KR100535541B1 - Distribution character improvementing device of EGR system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 EGR 시스템의 분배특성 개선장치에 관한 것으로서, The present invention relates to an apparatus for improving distribution characteristics of an EGR system.
종래에는 흡기측으로 공급되는 EGR 가스 공급량이 단순히 EGR 밸브의 개도량에 의해 제어되기 때문에 엔진을 구성하는 각 실린더의 압력이 서로 다를 경우 EGR 밸브를 통과하는 EGR 가스의 양을 동일하더라도 상기 EGR 파이프의 끝단을 통해 흡기포트 측으로 공급되는 EGR 가스의 양은 각 기통별로 서로 다르게되고, 이에의해 EGR 가스량의 각 실린더별 불균형으로 인해 실린더별로 연소상태가 서로 다르게되어 엔진의 출력이 하락하게되고, EGR 가스의 과다에 의한 연비저하 및 배기가스량이 증가하는 문제점이 발생하고 있으며, 또한 기통간 연소 상태 부조화에 의해 열적변형이 서로 다르게 발생하여 배기계 관련 부품의 내구성이 하락하는 문제점이 발생하고 있었다.Conventionally, since the amount of EGR gas supplied to the intake side is simply controlled by the opening amount of the EGR valve, when the pressure of each cylinder constituting the engine is different, even if the amount of EGR gas passing through the EGR valve is the same, the end of the EGR pipe The amount of EGR gas supplied to the intake port side through the cylinder is different from each cylinder, and as a result, the combustion state is different for each cylinder due to the imbalance of each cylinder of the amount of EGR gas, and the output of the engine decreases, The fuel consumption is reduced and the amount of exhaust gas increases, and thermal deformation occurs differently due to the inconsistent combustion state between cylinders, resulting in a decrease in durability of components related to the exhaust system.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 EGR 파이프의 끝부분에 EGR가스를 흡기측으로 분사하는 분사노즐을 각각의 실린더에 대응하도록 형성하고, 상기 분사노즐 내부에 각 실린더별 압력차이를 보상할 수 있도록 직경이 셋팅된 오리피스를 형성하므로서, 엔진 구동시 각 실린더별 압력차이가 발생하더라도 분사노즐을 통해 균일한 양의 EGR가스가 분사 공급되므로 인해 EGR 가스량의 기통간 불균형에 따른 연소 상태의 부조화를 개선하고, EGR 과다에 의한 연비 저하 및 배기가스 누설에 의한 열해를 방지할 수 있도록 한 EGR 시스템의 분배특성 개선장치에 관한 것이다.Therefore, the present invention for solving the above problems is formed in the end of the EGR pipe injection nozzle for injecting EGR gas to the intake side to correspond to each cylinder, it is possible to compensate the pressure difference for each cylinder in the injection nozzle By forming an orifice with a diameter set so that an even pressure difference occurs in each cylinder when the engine is driven, a uniform amount of EGR gas is injected through the injection nozzle, thereby improving the inconsistency of the combustion state due to the unbalance between cylinders of the amount of EGR gas. In addition, the present invention relates to an apparatus for improving distribution characteristics of an EGR system capable of preventing a decrease in fuel efficiency due to excessive EGR and thermal damage caused by exhaust gas leakage.
Description
본 발명은 EGR 시스템의 분배특성 개선장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 구동시 각 실린더별 압력차이가 발생하더라도 분사노즐을 통해 균일한 양의 EGR가스가 분사 공급되므로 인해 EGR 가스량의 기통간 불균형에 따른 연소 상태의 부조화를 개선하고, EGR 과다에 의한 연비 저하 및 배기가스 누설에 의한 열해를 방지할 수 있도록 한 EGR 시스템의 분배특성 개선장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for improving distribution characteristics of an EGR system. Particularly, even when a pressure difference for each cylinder occurs when an engine is driven, a uniform amount of EGR gas is injected and supplied through an injection nozzle. The present invention relates to an apparatus for improving distribution characteristics of an EGR system to improve the mismatch of states and to prevent the fuel economy from being lowered due to excessive EGR and the thermal damage caused by exhaust gas leakage.
일반적으로 엔진에는 배출가스의 저감, 특히 질소산화물(NOx)의 저감을 위해 날로 강화되는 배기가스 규제에 대응하여 EGR 시스템(배기가스 재순환장치: Exhaust Gas Recirculation system)이 제공되고 있다.In general, engines are provided with an EGR system (Exhaust Gas Recirculation System) in response to the stricter exhaust gas regulations to reduce emissions, in particular to reduce NOx.
EGR 시스템은 배기가스 중의 일부를 흡기측으로 재순환시켜 연소되도록 하므로서 연소온도를 적절히 유지시켜 배기가스중의 NOx 배출량이 감소되도록 하는 것이다.The EGR system recycles a part of the exhaust gas to the intake side, so that the combustion temperature is properly maintained, thereby reducing the NOx emissions in the exhaust gas.
도 3 은 종래의 EGR 시스템을 도시한 것으로서,3 shows a conventional EGR system,
흡기포트(2)와 배기포트(3)를 구비한 엔진(1)과; 상기 배기포트(3)와 흡기포트(2)를 상호 연결하여 배기가스의 일부가 흡기측으로 재순환될 수 있도록 하는 EGR파이프(4)와; 상기 EGR파이프(4)의 도중에 설치되어 흡기측으로 재순환되는 EGR 가스량을 조절하는 EGR 밸브(5)와; 진공펌프(6)와; 상기 진공펌프(6)로부터의 진공압을 ECU(8)의 제어에 따라 EGR 밸브(5)로 공급하여 EGR 밸브(5)가 개폐되도록 하는 진공모듈레이터(7)와; 미리 설정된 제어맵을 기초로하여 엔진 운전조건(엔진 회전수, 엔진부하, 흡입공기량 등)에 따라 정해진 량의 이지알 가스가 흡기측으로 공급되도록 EGR 밸브(5)를 개폐시키는 ECU(8); 로 구성된다.An engine 1 having an intake port 2 and an exhaust port 3; An EGR pipe (4) connecting the exhaust port (3) and the intake port (2) to allow a part of the exhaust gas to be recycled to the intake side; An EGR valve (5) installed in the middle of the EGR pipe (4) to adjust the amount of EGR gas recycled to the intake side; A vacuum pump 6; A vacuum modulator (7) for supplying the vacuum pressure from the vacuum pump (6) to the EGR valve (5) under the control of the ECU (8) to open and close the EGR valve (5); An ECU 8 which opens and closes the EGR valve 5 so that a predetermined amount of easy gas is supplied to the intake side according to engine operating conditions (engine rotation speed, engine load, intake air amount, etc.) based on a preset control map; It consists of.
상기한 EGR 파이프(4)는 엔진(1)을 구성하는 각각의 실린더(기통)에 대응하여 복수개 설치된다.The above-mentioned EGR pipe 4 is provided in plurality corresponding to each cylinder (cylinder) which comprises the engine 1.
이와같이 구성된 종래의 EGR 시스템은 엔진 구동시 각각의 센서로부터 엔진의 운전조건이 입력되면, ECU(8)는 사전에 설정되어 있는 제어맵에 따라 EGR 밸브(5)를 개폐시키기 위한 제어신호를 진공모듈레이터(7)로 출력하고, 상기 진공모듈레이터(7)는 ECU(8)의 제어에 따라 진공펌프(6)로부터 전달되는 진공압을 EGR밸브(5)로 공급하여 EGR 밸브(5)가 개방되도록 하므로서, 엔진 운전조건에 알맞은 양의 EGR 가스가 EGR 파이프(4)를 통해 엔진(1)의 흡기포트(2)로 공급되어 흡기와 함께 실린더 내부로 공급되는 것이다.In the conventional EGR system configured as described above, when the driving conditions of the engine are input from each sensor when the engine is driven, the ECU 8 outputs a control signal for opening and closing the EGR valve 5 according to a control map set in advance. (7), and the vacuum modulator (7) supplies the vacuum pressure transmitted from the vacuum pump (6) to the EGR valve (5) under the control of the ECU (8) so that the EGR valve (5) is opened. The amount of EGR gas suitable for the engine operating condition is supplied to the intake port 2 of the engine 1 through the EGR pipe 4 and is supplied into the cylinder together with the intake air.
그러나, 종래에는 흡기측으로 공급되는 EGR 가스 공급량이 단순히 EGR 밸브의 개도량에 의해 제어되기 때문에 엔진을 구성하는 각 실린더의 압력이 서로 다를 경우 EGR 밸브를 통과하는 EGR 가스의 양을 동일하더라도 상기 EGR 파이프의 끝단을 통해 흡기포트 측으로 공급되는 EGR 가스의 양은 각 기통별로 서로 다르게되고, 이에의해 EGR 가스량의 각 실린더별 불균형으로 인해 실린더별로 연소상태가 서로 다르게되어 엔진의 출력이 하락하게되고, EGR 가스의 과다에 의한 연비저하 및 배기가스량이 증가하는 문제점이 발생하고 있으며, 또한 기통간 연소 상태 부조화에 의해 열적변형이 서로 다르게 발생하여 배기계 관련 부품의 내구성이 하락하는 문제점이 발생하고 있었다.However, in the related art, since the amount of EGR gas supplied to the intake side is controlled by the opening amount of the EGR valve simply, when the pressure of each cylinder constituting the engine is different, even if the amount of EGR gas passing through the EGR valve is the same, the EGR pipe The amount of EGR gas supplied to the intake port side through the end of the cylinder is different from each other by this, due to the imbalance of each cylinder of the EGR gas volume by the different combustion state for each cylinder to reduce the engine output, EGR gas Fuel consumption and exhaust gas amount increase due to excessive, and thermal deformation occurs differently due to inconsistent combustion state between cylinders, resulting in a decrease in durability of exhaust system-related parts.
즉, 엔진의 각실린더는 그 위치에 따라 흡기량이 다소 차이가 나기 마련이며, 이에따라 각 실린더의 압력상태가 서로 차이가 나게 되므로서, 상기 EGR 밸브에 의해 동일한 양의 EGR 가스가 공급된다 하더라도 흡기포트측의 각 실린더별 압력 차에 의해 흡기포트측으로 공급되는 EGR 가스량이 기통별로 서로 다르게되는 것이다.That is, each cylinder of the engine has a slightly different intake amount according to its position, and accordingly, the pressure state of each cylinder is different from each other, so that even if the same amount of EGR gas is supplied by the EGR valve, the intake port The amount of EGR gas supplied to the intake port side is different for each cylinder by the pressure difference for each cylinder on the side.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 EGR 파이프의 끝부분에 EGR가스를 흡기측으로 분사하는 분사노즐을 각각의 실린더에 대응하도록 형성하고, 상기 분사노즐 내부에 각 실린더별 압력차이를 보상할 수 있도록 직경이 셋팅된 오리피스를 형성하므로서, 엔진 구동시 각 실린더별 압력차이가 발생하더라도 분사노즐을 통해 균일한 양의 EGR가스가 분사 공급되므로 인해 EGR 가스량의 기통간 불균형에 따른 연소 상태의 부조화를 개선하고, EGR 과다에 의한 연비 저하 및 배기가스 누설에 의한 열해를 방지할 수 있도록 한 EGR 시스템의 분배특성 개선장치를 제공함을 목적으로 한다. Therefore, the present invention for solving the above problems is formed in the end of the EGR pipe injection nozzle for injecting EGR gas to the intake side to correspond to each cylinder, it is possible to compensate the pressure difference for each cylinder in the injection nozzle By forming an orifice with a diameter set so that an even pressure difference for each cylinder occurs when the engine is driven, a uniform amount of EGR gas is injected and supplied through the injection nozzle, thereby improving the inconsistency of the combustion state due to the unbalance between cylinders of the amount of EGR gas. It is an object of the present invention to provide an apparatus for improving distribution characteristics of an EGR system which can prevent the fuel economy from being lowered due to excessive EGR and the thermal damage caused by exhaust gas leakage.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
배기가스가 흡기측으로 재순환될 수 있도록 엔진의 배기측과 흡기측을 연결하는 EGR 파이프와, 상기 EGR파이프의 도중에 설치되어 EGR가스량을 조절하는 EGR 밸브와, 엔진 조건에 다라 EGR밸브의 개도량을 제어하는 ECU를 포함하는 EGR 시스템에 있어서,An EGR pipe connecting the exhaust side and the intake side of the engine so that the exhaust gas can be recycled to the intake side, an EGR valve installed in the middle of the EGR pipe to regulate the amount of EGR gas, and the opening amount of the EGR valve is controlled according to the engine conditions. In an EGR system including an ECU to
EGR 파이프의 끝단에 각각의 실린더로 동일한 양의 EGR 가스가 공급될 수 있도록 균등분배하는 분사노즐을 형성한 것을 특징으로 한다.At the end of the EGR pipe is characterized in that the injection nozzle is evenly distributed so that the same amount of EGR gas can be supplied to each cylinder.
상기 분사노즐의 내부에는 실린더별 압력차이에 대응하여 동일한 양의 EGR가스가 통과할 수 있도록 직경이 설정된 오리피스가 형성되며,An orifice having a diameter set to allow the same amount of EGR gas to pass in response to the pressure difference for each cylinder is formed in the injection nozzle.
상기한 오리피스는 각각의 실린더에 대응하도록 분사노즐을 설치한 후 각 실린더별 압력을 측정하여 압력차이가 존재할때 그 압력차이를 보상할 수 있도록 직경이 셋팅되는 것을 특징으로 한다. The orifice is characterized in that the diameter is set so as to compensate for the pressure difference when there is a pressure difference by measuring the pressure for each cylinder after installing the injection nozzle corresponding to each cylinder.
또한, 상기 EGR파이프의 도중에 일정양의 EGR 가스를 저장하기 위한 챔버를 형성하여 엔진의 과도 운전영역에서도 안정적으로 EGR가스를 균등하게 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. In addition, by forming a chamber for storing a certain amount of EGR gas in the middle of the EGR pipe, it is characterized in that the EGR gas can be stably supplied evenly in the transient operation region of the engine.
이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 and 2.
본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호 표기하여 중복설명을 피하기로 한다.In the description of the present invention, the same components as in the prior art will be denoted by the same reference numerals to avoid redundant description.
상기 도면에 의하면, 본 발명의 가장 큰 특징은 EGR 가스의 균등 분배를 위해 EGR 파이프(4)에 챔버(10)와 분사노즐(11)을 형성한 것이다.According to the figure, the biggest feature of the present invention is to form the chamber 10 and the injection nozzle 11 in the EGR pipe 4 for the even distribution of the EGR gas.
상기 분사노즐(11)은 흡기포트(2) 내에 EGR 가스를 직접 분사할 수 있도록 그 출력단이 흡기포트(2) 내부로 돌출되도록 형성하며, 엔진(1)을 구성하는 각각의 실린더에 대응되도록 각각의 실린더에 형성되어 있는 흡기포트(2)에 형성한다.The injection nozzle 11 is formed such that the output end thereof protrudes into the intake port 2 so as to directly inject the EGR gas into the intake port 2, so as to correspond to each cylinder constituting the engine 1. It is formed in the intake port (2) formed in the cylinder of the.
분사노즐(11)의 내부에는 EGR가스를 통과시키는 오리피스(12)를 형성하는데, 이 오리피스(12)는 각 실린더별 압력차이를 보상할 수 있도록 그 크기를 서로 다르게 설정한다.An orifice 12 through which the EGR gas passes is formed in the injection nozzle 11, and the orifice 12 is set differently in size so as to compensate the pressure difference for each cylinder.
예를 들어, 분사노즐(11)이 설치된 실린더의 압력이 기준치 보다 낮으면 분사노즐(11)로부터 분사되는 EGR가스에 대해 저항으로 작용하는 힘이 작아지게 되므로 상기 오리피스(12)의 직경을 그에 대응하여 작게 설정하여 많은 양의 EGR 가스가 흡기포트(2)측으로 분사되지 못하도록 하며,For example, when the pressure of the cylinder in which the injection nozzle 11 is installed is lower than the reference value, the force acting as a resistance to the EGR gas injected from the injection nozzle 11 is reduced, so that the diameter of the orifice 12 is correspondingly adjusted. Small to prevent a large amount of EGR gas from being injected into the intake port (2),
또 분사노즐(11)이 설치된 실린더의 압력이 기준치 보다 높으면 분사노즐(11)로부터 분사되는 EGR가스에 대해 저항으로 작용하는 힘이 커지게 되므로 이를 극복하여 보다 많은 양의 오일이 배출될 수 있도록 오리피스(12)의 직경을 크게 설정하여 실린더별 압력차이를 보상할 수 있도록 하는 것이다.In addition, if the pressure of the cylinder in which the injection nozzle 11 is installed is higher than the reference value, the force acting as a resistance to the EGR gas injected from the injection nozzle 11 becomes large, thereby overcoming this to allow a greater amount of oil to be discharged. The diameter of (12) is set to be large to compensate for the pressure difference by cylinder.
상기 설명과같이 오리피스(12)가 내장된 분사노즐(11)을 EGR 파이프(4)의 출력단에 설치하게되면, 분사노즐(11)이 설치된 각 실린더별로 압력차이가 발생하더라도 분사노즐(11)을 통해 배출되는 EGR 가스량은 모두 균등해지는 것이며, 이로써 엔진의 각 실린더별 연소상태 부조화현상을 개선시킬 수 있게되는 것이다.As described above, when the injection nozzle 11 with the orifice 12 is installed at the output end of the EGR pipe 4, even if a pressure difference occurs for each cylinder in which the injection nozzle 11 is installed, the injection nozzle 11 is The amount of EGR gas discharged through the gas will be equalized, thereby improving the combustion state mismatch of each cylinder of the engine.
한편, 상기 EGR 파이프(4)의 도중에 일정양의 EGR 가스를 저장할 수 있도록 하는 챔버(10)를 형성한다.On the other hand, the chamber 10 for storing a certain amount of the EGR gas in the middle of the EGR pipe (4) is formed.
상기와같이 EGR 파이프(4)의 도중에 챔버(10)를 형성하게 되면, 상기 챔버(10)내에 항상 일정양의 EGR가스가 존재하게 되므로 엔진의 과도 운전 영역시 순간적으로 많은 양의 EGR 가스가 필요할 때, 상기 챔버(10)에 저장되어 있는 EGR가스가 빠르게 분사노즐(11)을 통해 흡기측으로 공급되므로 안정적인 EGR 특성을 구현할 수 있게된다.When the chamber 10 is formed in the middle of the EGR pipe 4 as described above, since a certain amount of EGR gas is always present in the chamber 10, a large amount of EGR gas is required at a moment in the transient operation region of the engine. At this time, since the EGR gas stored in the chamber 10 is rapidly supplied to the intake side through the injection nozzle 11, it is possible to implement a stable EGR characteristics.
상기 설명에서와같이 EGR 파이프(4)의 도중에 일정양의 EGR 가스를 저장하는 챔버(10)를 형성하고, 또 각 실린더로 균일한 양의 EGR가스를 균등 분배하는 기능을 가진 분사노즐(11)을 EGR 파이프(4)의 출력단에 설치하므로서, 엔진을 구성하는 각 실린더에 압력차가 발생하더라도 이 압력차를 보상하여 균일한 양의 EGR 가스가 공급되므로 엔진의 연소상태 부조화를 개선할 수 있으며, 이를통해 연비개선 및 매연발생량 감소의 효과를 기대할 수 있으며, 기통별 온도 구배를 줄여주어 배기계 관련부품의 이상변형을 방지하고, 배기가스의 누설현상을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.Injection nozzle 11 having a function of forming a chamber 10 for storing a certain amount of EGR gas in the middle of the EGR pipe 4 and distributing a uniform amount of EGR gas to each cylinder as described above. Is installed at the output end of the EGR pipe 4, so that even if a pressure difference occurs in each cylinder constituting the engine, a uniform amount of EGR gas is supplied to compensate for the pressure difference, thereby improving the incongruity of the combustion state of the engine. Through this, it is possible to expect the effect of improving fuel economy and reducing the amount of smoke, and reducing the temperature gradient for each cylinder to prevent abnormal deformation of the exhaust system-related parts and to prevent the leakage of exhaust gas.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 EGR 파이프의 끝부분에 EGR가스를 흡기측으로 분사하는 분사노즐을 각각의 실린더에 대응하도록 형성하고, 상기 분사노즐 내부에 각 실린더별 압력차이를 보상할 수 있도록 직경이 셋팅된 오리피스를 형성하므로서, 엔진 구동시 각 실린더별 압력차이가 발생하더라도 분사노즐을 통해 균일한 양의 EGR가스가 분사 공급되므로 인해 EGR 가스량의 기통간 불균형에 따른 연소 상태의 부조화를 개선하고, EGR 과다에 의한 연비 저하 및 배기가스 누설에 의한 열해를 방지할 수 있도록 한 EGR 시스템의 분배특성 개선장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.As described above, the present invention forms an injection nozzle for injecting EGR gas to the intake side at the end of the EGR pipe so as to correspond to each cylinder, and has a diameter so as to compensate for the pressure difference of each cylinder in the injection nozzle. By forming a set orifice, even if a pressure difference for each cylinder occurs when the engine is driven, a uniform amount of EGR gas is injected and supplied through the injection nozzle, thereby improving the incongruity of the combustion state due to the unbalance between cylinders of the EGR gas amount. The effect of providing an apparatus for improving the distribution characteristics of the EGR system which can prevent the fuel economy caused by excessive fuel leakage and the thermal damage caused by the exhaust gas leakage can be expected.
도 1 은 본 발명의 EGR 시스템의 분배특성 개선장치를 보인 도면.1 is a view showing an apparatus for improving distribution characteristics of an EGR system of the present invention.
도 2 는 본 발명의 동작과정을 보인 플로우챠트.2 is a flow chart showing the operation of the present invention.
도 3 은 종래의 EGR 시스템을 보인 도면.3 shows a conventional EGR system.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 엔진 4 : EGR파이프1: engine 4: EGR pipe
5 : EGR밸브 8 : ECU5: EGR valve 8: ECU
10 : 챔버 11 : 분사노즐10 chamber 11 injection nozzle
12 : 오리피스 12: orifice
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