KR100580684B1 - 이지알 가스의 분배장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기계를 통과하는 배기 가스의 일부를 흡기계로 유도하여 연소실 내의 유해 가스 생성을 억제하기 위한 배기 가스 재순환장치에서 흡기계로 재순환되는 EGR 가스가 신기와 균일하게 혼합될 수 있도록 하기 위한 EGR 가스의 분배장치에 관한 것으로,
배기계로 배출되는 배기 가스의 일부를 흡기계로 재순환시키는 배기 가스 재순환장치에 있어서,
전단 및 후단이 흡기계의 도중에 접속되며, 그 내부는 신기의 흐름이 유지되도록 통형상으로 형성되는 바디와;
상기한 바디의 일측면에 배기 가스 재순환 라인이 접속 가능하도록 형성되어, 상기 바디의 내측으로 EGR 가스가 입력되는 것을 허용하기 위한 EGR 접속구;와
상기한 바디의 길이방향으로 삽입되는 통형으로 형성되어, 상기 EGR 접속구를 통해 입력되는 EGR 가스가 관의 외측에서 내측을 향해 유입될 수 있도록 그 외주연에 소정의 각도 간격으로 다수의 분배공이 형성된 분배관; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
EGR 분배장치, 배기 가스 재순환 라인, 분배관

Description

이지알 가스의 분배장치{Distributor for EGR apparatus}
도 1은 본 발명에 의해 형성된 EGR 분배장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 EGR 분배장치의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 의한 EGR 분배장치의 조립상태 단면도.
도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : EGR 분배장치 21 : 몸체
22 : 내부공간 23 : EGR 접속구
24 : 유입공 25 : 체결공
26 : 분배관 27 : 분배공
30 : 흡기 라인 40 : 배기 가스 재순환 라인
본 발명은 EGR 가스의 분배장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기계를 통과하는 배기 가스의 일부를 흡기계로 유도하여 연소실 내의 유해 가스 생성을 억제하기 위한 배기 가스 재순환장치에서 흡기계로 재순환되는 EGR 가스가 신기와 균 일하게 혼합될 수 있도록 하기 위한 EGR 가스의 분배장치에 관한 것이다.
일반적으로 디젤엔진은 엔진의 운전 중 디젤의 압축착화 방식의 특성상 탄화수소, 녹스(NOx) 등의 유해물질이 많이 배출되어 대기를 오염시키는 문제를 가지고 있다. 따라서 디젤엔진의 경우에 상기한 문제점을 해소하고자 도 4에 도시되는 바와 같이 엔진(10)의 배기 매니폴드(11)에서 방출되는 배기 가스의 일부를 흡기 매니폴드(12) 측으로 유도하기 위해 배기 가스 재순환 라인(13)이 형성된다. 그리고 상기한 흡기 매니폴드(12)와 연결되는 배기 가스 재순환 라인(13)의 연결부에는 배기 가스의 유입량을 조절하기 위한 EGR 밸브(14)가 형성된다.
상기와 같이 구성되는 배기 가스 재순환 장치는 배출 가스의 일부를 흡기로 되돌려 혼합된 기체의 열용량이 증가되어 연소 최고 온도가 내려가도록 하므로서 NOx의 생성이 억제되도록 하기 위한 것이다.
그런데 배기 가스 재순환 장치의 작동은 신기 대신에 배기 가스의 혼입으로 인해서 산소의 농도가 감소하므로 엔진의 고부하 영역에서는 스모크와 탄화수소가 증가하고 엔진의 내구력에 나쁜 영향을 미치기 때문에 중, 저부하 영역에 한정된다.
한편, 최근에 강화되고 있는 각국의 배출가스규제에 대응하기 위해서는 EGR 시스템의 높은 정밀도가 요구되기 때문에 운전 조건에서의 부스트 압력, 흡입 공기량, EGR 밸브의 위치, 흡/배기의 차압 및 온도 등에 따라 EGR 가스의 흐름에 영향을 받게 되므로 보다 정확한 제어를 위해 전자제어가 요구된다. 특히, 흡기 유동 내에 EGR 가스가 공평히 분배될 수 있는 분배성의 최적화가 배기 가스 재순환장치 의 성능에 많은 영향을 끼치게 된다.
따라서 배기 가스 재순환장치의 전자제어를 위해서 상기한 EGR 밸브(14)의 다이아프램 작동실 일측이 진공 펌프(15)의 진공 라인(16)과 연결되고, 상기 진공 라인(16)의 도중에는 전자제어장치(18)에 의해 작동되는 솔레노이드 밸브(17)가 설치된다. 즉, 상기한 전자제어장치(18)에 입력되는 엔진의 각종 운전 정보를 기초로 엔진의 운전영역을 판단하고, 전자제어장치(18)에서는 그 결과에 따라서 상기한 EGR 밸브(14)의 개폐여부를 결정하고 솔레노이드 밸브(18)를 ON/OFF 작동시키게 된다. 한편, 재순환되는 배기 가스의 양을 보다 정확하게 제어하기 위해서 밸브의 상단에 스텝 모터가 장착되는 전자식 EGR 밸브가 사용되기도 한다.
그런데 상술한 바와 같이 배기 매니폴드 측에서 흡기측으로 재순환되기 위해서 입력되는 배기 가스의 양은 전자제어에 의해서 정밀하게 제어되고 있지만, 재순환된 배기 가스가 흡기계로 분배되는 과정에서는 배기 가스가 흡기에 균일하게 분배되도록 하기 위한 측면에서는 별도의 장치가 마련되어 있지 않으므로서 정밀제어가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
즉, 배기 가스 재순환 라인을 따라서 흡기계로 유도된 EGR 가스는 흡기관의 어느 일측에서만 유입되므로서 신기의 유동에 의해 EGR 가스의 혼합이 결정되며, 신기의 흡입 속도가 상당히 빠르기 때문에 신기와 EGR 가스가 불균일하게 혼합된 상태로 연소실로 유입될 수 밖에 없었다. 한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 배기 가스 재순환 라인의 길이를 길게 하면 혼합조건은 다소 향상되겠지만 배기 가스 재순환 라인의 저항이 커지게 되어 압력손실이 발생된다. 또한, 흡기계 측 으로 EGR 가스가 입력되는 위치를 다양하게 설정하기 위해서 EGR 가스유입통로를 여러 곳에 설치하는 것은 차량 설계시 레이아웃에 불리하게 작용되므로서 실시가 불가능한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 배기계를 통과하는 배기 가스의 일부를 흡기계로 유도하여 연소실 내의 유해 가스 생성을 억제하기 위한 배기 가스 재순환장치에서 흡기계로 재순환되는 EGR 가스가 신기와 균일하게 혼합될 수 있도록 하기 위한 EGR 가스의 분배장치를 제공하는 데 목적이 있는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
배기계로 배출되는 배기 가스의 일부를 흡기계로 재순환시키는 배기 가스 재순환장치에 있어서,
전단 및 후단이 흡기계의 도중에 접속되며, 그 내부는 신기의 흐름이 유지되도록 통형상으로 형성되는 바디와;
상기한 바디의 일측면에 배기 가스 재순환 라인이 접속 가능하도록 형성되어, 상기 바디의 내측으로 EGR 가스가 입력되는 것을 허용하기 위한 EGR 접속구;와
상기한 바디의 길이방향으로 삽입되는 통형으로 형성되어, 상기 EGR 접속구를 통해 입력되는 EGR 가스가 관의 외측에서 내측을 향해 유입될 수 있도록 그 외주연에 소정의 각도 간격으로 다수의 분배공이 형성된 분배관; 을 포함하여 구성되 는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 EGR 분배장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해 형성된 EGR 분배장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 EGR 분배장치의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 EGR 분배장치의 조립상태 단면도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의한 EGR 분배장치를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 엔진의 흡기 라인을 지시하는 것이다.
상기한 EGR 분배장치(20)는 엔진의 흡기 매니폴드에 접속되는 흡기 라인(30)의 도중에 접속되기 위해서 통형상의 바디(21)로 구성된다. 도면에 도시된 바와 같이 상기한 바디(21)의 내부에는 원통형상의 내부공간이 마련되어, 바디(21)가 상기한 흡기 라인(30)의 도중에 접속되더라도 흡입공기의 흐름에는 지장이 없도록 형성된다.
그리고 상기한 바디(21)의 일측면에는 배기 가스 재순환 라인(40)이 접속되어 EGR 가스가 상기 흡기 라인(30)으로 유입될 수 있도록 하기 위한 EGR 접속구(23)가 형성된다. EGR 접속구(23)의 측면에는 배기 가스 재순환 라인(40)이 플랜지결합 될 수 있도록 체결공(25)이 형성되고, 그 내측으로 상기 내부공간(22)과 연통되는 유입공(24)이 형성된다. 즉, 상기한 EFR 접속구(23)는 바디(21)와 함께 일체로 주물공정을 통해 형성되는 것이 바람직한 것이다.
한편, 상기한 바디(21)의 전단과 후단은 원통의 도중보다 축관된 형상으로 형성되는데, 이는 후설할 분배관(26)이 결합되었을 경우에 EGR 가스가 원주방향으로 유동될 수 있도록 하기 위한 공간을 확보하기 위한 것이다.
상기한 분배관(26)은 상기 바디(21)의 내부공간(22)에 수용되어 상기 EGR 접속구(23)를 통해 유입된 EGR 가스가 관의 외측에서 중심방향을 향해 입력될 수 있도록 하기 위한 것으로, 원통형상의 도중에 길이방향으로 긴 장공형상의 분배공(27)이 소정의 각도 간격으로 다수 형성된 것이다. 특히, 상기한 분배공(27)의 형성위치는 상기 바디의 유입공(24)과 대비할 때, 상기 유입공(24)보다 전방에 위치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기한 유입공(24)을 통해 입력된 EGR 가스가 바디(21)이 내주연과 분배관(26)의 외주연 사이의 내부공간(22)을 따라 원주방향으로 이동한 후 상기 각각의 분배공(27)으로 유입되도록 구성되는 것이다.
특히, 유입공(24)을 통해 EGR 가스가 입력되는 바디(21)의 후방 내경(D)은 EGR 가스가 분배되는 전방 내경(d)보다 크도록 상기한 바디(21)의 내주연 직경이 2단으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기한 유입공(24)을 통해 바디(21)의 내부공간(22)으로 입력된 EGR 가스가 원주의 반대편까지 충분히 전달될 수 있도록 후방측의 지름은 크게 구성되고, 방사상으로 형성된 각각의 분배공(27)으로 보다 강한 압력으로 EGR 가스가 입력될 수 있도록 전방측의 내경은 그 후방보다 작게 구성되는 것이다.
또한, 상기한 후방의 내경(D)과 전방의 내경(d)이 단차지게 형성된 경계부에는 상기 전방의 내경(d)보다도 작은 직경을 가지는 환형상의 환형돌부(21a)가 형성된다. 이 환형돌부(21a)의 후방면 즉, 후방의 내경(D)과 경계되는 부분의 면은 전방을 향해 경사진 경사면(21b)으로 형성된다. 이는 바디(21) 후방의 유입공(24)을 통해 입력된 EGR 가스가 전방의 내경(d)으로 이뤄진 내부공간(22)으로 유도되는 과정에서 경사면(21b)을 타고 분배공(27) 전방의 분배관(26)의 외벽에 부딪치면서 확산되었다가 상기 분배공(27)과 대치되는 내부공간(22)으로 유입되도록 하기 위한 것이다. 상기한 경사면(21b)을 타고 분배관(26)의 외벽에 부딪치게 되면서 확산된 상태의 EGR 가스가 상기한 내부공간(22)에 유도된 후에 각 분배공(27)을 통해 흡기라인(30)으로 입력되므로서 흡기라인(30)을 따라 흐르는 신기와 보다 균일하게 혼합될 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 EGR 분배장치(20)는 흡기 라인(30)의 도중에 접속되고, 그 바디(21)의 일측에 돌출형성된 EGR 접속구(23)에 배기 가스 재순환 라인(40)의 일측단이 플랜지 결합된다. 본 발명에 의한 실시예에서는 상기한 EGR 분배장치(20)를 흡기 라인(30)의 도중에 그 양단을 접속시키는 방법이 적용되었으나, 상기 EGR 분배장치(20)를 흡기계의 도중에 접속시키는 방법이 한정되지는 않는 것이며, 흡기 매니폴드를 제작하는 과정에서 압입형성될 수도 있는 것이다.
따라서 흡기 라인(30)을 통해 유입되던 흡기에 흡기 라인의 원주 방향에서 중심방향으로 EGR 가스가 입력되므로서 종래기술의 경우보다 균일한 혼합비로 신기와 EGR 가스가 혼합되어 연소실로 공급된다.
이상과 같이 EGR 가스의 분배성이 개선되므로서 재순환되는 배기 가스와 신기의 혼합이 골고루 이루어지므로서 배기 가스 재순환에 의한 효율이 극대화된다.
이상과 같이 구성된 EGR 분배장치에 의하면 신기와 배기 가스의 혼합이 종래기술에 의한 장치보다 균등하게 이루어지므로서, 배기 가스 재순환 장치의 설치목적이 NOx 및 탄화수소의 발생의 저감시키는 효과가 극대화될 수 있는 커다란 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 전단 및 후단이 흡기 라인(30)의 도중에 접속되며 그 내부는 신기의 흐름이 유지되도록 통형상으로 형성되는 바디(21)와; 상기한 바디(21)의 일측면에 배기 가스 재순환 라인(40)이 접속 가능하도록 형성되어 상기 바디(21)의 내측으로 EGR가스가 입력되는 것을 허용하기 위한 EGR 접속구(23)와; 상기한 바디(21)의 길이방향으로 삽입되는 통형으로 형성되어 상기 EGR 접속구(23)를 통해 입력되는 EGR 가스가 관의 외측에서 내측을 향해 유입될 수 있도록 그 외주연에 소정의 각도 간격으로 다수의 분배공(27)이 형성된 분배관(26); 을 포함하여 구성되어, 배기계로 배출되는 배기 가스의 일부를 흡기계로 재순환시키는 배기 가스 재순환장치에 있어서,
    상기한 바디(21)의 내주연 직경은 2단으로 형성되며, EGR 가스가 입력되는 후방의 내경(D)이 EGR 가스가 분배되는 전방의 내경(d)보다 크게 형성되어지되, 그 후방의 내경(D)과 그 전방의 내경(d)의 경계부에는 상기 전방의 내경(d)보다도 작은 직경을 가지는 환형상의 환형돌부(21a)가 형성되고, 상기 후방의 내경(D)와 경계되는 환형돌부(21a)의 면은 전방을 향해 경사진 경사면(21b)으로 형성된 것을 특징으로 하는 EGR 가스의 분배장치.
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