡기 매니폴드의 플레넘 쳄버(112)의 일측으로는 EGR 파이프(114)가 연결되고, 그 상단으로는 공기 파이프(116)가 연결되어, 상기 EGR 파이프(114)를 통한 EGR개스와 상기 공기 파이프(116)를 통한 공기가 플레넘 쳄버(112)에서 혼합된 후에, 플레넘 쳄버(112)로부터 실린더 헤드의 흡기포트(미도시함)로 형성되는 런너 파이프(118)를 따라서 혼합기가 엔진의 연소실로 공급되는 구조로 이루어져 있다.

상기와 같이 EGR 개스와 공기를 플레넘 쳄버에서 혼합하여 연소실로 공급하는 경우, 플레넘 쳄버와 각 공급 파이프와의 연결 구조상 플레넘 쳄버의 혼합기는균일하게 혼합되어 있지 않다.

그런데, 상기 EGR개스의 공급 구조는 상기와 같은 혼합기의 불균일성을 간과한 채로 각 런너 파이프로 EGR개스를 공급하게 되므로, 각 런너 파이프마다 EGR개스의 양도 일정하지 않게 되며, 이에 따라 연소압이 불균일해져서 NOx저감의 효과가 적어지며 소음이 증대하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 흡기 매니폴드의 플레넘 쳄버로부터 런너 파이프로 공급되는 EGR개스의 불균일성을 보완하여 각 런너 파이프로 공급되는 EGR개스의 양을 보충할 수 있는 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이지알 개스 보조 공급 장치를 적용한 흡기 매니폴드의 개략 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 이지알 개스 보조 공급 방법의 순서도,

도 3은 종래 기술에 의한 흡기 매니폴드의 개략 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 플레넘 쳄버 14 : EGR 파이프

16 : 공기 파이프 18 : 런너 파이프

20 : 이산화탄소 농도센서 22 : 분기 파이프

24 : 절환밸브 26 : 측정 파이프

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치는,

일측으로는 EGR 파이프가 연결되고, 그 상단으로는 공기 파이프가 연결되는 플레넘 쳄버와, 이 플레넘 쳄버에서 혼합된 EGR 개스와 공기의 혼합기를 실린더 헤드의 흡기포트로 공급하는 다수의 런너 파이프를 갖추는 자동차용 흡기 매니폴드에 있어서, 상기 각 런너 파이프내의 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도센서와; 상기 각 런너 파이프와 상기 EGR파이프를 직접 연결하는 분기 파이프와; 상기 이산화탄소 센서에 의해 감지되는 런너 파이프내의 이산화탄소의 농도에 따라 상기 분기 파이프를 개폐하도록 설치되는 절환밸브;를 포함하여 이루어진다.

한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스보조 공급 방법은,

(a) 흡기 매니폴드의 각 런너 파이프 내의 이산화탄소 농도를 검출하는 단계와; (b) 상기 (a)단계에서 검출한 이산화탄소 농도가 런너 파이프 내 이산화탄소 농도의 기준값 이상인가를 판단하는 단계와; (c) 상기 (b)단계에서 판단한 이산화탄소 농도가 기준값 이하인 경우에는 각 런너 파이프와 EGR 파이프를 직결시키는 분기 파이프를 개통시키도록 절환 밸브를 작동시키는 단계와; (d) 상기 (b)단계에서 판단한 이산화탄소 농도가 기준값 이상인 경우에는 각 런너 파이프와 EGR 파이프를 직결시키는 분기 파이프를 차단시키도록 절환 밸브를 작동시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 EGR 개스 보조 공급 장치를 적용한 흡기 매니폴드의 사시도로서, 이의 흡기 매니폴드는 그 일측으로는 EGR 파이프(14)가 연결되고, 그 상단으로는 공기 파이프(16)가 연결되는 플레넘 쳄버(12)와, 이 플레넘 쳄버에서 혼합된 EGR 개스와 공기의 혼합기를 실린더 헤드의 흡기포트(미도시함)로 공급하는 다수의 런너 파이프(18)를 갖춘다.

이에 따라 EGR 파이프(14)를 통한 EGR 개스와 공기 파이프(16)를 통한 공기는 플레넘 쳄버(12)에서 혼합되어지며, 이 혼합기는 흡기포트로 연결되는 다수의 런너 파이프(18)를 통해 연소실내로 공급되어진다. 여기서 런너 파이프(18)는 엔진의 기통수에 해당하는 개수만큼 형성된다.

상기와 같이 플레넘 쳄버(12)에서 런너 파이프(18)를 통해 유입되는 혼합기 중에는 EGR개스가 불균일하게 혼합되어 있으므로 본 발명은 각 런너 파이프(18)내의 부족한 EGR개스를 보충하여 줄 수 있는 장치로서, 각 런너 파이프(18)내의 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도센서(20)와, 이 이산화탄소 센서로부터 감지되는 이산화탄소 농도에 따라 EGR개스를 보충 공급하기 위한 분기 파이프(22) 및 절환밸브(24)를 포함하여 이루어지는 EGR개스의 보충 공급 장치를 제공한다.

여기서 이산화탄소의 농도를 검출하는 것은, EGR 개스의 정체는 배기개스이므로 배기개스내에 포함되는 이산화탄소의 농도가 곧 EGR 개스의 함유량에 대응하기 때문이다.

그리고 상기 분기 파이프(22)는 상기 각 런너 파이프(18)와 EGR 파이프(14)를 직결하는 구조로서 각 런너 파이프(18)의 개수만큼 설치되며, 절환밸브(24)는 전기적 신호에 따라 작동되는 솔레노이드 밸브로서, 상기 분기 파이프(22)상에 설치되어, 전기적 신호에 따라 분기 파이프(22)를 온/오프시키게 된다.

여기서 상기 절환 밸브(24)를 작동은 자동차에 사용되는 전자제어유닛(ECU)에 의해 제어되게 된다.

한편, 상기 이산화탄소 농도센서의 설치 위치로는 각 런너 파이프 상에도 가능하나, 본 발명에서는 각 런너 파이프(18)로부터 절환밸브(24)측으로 별도의 측정 파이프(26)를 인출시켜서, 이 측정 파이프(26)상에 이산화탄소 농도센서를 설치하도록 하여 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 하였다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치를 이용한 이지알 개스 보조 공급 방법을 도 2를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 흡기 매니폴드의 각 런너 파이프(18) 내의 이산화탄소 농도를 검출한다.(S1) 여기서 이산화탄소 농도의 검출은 측정관(26)상에 설치된 이산화탄소 농도센서(20)에 의한다.

다음으로는 상기에서 검출한 이산화탄소 농도와 미리 설정되어 있는 이산화탄소의 기준 농도와를 비교한다.(S2) 여기서, 이산화탄소의 기준 농도값은 자동차의 제작시에 미리 실험하여 설정되는 값이다.

상기에서 이산화탄소 농도가 기준 농도보다 적은 경우에는 그 런너 파이프(18)에는 EGR개스가 적은 경우이므로 분기 파이프(22)의 흐름을 조정하는 절환밸브(24)를 개통 작동시켜, EGR개스가 플레넘 쳄버(12)를 거치지 않고 곧바로 그 런너 파이프(18)로 공급되도록 한다.(S3)

이와 반대로, 이산화탄소 농도가 기준 농도보다 큰 경우에는 그 런너 파이프(18)에는 EGR개스가 많은 경우이므로 절환밸브(24)를 차단 작동시켜서 EGR개스가 보충되지 않도록 한다.(S4)

이와 같이 EGR개스의 양이 부족한 런너 파이프에 EGR개스를 보충하여 공급함으로써, 각 런너 파이프내의 EGR개스양은 균일해질 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 공급 장치는 흡기 매니폴드의 플레넘 쳄버로부터 흡기포트로 이어지는 각 런너 파이프의 EGR개스의 양을 측정하여 부족한 런너 파이프에 대해서는 EGR개스를 보충하여 줌으로써 각 런너 파이프에 EGR개스가 균일하게 분배될 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라 연소압이 균일해져서 배기개스의 배출 저감, 특히 NOx류의 배출을 감소시킬 수 있으며, 연소시의 소음을 감소시킬 수 있다.

Claims

일측으로는 EGR 파이프가 연결되고, 그 상단으로는 공기 파이프가 연결되는 플레넘 쳄버와, 이 플레넘 쳄버에서 혼합된 EGR 개스와 공기의 혼합기를 실린더 헤드의 흡기포트로 공급하는 다수의 런너 파이프를 갖추는 자동차용 흡기 매니폴드에 있어서,

상기 각 런너 파이프내의 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도센서와;

상기 각 런너 파이프와 상기 EGR파이프를 직접 연결하는 분기 파이프와;

상기 이산화탄소 센서에 의해 감지되는 런너 파이프내의 이산화탄소의 농도에 따라 상기 분기 파이프를 개폐하도록 설치되는 절환밸브;

를 포함하여 이루어지는 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 이산화탄소 농도센서는

상기 런너 파이프로부터 상기 절환밸브 측으로 형성되는 측정 파이프 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 장치.
(a) 흡기 매니폴드의 각 런너 파이프 내의 이산화탄소 농도를 검출하는 단계(S1)와;

(b) 상기 (a)단계에서 검출한 이산화탄소 농도가 런너 파이프 내 이산화탄소 농도의 기준값 이상인가를 판단하는 단계(S2)와;

(c) 상기 (b)단계에서 판단한 이산화탄소 농도가 기준값 이하인 경우에는 각 런너 파이프와 EGR 파이프를 직결시키는 분기 파이프를 개통시키도록 절환 밸브를 작동시키는 단계(S3)와;

(d) 상기 (b)단계에서 판단한 이산화탄소 농도가 기준값 이상인 경우에는 각 런너 파이프와 EGR 파이프를 직결시키는 분기 파이프를 차단시키도록 절환 밸브를 작동시키는 단계(S4);

를 포함하여 이루어지는 자동차용 흡기 매니폴드의 이지알 개스 보조 공급 방법.