KR100872655B1

KR100872655B1 - 유압식 ｅｇｒ 밸브 및 이것을 이용한 ｅｇｒ 시스템

Info

Publication number: KR100872655B1
Application number: KR1020070101547A
Authority: KR
Inventors: 손영민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2008-12-09

Abstract

본 발명은 EGR 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 오일 제어 구동부와 연동하는 유압식 EGR 밸브를 사용한 EGR 시스템에 관한 것이다.

유압식 EGR 밸브, 상기 유압식 EGR 밸브가 장착되고, 내부에 워터 재킷, 오일 흡입 통로, 오일 배출 통로, 배기 가스 흡입 통로 및 배기 가스 배출 통로가 형성된 실린더 헤드 및 오일 공급관 및 오일 회수관이 형성되고, 상기 오일 공급관의 도중에 오일 펌프가 장착된 오일 갤러리가 구비되며, 일측에 액츄에이터가 구비되고, 상기 액츄에이터에 의해 구동되는 스풀이 구비되며, 상기 스풀을 감싸면서 상기 액츄에이터에 장착된 슬리브 밸브가 구비되고, 상기 슬리브 밸브의 길이방향 일측에 CVVT용 유관 및 EGR용 유관이 형성되며, 길이방향 타측에 지각용 오일 공급관, 진각용 오일 공급관, EGR 측 오일 공급관 및 EGR 측 오일 회수관이 형성된 오일 제어 구동부가 구비되고, 상기 오일 갤러리의 오일 공급관이 분기되어 한쪽은 상기 CVVT용 유관과 연통되고, 다른 쪽은 상기 EGR용 유관과 연통되며, 상기 CVVT용 유관 및 EGR용 유관의 도중에 유관 개폐부가 장착되고, 상기 유관 개폐부를 구동하는 솔레노이드 밸브가 구비되는 연속 가변 밸브 타이밍 장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

유압식 ＥＧＲ 밸브 및 이것을 이용한 ＥＧＲ 시스템 {OIL PRESSURE TYPE EGR VALVE AND EGR SYSTEM USING IT}

본 발명은 EGR 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연속 가변 밸브 타이밍(Continuously Variable Valve Timing : 이하, 간단하기 CVVT라고 함) 장치의 오일 제어 구동부와 연동하는 유압식 EGR 밸브를 사용한 EGR 시스템에 관한 것이다.

최근, 자동차용 엔진에 대한 연구는 연비, 환경, 안전의 3가지를 주축으로 하여 발전해오고 있다. 이중 환경문제에 관하여 각국의 배기가스에 대한 규제가 강화되면서, 효과적으로 유해한 배기가스를 줄이면서, 연비에 악영향을 끼치지 않는 엔진의 연구가 중요시되고 있다.

각국에서 자동차 배출가스 중에서 유해가스로 규제하고 있는 성분은 가솔린 자동차인 경우 일산화탄소, 탄화수소 및 질소산화물이 대표적이다. 이중 질소산화물은 사람의 호흡기와 점막에 이상을 일으키는데, 특히 눈이나 콧속의 점막 등에 자극을 주어서 통증을 유발시키고, 폐도 상하게 할 뿐만 아니라, 스모그의 원인이 되기도 한다.

이와 같은 질소산화물을 효과적으로 제어하기 위해, 배기가스 재순환(Exhaust Gas Re-circulation : 이하에서는 간단히 EGR이라고 부름)을 이용한 시스템이 개발되어 있다.

일반적으로, EGR 시스템은 배기가스를 추출하여 연소실로 공급하여 연소실로 들어가는 연료와 공기의 혼합가스의 양을 줄여, 연소시의 연소 온도를 낮춤으로써, 질소산화물을 줄이기 위한 것이다.

일반적인 EGR 시스템의 구성이 도 6에 간략하게 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 일반적인 EGR 시스템은 엔진(E)이 구비되고, 이 엔진(E)에 흡기 다기관(IM) 및 배기 다기관(EM)이 각각 연결되어 있다. 흡기 다기관(IM) 및 배기 다기관(EM)이 합류하는 부분에 각각 흡기 측 EGR 파이프(P2) 및 배기 측 EGR 파이프(P1)가 연결되어 있다. 배기 측 EGR 파이프(P1)의 도중에는 전자식 EGR 밸브(300)가 구비되어 있고, 흡기 측으로 더 연장하여 흡기 측 EGR 파이프(P2)와 연통되어 있다. 또한, 그 도중에 EGR 쿨러(C)가 장착되어 있다.

상기와 같은 구성으로 엔진(E)의 연소실에서 연소되어 나온 배기가스는 배기 다기관을 통하여 외부로 배기되고, 이 중 일부는 EGR 밸브가 열리면 배기 측 EGR 파이프(P1) 쪽으로 이동하게 된다. 이렇게 이동된 배기 가스는 배기 측 EGR 파이프(P1)를 통하여 EGR 쿨러(C)로 이송되고, 이 EGR 쿨러(C)에 의해 냉각된 후, 흡기 다기관에 연결된 흡기 측 EGR 파이프(P2)를 통하여 다시 흡기 다기관(IM)으로 이송된다.

이와 같이 냉각된 배기 가스는 흡기의 일부와 치환되어 혼입됨으로써, 혼합기의 열용량이 증대되어 실린대 내 연소가스 온도 상승을 억제하며, 공기 과잉률을 낮추어 열 질소산화물 생성을 억제함으로써, 산화질소물의 발생량을 억제시키게 된다.

상기와 같은 구성의 EGR 시스템에 적용된 EGR 밸브(300)는 전자식 EGR 밸브로서, 코일의 전자기력을 이용하여 밸브를 개폐하는 방식의 밸브이다.

이와 같은 전자식 EGR 밸브(300)의 일례가 도 7에 도시되어 있다. 도 7을 참조하여 종래의 전자식 EGR 밸브(300)의 구성을 간단히 설명한다.

종래의 전자식 EGR 밸브(300)는 그 상부에 포텐셔메터(potentiometer)(310)가 구비되고, 이 포텐셔메터(310)의 아래쪽에 상부 밸브 하우징(380)이 구비된다. 상기 포텐셔메터(310)가 구비된 상부 밸브 하우징(380) 내부에서는 상기 포텐셔메터(310)의 바로 아래에 플런져(plunger)(320)가 구비되고, 상기 플런져(320) 둘레에 코일 어셈블리(315)가 장착되며, 상기 플런져(320)의 하단부에는 핀틀(pintle)(350))이 구비되고, 상기 플런져(320)와 핀틀(350) 사이에는 스프링(330)이 구비된다. 또한, 상기 핀틀(350)의 하단부에는 밸브 헤드(336)가 형성되고, 이 핀틀(350) 및 밸브 헤드(336)는 하부 밸브 하우징(390) 내에 수용되어 있다. 또한 상기 핀틀(350)은 상기 하부 밸브 하우징(390)에 수용될 때, 상하로 이동 가능하도록 부시(355)를 통하여 장착되게 된다.

또한, 상기 하부 밸브 하우징(390)은 내부에 소정의 체적을 가진 배기가스 흡입실(325) 및 배기가스 배출실(327)이 형성되어 있고, 하부 밸브 하우징(390)의 일측 방향에 형성된 배기가스 흡입구(326) 및 배기가스 배출구(328)로 각각 연통되 어 있다. 또, 상기 배기가스 흡입실(325)와 배기가스 배출실(327) 사이는 상기 밸브 헤드(336)에 의해 개폐되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 배기가스 흡입구(326)는 엔진의 배기 다기관과 연통되어 있고, 상기 배기가스 배출구(327)는 흡기 닫기관과 연통되어 있다.

이와 같이 구성된 전자식 EGR 밸브(300)는 차량의 제어 시스템에 의해 배기가스를 흡기 쪽으로 이송시키도록 될 때, EGR 밸브를 개방하라는 제어 신호를 전자식 EGR 밸브(300)에 주어 상기 포텐셔메터(310)에 의해 밸브의 위치 제어를 행한 뒤, 플런져(320)가 핀틀(350)을 가압하여 밸브 헤드(336)가 아래쪽으로 이동하게 되어, 배기가스 흡입실(325)과 배기가스 배출실(327)이 연통되게 되고, 배기가스 흡입구(326)로부터 배기가스가 흡입되어, 배기가스 배출구(328)을 거쳐 다시 흡기 다기관으로 배기가스가 이송되게 된다.

또, 상기 배기가스 배출구(328)로부터 배출된 배기가스를 식히기 위해, 도 6에 도시된 EGR 쿨러(C)를 지나 냉각된 배기가스가 흡기 다기관(IM)으로 이송된다.

상기와 같이 구성된 종래의 전자식 EGR 밸브는 부품수가 많고, 고가라는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 전자식 EGR 밸브는 엔진 헤드 부근에 부착되는 형식이므로, 엔진 레이아웃을 고려하는데 문제점이 있으며, 종래의 전자식 EGR 시스템에서 상기 EGR 밸브 외에, EGR 쿨러, 서스 파이프 및 흡기 다기관 어답터도 구비되므로, 그 구성이 복잡하다는 문제점도 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 유압을 이용한 EGR 밸브를 구비하고, 이 유압을 이용한 EGR 밸브는 CVVT 장치의 오일 제어 구동부를 이용하여 작동하게 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하게 위해, 본 발명은, 내부에 오일 흡입 통로 및 오일 배출 통로가 형성되어 있는 밸브 커버, 상기 밸브 커버의 하면과 맞닿고, 내부에 중공부가 형성되며, 상부 가장자리에 플랜지부가 형성되고, 상기 중공부에서 상면으로부터 소정 깊이에 단턱부가 형성되며, 하면에 배기 가스 흡입구가 형성되고, 상기 배기 가스 흡입구의 크기로 하면에서부터 위쪽으로 연장되어 배기 가스 흡입실이 형성되며, 일측의 둘레면에 배기 가스 배출구가 형성되고, 상기 배기 가스 배출구의 크기로 일측의 둘레면에서부터 안쪽으로 연장되어 배기 가스 배출실이 형성되어 있는 밸브 하우징 및 상기 밸브 하우징의 중공부에 장착되는 밸브 작동부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 커버는 소저의 두께를 가진 평판으로 형성되고, 하면의 일측 가장자리 부분에서부터 오일 흡입 통로가 형성되어 중심부 쪽으로 연장되며, 하면의 타측 가장자리 부분에서부터 오일 배출 통로가 형성되어 중심부 쪽으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 하우징의 플랜지부에 상기 밸브 커버의 오일 흡입 통로와 대응되는 위치에 오일 흡입 구멍이 형성되고, 상기 밸브 커버의 오일 배출 통로와 대응되는 위치에 오일 배출 구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공부는 상기 밸브 하우징의 상면에서 개구되어 하부로 동일한 직경으로 연장되어 형성되고, 상면에서부터 소정의 깊이에 단턱부가 형성되며, 상기 단턱부로부터 아래쪽으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 하우징의 중공부, 배기 가스 흡입실 및 배기 가스 배출실은 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 작동부는, 상기 밸브 하우징의 중공부의 직경과 상응한 외경을 가지고 형성되어, 이 중공부 상부에 상하 이동 가능하게 장착된 가압부, 상기 가압부의 아래쪽에 장착된 리턴 스프링, 상기 리턴 스프링의 하단과 맞닿고, 상기 밸브 하우징의 단턱부에 아래쪽으로 끼워 맞춤으로 장착된 부시, 상기 부시에 상하로 이동 가능하고, 그 상단이 상기 가압부의 하면과 맞닿게 장착된 핀틀 및 상기 핀틀의 하단에 형성되어, 상기 밸브 하우징의 배기 가스 흡입실과 배기 가스 배출실 사이를 개폐하는 밸브 헤드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재한 유압식 EGR 밸브, 상기 유압식 EGR 밸브가 장착되고, 내부에 워터 재킷, 오일 흡입 통로, 오일 배출 통로, 배기 가스 흡입 통로 및 배기 가스 배출 통로가 형성된 실린더 헤드 및 오일 공급관 및 오일 회수관이 형성되고, 상기 오일 공급관의 도중에 오일 펌프가 장착된 오일 갤러리(oil gallery)가 구비되며, 일측에 액츄에이터가 구비되고, 상기 액츄에이터에 의해 구동되는 스풀이 구비되며, 상기 스풀을 감싸면서 상기 액츄에이터에 장착된 슬리브 밸브가 구비되고, 상기 슬리브 밸브의 길이방향 일측에 CVVT용 유관 및 EGR용 유관이 형성되며, 길이방향 타측에 지각(Delay)용 오일 공급관, 진각(Advance)용 오일 공급관, EGR 측 오일 공급관 및 EGR 측 오일 회수관이 형성된 오일 제어 구동부가 구비되고, 상기 오일 갤러리의 오일 공급관이 분기되어 한쪽은 상기 CVVT용 유관과 연통되고, 다른 쪽은 상기 EGR용 유관과 연통되며, 상기 CVVT용 유관 및 EGR용 유관의 도중에 유관 개폐부가 장착되고, 상기 유관 개폐부를 구동하는 솔레노이드 밸브가 구비되는 연속 가변 밸브 타이밍 장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실린더 헤드의 오일 흡입 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 오일 흡입 구멍과 연통되고, 상기 실린더 헤드의 오일 배출 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 오일 배출 구멍과 연통되게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실린더 헤드의 배기 가스 흡입 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 배기 가스 흡입구와 연결되어 서로 연통되도록 형성되고, 타단은 엔진의 배기 다기관과 연통되며, 상기 실린더 헤드의 배기 가스 배출 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 배기 가스 배출구와 연결되어 서로 연통되도록 형성되고, 타단은 엔진의 흡기 다기관과 연통되도록 형성된 것을 특징으로 한다..

또한, 상기 슬리브 밸브의 길이방향 타측에 다수의 오일 배출 통로가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유관 개폐부의 소정 위치에 CVVT용 오일 구멍 및 EGR용 오일 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유관 개폐부의 CVVT용 오일 구멍 및 EGR용 오일 구멍은 각각 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 상기 CVVT용 유관 및 EGR용 유관에서 개폐되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실린더 헤드의 오일 흡입 통로의 타단은 상기 오일 제어 구동부의 EGR용 오일 공급관과 연통되고, 상기 실린더 헤드의 오일 배출 통로의 타단은 상기 오일 제어 구동부의 EGR용 오일 회수관과 연통되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래의 EGR 밸브에 비해 간단한 구성의 유압식 EGR 밸브를 구비할 수 있고, 이 유압식 EGR 밸브의 제어를 연속 가변 밸브 타이밍 장치에 사용되는 오일 구동 제어부에 의해 제어할 수 있으며, 종래 EGR 쿨러의 역할을 실린더 헤드 내에 구비되어 있는 워터 재킷으로 할 수 있고, 종래 흡기 다기관 연결 부재 및 서스 파이트 등을 불필요하게 하여, 비용면에서 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 EGR 밸브는 실린더 헤드 내에 장착됨으로써, 엔진의 레이아웃 측면에서도 우수한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브(30)의 단면도이다. 도 1에 도시한 유압식 EGR 밸브(30)는 대략 밸브 커버(10), 밸브 하우징(20) 및 밸브 작동부(31)의 3부분으로 구성된다.

먼저, 밸브 커버(10)에 대해 설명한다. 밸브 커버(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 평판 형상을 이루고 있고, 하면 중심부분에 후술하는 스프링 받침(32)과 끼 워맞춰지는 돌출부가 형성되며, 내부에 오일 흡입 통로(12) 및 오일 배출 통로(14)가 형성된다. 상기 오일 흡입 통로(12)는 평판 형상의 밸브 커버(10)의 하면 가장자리 부분에서 통공되어 밸브 커버(10) 중심 방향으로 향하여 연장되고, 하면 중심 부분에 형성된 돌추부로 더 연장되어 통공되게 형성된다. 상기 오일 배출 통로(14)는 상기 오일 흡입 통로(12)의 돌출부에서 통공된 위치에 인접하게 통공되어 일측 가장자리 부분을 향하여 연장되고, 하면의 일측 가장자리 부분에서 통공되게 형성된다.

다음으로, 밸브 하우징(20)에 대해 설명한다. 밸브 하우징(20)은 내부에 후술하는 밸브 작동부(31)를 수용할 수 있는 중공부(23)가 형성되고, 하면에서 배기 가스 흡입구(26)가 형성되며, 일측 둘레면에 배기가스 배출구(28)가 형성되고, 상부 가장자리에는 플랜지부(21)가 형성된다. 상기 플랜지부(21)에서 상기 밸브 커버(10)의 오일 흡입 통로(12) 및 오일 배출 통로(14)의 가장자리 부분의 통공 위치에 상응하게 각각 오일 흡입 구멍(22) 및 오일 배출 구멍(24)이 형성된다. 즉, 오일 흡입 구멍(22)과 오일 흡입 통로(12), 오일 배출 구멍(24)과 오일 배출 통로(14)는 연통되어 있다.

후술하는 밸브 작동부(31)가 수용되는 중공부(23)는, 밸브 하우징(20)의 상면에서부터 소정의 크기로 통공되어 아래쪽으로 소정 깊이만큼 연장되고, 소정 깊이에서 안쪽으로 단턱부(29)가 형성되며, 상기 단턱부(29) 아래에서부터 아래쪽으로 점차적으로 폭이 좁아지게 형성된다. 또, 밸브 하우징(20)의 하면에는 배기 가스 흡입구(26)가 형성되고, 이 배기 가스 흡입구(26)의 크기로 하면에서부터 위쪽 으로 연장되어 배기 가스 흡입실(25)가 형성된다. 이와 더불어, 일측 둘레면에 배기 가스 배출구(28)가 형성되고, 이 배기 가스 배출구(28)의 크기로 일측 둘레면에서부터 안쪽으로 연장되어 배기 가스 배출실(27)이 형성된다. 또, 상기 밸브 작동부(31)를 수용하는 공간과 상기 배기 가스 흡입실(25), 배기 가스 배출실(27)은 모두 연통되게 형성된다. 또한, 상기 배기 가스 흡입실(25)과 배기 가스 배출실(27) 사이에는 후술하는 밸브 헤드(36)에 의해 두 공간이 개폐되도록 형성되어 있다. 도 1에서는 안쪽으로 소정의 크기로 격벽이 형성되어 있으나, 밸브 헤드(36)에 의해 개폐가능한 구조이면 어떠한 형태의 것이라도 상관없다.

다음으로, 밸브 작동부(31)에 대해 설명한다. 밸브 작동부(31)는 위에서부터 스프링 받침(32), 리턴 스프링(33), 부시(34)의 순서로 구비되고, 상기 리턴 스프링(33) 및 부시(34)의 안쪽에 핀틀(35)이 슬라이드 가능하게 삽입되며, 상기 핀틀(35)의 하단에는 넥(37)이 형성되고, 상기 넥(37)의 단부에는 밸브 헤드(36)가 형성된다.

상기 스프링 받침(32)은 밸브 하우징(20)의 중공부(23)의 직경과 형태에 상응하게 형성되고, 위쪽으로 개구된 대략 그릇 형상으로 이루어진다. 상기 스프링 받침(32)은 밸브 하우징(20)의 상면에서부터 아래쪽으로 슬라이드 이동 가능하게 끼워맞춰지고, 그 하면에는 리턴 스프링(33)과 맞닿아 있다. 또한, 상기 스프링 받침(32)은 상부에서 상기 밸브 커버(10)의 돌출부가 삽입되고, 이 돌출부의 하면과 스프링 받침(32) 사이에 오일이 유입/유출되는 공간이 형성된다.

다음으로, 리턴 스프링(33)은, 그 일단은 상기 스프링 받침(32)의 하면과 맞닿아 있고, 타단은 부시(34)의 상면과 맞닿아 있다.

부시(34)는 상기 밸브 하우징(20)의 단턱부(29)의 형성에 상응하게 형성되고, 핀틀(35)의 직경과 상응한 중공을 가지고 있다. 상기 부시(34)는 이 중공부에서 위에서부터 끼워맞춰 구비된다.

한편, 핀틀(35)은 상기 부시(34)의 중공에 상하로 슬라이드 가능하게 삽입되고, 상단은 상기 스프링 받침(32)의 하단과 맞닿아 있다. 핀틀(35)의 하단에는 핀틀(35)의 몸통 직경보다 좁게 동축상으로 넥(37)이 형성되고, 이 넥(37)의 단부에는 상기 배기 가스 흡입실(25) 및 배기 가스 배출실(27)을 개폐하는 밸브 헤드(36)가 형성된다. 도 1에 나타낸 밸브 헤드(36)는 넓은 지름의 밸브 헤드가 형성되어 있다.

본 발명에 이용되는 유압식 EGR 밸브(30)는 상기와 같이 구성된다. 이하, 상술한 유압식 EGR 밸브(30)를 구비한 EGR 시스템의 구성에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브(30)를 이용한 EGR 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 유입식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템은 대략적으로 상술한 유압식 EGR 밸브 부분, 실린더 헤드, 오일 제어부, 오일 갤러리 부분의 4부분으로 나눌 수 있다.

먼저, 실린더 헤드(40)에 대해 설명한다. 본 발명에 적용된 실린더 헤드(40)의 외관은 통상적인 실린더 헤드(40)와 동일하므로, 그 구체적인 설명 및 도시는 생략하고 본 발명에 있어서 특징되는 부분에 대한 구성만을 설명하기로 한다.

도 2에 도시한 실린더 헤드(40)는 상부에서부터 상기 유압식 EGR 밸브를 삽입할 수 있는 EGR 밸브 수용부가 형성되고, 상기 유압식 EGR 밸브의 하면에 형성된 배기 가스 흡입구(26)와 연통되는 배기 가스 흡입 통로(46)가 형성되며, 상기 유압식 EGR 밸브의 일측 둘레면에 형성된 배기 가스 배출구(28)와 연통되는 배기 가스 배출 통로(48)가 내부에 형성된다. 상기 배기 가스 흡입 통로(46) 및 배기 가스 배출 통로(48) 주변에는 배기 가스를 냉각시키기 위한 워터 재킷(45)이 다수개 구비된다. 또한, 상기 유압식 EGR 밸브(30)의 플랜지부(21)에 형성된 오일 흡입 구멍(22)과 연통되는 오일 흡입 통로(42)와, 상기 유압식 EGR 밸브(30)의 플랜지부(21)에 형성된 오일 배출 구멍(22)과 연통되는 오일 배출 통로(44)가 내부에 형성된다. 상기 배출 가스 흡입 통로(46)의 타단은 엔진의 배기 다기관과 연통되고, 상기 배출 가스 배출 통로(48)의 타단은 엔진의 흡기 다기관과 연통되게 형성된다. 또한, 상기 오일 흡입 통로(42)의 타단은 후술하는 오일 제어 구동부(50)의 EGR용 오일 공급관(52)과 연통되고, 상기 오일 배출 통로(44)의 타단은 후술하는 오일 제어 구동부(50)의 EGR용 오일 회수관(54)과 연통되게 형성된다.

다음으로, 오일 제어 구동부(50)에 대해 설명한다.

본 발명에 적용된 오일 제어 구동부(50)는 기본적으로 CVVT용 오일 제어 구동부를 개량한 것으로, 기본적인 구성 요소는 통상적인 CVVT용 오일 제어 구동부의 구성과 동일하다. 즉, 액츄에이터(53), 슬리브 밸브(55), 스풀(59) 및 다수의 오일 공급관 또는 오일 회수관을 구성하는 것은 통상적인 CVVT용 오일 제어 구동부와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 적용된 오일 제어 구동부(50)가 통상적인 CVVT용 오일 제어 구동부와 다른 점은 EGR용 오일 공급관(52), EGR용 오일 회수관(54), 솔레노이드 밸브(70) 및 그와 관련된 구성요소, 통상적인 CVVT용 스풀보다 긴 스풀(59)을 구비하고, 또한 상기 EGR용 오일관을 더 구비하고 종래보다 더 긴 스풀(59)을 구비함으로써, 이와 상응하게 슬리브 밸브(55)가 형성된다는 점이다.

또한, 오일 갤러리(60)로부터 오일을 공급받고 회수하기 위한 구성들, 즉, 오일 갤러리(60), 오일 펌프(61), 오일 공급관(62) 및 오일 회수관(64)의 구성도 종래의 것과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 오일 공급관(62)은 분기되어 일측은 EGR용 유관(74), 타측은 CVVT용 유관(77)으로 형성되고, 각각 상기 슬리브 밸브(55)에 연결된다. 상기 EGR용 유관(74) 및 CVVT용 유관(77)의 도중에는 이 유관들을 선택적으로 개폐하도록 하는 유관 개폐부(75)가 구비되고, 이 유관 개폐부(75)는 솔레노이드 밸브(70)에 의해 구동된다.

상기 유관 개폐부(75)는 각각의 유관의 직경에 상응한 EGR용 오일 구멍 및 CVVT용 오일 구멍이 형성되고, 이 오일 구멍들 사이의 간격은 한쪽이 연통되면 다른쪽은 폐색되도록 되는 길이로 형성된다. 본 발명에서는 길이 방향으로 긴 유관 개폐부(75)가 형성되고, 일측에 도 2에서 좌우로 왕복 이동 가능하게 하는 솔레노이드 밸브를 구비하고 있으나, 상기 EGR용 유관 및 CVVT용 유관을 선택적으로 개폐시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성으로 하여도 상관없다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템의 작동에 대해서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템에서 솔레노이드 밸브에 의해 EGR 작동시의 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 CVVT 작동시의 상태를 나타낸 것이다. 도 5는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브가 장착된 실린더 헤드를 위에서 본 개략 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(70)에 의해 유관 개폐부(75)가 도면상 좌측으로 구동하여, 유관 개폐부(75)에 형성된 EGR용 오일 구멍(72)이 EGR용 유관(74)을 개방시키고 있다. 이 상태로 오일 갤러리(60)로부터 오일 펌프(61)를 통하여 오일을 흡입하여 오일 공급관(62) 및 EGR용 유관(74)을 거쳐 슬리브 밸브(55) 내부로 유입된다. 슬리브 밸브(55)로 유입된 오일은 스풀(59)의 위치에 따라 도 2에서 화살표로 나타낸 방향으로 흘러, EGR용 오일 공급관(52)으로 들어간다. 상기 EGR용 오일 공급관(52)은 상기 실린더 헤드(40)의 오일 흡입 통로(42)와 연통되어 있으므로, 오일은 이 오일 흡입 통로(42)를 지나고, 또, 이 오일 흡입 통로(42)와 연통된 유압식 EGR 밸브(30)의 오일 흡입 구멍(22) 및 오일 흡입 통로(12)를 통하여 오일이 유입된다. 유입된 오일은 상기 밸브 커버(10)의 돌출부와 스프링 받침(32)을 이루어진 공간 내로 들어가고, 이 오일압에 의해 스프링 받침(32)은 핀틀(35)과 함께 리턴 스프링(33)을 아래쪽으로 가압하여, 상기 핀틀(35)의 하단부에 형성된 밸브 헤드(36)을 아래쪽으로 눌러 내린다. 이와 같이 상기 밸브 헤드(36)가 아래쪽으로 눌러 내려지면 유압식 EGR 밸브(30) 내에 형성된 배기 가스 흡입실(25)과 배기 가스 배출실(27)이 서로 연통되게 된다.

배기 가스 흡입실(25)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 엔진(E)의 배기 다기 관(EM)과 연통되어 있으므로, 배기 가스가 실린더 헤드(40) 내에 형성된 배기 가스 흡입 통로(46)를 통하여 유압식 EGR 밸브(30)의 배기 가스 흡입실(25)로 유입되어, 이와 연통된 배기 가스 배출실(27)을 거쳐, 실린더 헤드(40) 내에 형성된 배기 가스 배출 통로(48)를 흘러 엔진(E)의 EGR 가스 주입구(H)를 통해 흡기 다기관(IM) 내로 배기 가스를 토출시킨다.

한편, 유압식 EGR 밸브로 유입되어 밸브를 작동시킨 오일은 밸브 헤드에 형성된 오일 배출 통로(14)를 통하여 오일 배출 구멍(24), 실린더 헤드(40) 내의 오일 배출 통로(44)를 거쳐, 오일 제어 구동부(50)의 EGR용 오일 회수관((54)으로 흐른다. 그 후, 오일은 슬리브 밸브(55) 내로 유입되고, 스풀(29)의 형상에 따라 흘러, 오일 회수관(64)을 지나 오일 갤러리(60)로 회수된다.

도 4는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템에서 오일 제어 구동부(50)가 CVVT 작동시를 나타낸 것으로, 솔레노이드 밸브(70)에 의해 유관 개폐부(75)를 도면상 우측으로 이동시켜, 상기 유관 개폐부(75)에 형성된 CVVT용 오일 구멍(73)을 CVVT용 유관(77)과 연통시켜, 오일 갤러리(70)로부터 흡입된 오일을 CVVT용 유관(77)으로 통하게 한다. 그 후, 오일은 도 4에서 화살표로 나타낸 방향을 따라 슬리브 밸브(55) 내로 유입되어, 스풀(59)의 형상에 따라 흐른 뒤, 지각용 오일 공급관(56) 또는 진각용 오일 공급관(57)로 유입되어, CVVT 장치(도시 생략)을 작동시킨 후, 진각용 오일 공급관(57) 또는 지각용 오일 공급관(56)을 반환되어, 오일 회수관(64)을 거쳐, 오일 갤러리(60)로 회수된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템은, EGR 시스템에 별도의 구동 장치를 구비하지 않고, 기존의 CVVT 장치에서 사용하고 있던 오일 제어 구동부의 개량으로 하나의 구동 장치로 EGR 시스템 및 CVVT 장치를 가동시킬 수 있으므로, 비용면에서 우수한 효과를 나타낼 수 있다.

또, 종래의 EGR 밸브에 비해 간단한 구조의 EGR 밸브를 구비함으로써, EGR 밸브의 제작 비용도 줄일 수 있다.

또한, 배기 가스의 냉각을 위해 따로 구비하였던 EGR 쿨러 대신에, 실린더 헤드에 기존에 형성되어 있는 워터 재킷으로 배기 가스를 냉각하므로, 더욱 비용을 줄일 수 있다.

또한, 유압식 EGR 밸브가 실린더 헤드 내에 장착됨으로써, 종래 엔진 블록 외부에 설치하였던 것이 비하여, 엔진룸의 레이아웃 측면에서도 우수한 효과를 나타낸다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브의 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템에서 EGR 작동시를 나타내는 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템에서 CVVT 작동시를 나타내는 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브가 장착된 실린더 헤드를 위에서 본 개략 단면도.

도 6은 종래 전자식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템의 개략 구성도.

도 7은 종래 전자식 EGR 밸브의 측단면도.

<부호의 설명>

10 : 밸브 커버 12 : 오일 흡입 통로

14 : 오일 배출 통로 20 : 밸브 하우징

21 : 플랜지부 22 : 오일 흡입 구멍

23 : 중공부 24 : 오일 배출 구멍

25 : 배기가스 흡입실 26 : 배기가스 흡입구

27 : 배기가스 배출실 28 : 배기가스 배출구

29 : 단턱부 30 : 유압식 EGR 밸브

31 : 밸브 작동부 32 : 스프링 받침

33 : 리턴 스프링 34 : 부시

35 : 핀틀 36 : 밸브 헤드

37 : 넥 40 : 실린더 헤드

42 : 오일 흡입 통로 44 : 오일 배출 통로

45 : 워터 재킷 46 : 배기가스 흡입 통로

48 : 배기가스 배출 통로 50 : 오일 제어 구동부

52 : EGR용 오일 공급관 53 : 액츄에이터

54 : EGR용 오일 회수관 55 : 슬리브 밸브

56 : 지각용 오일 공급관 57 : 진각용 오일 공급관

58 : 스프링 59 : 스풀

60 : 오일 갤러리 61 : 오일 펌프

62 : 오일 공급관 64 : 오일 회수관

70 : 솔레노이드 밸브 72 : EGR용 오일 구멍

73 : CVVT용 오일 구멍 74 : EGR용 유관

75 : 유관 개폐부 77 : CVVT용 유관

E : 엔진 IM : 흡기 다기관

EM : 배기 다기관 H : EGR 가스 주입구

Claims

내부에 오일 흡입 통로 및 오일 배출 통로가 형성되어 있는 밸브 커버,

상기 밸브 커버의 하면과 맞닿고, 내부에 중공부가 형성되며, 상부 가장자리에 플랜지부가 형성되고, 상기 중공부에서 상면으로부터 소정 깊이에 단턱부가 형성되며, 하면에 배기 가스 흡입구가 형성되고, 상기 배기 가스 흡입구의 크기로 하면에서부터 위쪽으로 연장되어 배기 가스 흡입실이 형성되며, 일측의 둘레면에 배기 가스 배출구가 형성되고, 상기 배기 가스 배출구의 크기로 일측의 둘레면에서부터 안쪽으로 연장되어 배기 가스 배출실이 형성되어 있는 밸브 하우징, 및

상기 밸브 하우징의 중공부에 장착되는 밸브 작동부,

로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 밸브 커버는 소정의 두께를 가진 평판으로 형성되고, 하면의 일측 가장자리 부분에서부터 오일 흡입 통로가 형성되어 중심부 쪽으로 연장되며, 하면의 타측 가장자리 부분에서부터 오일 배출 통로가 형성되어 중심부 쪽으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 밸브 하우징의 플랜지부에 상기 밸브 커버의 오일 흡입 통로와 대응되 는 위치에 오일 흡입 구멍이 형성되고, 상기 밸브 커버의 오일 배출 통로와 대응되는 위치에 오일 배출 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 중공부는 상기 밸브 하우징의 상면에서 개구되어 하부로 동일한 직경으로 연장되어 형성되고, 상면에서부터 소정의 깊이에 단턱부가 형성되며, 상기 단턱부로부터 아래쪽으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 밸브 하우징의 중공부, 배기 가스 흡입실 및 배기 가스 배출실은 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 밸브 작동부는,

상기 밸브 하우징의 중공부의 직경과 상응한 외경을 가지고 형성되어, 이 중공부 상부에 상하 이동 가능하게 장착된 가압부,

상기 가압부의 아래쪽에 장착된 리턴 스프링,

상기 리턴 스프링의 하단과 맞닿고, 상기 밸브 하우징의 단턱부에 아래쪽으로 끼워 맞춤으로 장착된 부시,

상기 부시에 상하로 이동 가능하고, 그 상단이 상기 가압부의 하면과 맞닿게 장착된 핀틀, 및

상기 핀틀의 하단에 형성되어, 상기 밸브 하우징의 배기 가스 흡입실과 배기 가스 배출실 사이를 개폐하는 밸브 헤드,

로 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재한 유압식 EGR 밸브,

상기 유압식 EGR 밸브가 장착되고, 내부에 워터 재킷, 오일 흡입 통로, 오일 배출 통로, 배기 가스 흡입 통로 및 배기 가스 배출 통로가 형성된 실린더 헤드, 및

오일 공급관 및 오일 회수관이 형성되고, 상기 오일 공급관의 도중에 오일 펌프가 장착된 오일 갤러리가 구비되며,

일측에 액츄에이터가 구비되고, 상기 액츄에이터에 의해 구동되는 스풀이 구비되며, 상기 스풀을 감싸면서 상기 액츄에이터에 장착된 슬리브 밸브가 구비되고, 상기 슬리브 밸브의 길이방향 일측에 CVVT용 유관 및 EGR용 유관이 형성되며, 길이방향 타측에 지각용 오일 공급관, 진각용 오일 공급관, EGR 측 오일 공급관 및 EGR 측 오일 회수관이 형성된 오일 제어 구동부가 구비되고,

상기 오일 갤러리의 오일 공급관이 분기되어 한쪽은 상기 CVVT용 유관과 연통되고, 다른 쪽은 상기 EGR용 유관과 연통되며, 상기 CVVT용 유관 및 EGR용 유관의 도중에 유관 개폐부가 장착되고, 상기 유관 개폐부를 구동하는 솔레노이드 밸브가 구비되는 연속 가변 밸브 타이밍 장치,

로 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템.
청구항 7에 있어서,

상기 실린더 헤드의 오일 흡입 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 오일 흡입 구멍과 연통되고,

상기 실린더 헤드의 오일 배출 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 오일 배출 구멍과 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템.
청구항 7에 있어서,

상기 실린더 헤드의 배기 가스 흡입 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 배기 가스 흡입구와 연결되어 서로 연통되도록 형성되고, 타단은 엔진의 배기 다기관과 연통되며,

상기 실린더 헤드의 배기 가스 배출 통로의 일단은 상기 유압식 EGR 밸브의 배기 가스 배출구와 연결되어 서로 연통되도록 형성되고, 타단은 엔진의 흡기 다기관과 연통되도록 형성된 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템.
청구항 7에 있어서,

상기 슬리브 밸브의 길이방향 타측에 다수의 오일 배출 통로가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템.
청구항 7에 있어서,

상기 유관 개폐부의 소정 위치에 CVVT용 오일 구멍 및 EGR용 오일 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템.
청구항 7에 있어서,

상기 유관 개폐부의 CVVT용 오일 구멍 및 EGR용 오일 구멍은 각각 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 상기 CVVT용 유관 및 EGR용 유관에서 개폐되는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템.
청구항 7 또는 8에 있어서,

상기 실린더 헤드의 오일 흡입 통로의 타단은 상기 오일 제어 구동부의 EGR용 오일 공급관과 연통되고,

상기 실린더 헤드의 오일 배출 통로의 타단은 상기 오일 제어 구동부의 EGR용 오일 회수관과 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 EGR 밸브를 이용한 EGR 시스템.