KR100916066B1 - 배기 가스 재순환 장치 - Google Patents

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Abstract

전기 모터(7)는 흡기 공기 유동 방향에 평행한 방향으로 하우징(2)의 배기 가스 재순환 통로(22)의 상류 측상에 배치된다. 하우징(2)의 모터 하우징부(34) 상의 제1 방열부(61)는 흡기 공기 유동 방향으로 배기 흡입 구멍(26)의 상류 측상에 배치된다. 전기 모터(7)의 방열은 EGR 가스보다 훨씬 낮은 온도의 새로운 흡기 공기와 모터 하우징부(34)의 제1 방열부(61) 사이의 직접적인 접촉에 의해 촉진된다. 그러므로 흡기 공기 유동 방향으로 배기 흡입 구멍(26)의 상류 측 상에서, 전기 모터(7)는 새로운 흡기 공기에 의해 냉각될 수 있다. 엔진의 입구 포트로 흡입된 흡기 공기를 이용함으로써, 전기 모터(7) 등은 효과적으로 냉각될 수 있다.
배기 가스 재순환 장치, 전기 모터, 하우징, EGR 가스, 방열부

Description

배기 가스 재순환 장치 {EXHAUST GAS RECIRCULATION DEVICE}
본 발명은 배기 가스 재순환 통로를 개폐하는 배기 가스 재순환 제어 밸브를 구비한 배기 가스 재순환 장치에 관한 것이며, 특히 모터 구동 배기 가스 재순환 제어 밸브의 밸브 본체로서 버터플라이형 밸브를 채택한 배기 가스 재순환 장치에 관한 것이다.
연소 최고 온도를 저하시켜 배기 가스 내에 함유된 유해 물질(예컨대 질소 산화물)을 저감시키는 배기 가스 재순환 장치가 공지되어 왔다. 상기 배기 가스 재순환 장치에서, 내연 기관의 배기관 내부에서 유동하는 배기 가스의 일부인 배기 재순환 가스(EGR 가스)는 흡기관 내부에서 유동하는 흡기 공기 중으로 혼입된다. 그러나 흡기측을 향한 배기 가스의 재순환(환류)은 내연 기관의 출력 및 내연 기관의 성능을 저하시킨다. 따라서 배기관에서 흡기관으로 재순환하는 배기 가스의 유량(배기 가스 재순환량: EGR 량)은 조절될 필요가 있다. 따라서, 배기 가스 재순환관(ERG 관)이 배기 가스 재순환 제어 밸브(ERG 제어 밸브)를 구비한 배기 가스 재순환 장치는 널리 공지되어 왔다. 특히, 상기 배기 가스 재순환 장치에 대하여, 내연 기관의 배기 가스의 일부는 배출 경로로부터 배기 가스 재순환관을 통해 흡기 경로로 재순환한다. 게다가 배기 가스 재순환 제어 밸브는 배기 가스 재순환관 내측에 형성된 배기 가스 재순환 통로의 개구 면적을 조절한다.
도10 내지 도13을 참조하여, 상기 배기 가스 재순환 제어 밸브의 구조의 일례가 후술될 것이다. 전기 모터(101)의 출력 샤프트(102)의 회전 운동은 감속 기어 기구(103)를 통해 밸브 샤프트(104)에 전달된다. 버터플라이 밸브(105)는 밸브 샤프트(104)의 축방향 단부에 보유 지지되어 고정된다. 밸브 샤프트(104)의 회전축을 중심으로 버터플라이 밸브(105)를 회전시킴으로써, EGR 가스가 하우징(105) 내로 유동하는 배기 가스 재순환 통로(111)가 개폐된다(예컨대, 미국특허 제6,135,415호 및 유럽특허 제1102929 B1호 참조). 혼합 챔버(112), 공기 흡입 통로(110) 및 공기 이송 통로(113)가 하우징(106) 내에 포함된다. 혼합 챔버(112)에서, 배기 가스 재순환 통로(111)로부터 유동하는 배기 가스는 내연 기관으로 흡입되는 흡기 공기 중으로 혼입된다. 흡기 공기는 공기 흡입 통로(110)를 통해 혼합 챔버(112) 내측으로 유동한다. 흡기 공기는 혼합 챔버(112)로부터 공기 이송 통로(113)를 통해 내연 기관의 입구 포트를 향해 유동한다. 공기 흡입 통로(110), 혼합 챔버(112) 및 공기 이송 통로(113)는 내연 기관의 흡기 경로의 일부를 구성한다. 게다가 EGR 가스 재순환 개구(114)는 혼합 챔버(112)의 내부 벽면에서 개방한다. 밸브 베어링부(115)는 베어링부(116, 117)를 통해 밸브 샤프트(104)를 회전식으로 보유 지지한다.
상술한 모터 구동식 배기 가스 재순환 제어 밸브는 수냉식 구조 또는 흡기 공기 냉각 구조를 채택한다. 수냉식 구조는 엔진 냉각수를 이용하여 전기 모 터(101) 등을 냉각한다. 흡기 공기 냉각 구조는 흡기 공기 통로(흡기 경로) 내에서 유동하는 흡기 공기를 사용하여 전기 모터(101) 등을 냉각한다. 결론적으로, 전기 모터(101)의 온도, 감속 기어 기구(103), 밸브 샤프트(104) 또는 밸브 베어링부(115)는 EGR 가스로부터의 열전도로 인한 허용 내열 온도를 초과하지 않는다. 게다가 수냉식 구조는 하우징(106) 내에 냉각수 경로를 형성하고 차량측의 냉각수 회로로부터 엔진 냉각수를 끌어오는 것을 포함한다. 흡기 공기 냉각 구조는 수냉이 필요없는 단순한 구조를 갖는다.
그러나 종래의 모터 구동 배기 가스 재순환 제어 밸브에서, 도10 및 도12에서 도시된 바와 같이, 전기 모터(101), 감속 기어 기구(103) 및 밸브 샤프트(104)는 내연 기관의 흡기 경로[즉, 공기 흡입 통로(110), 혼합 챔버(112) 및 공기 이송 통로(113)]의 중심축에 대해 수직인 축을 따르는 동일 축 상에 있다. 고온 EGR 가스는 배기 가스 재순환 통로(111)로부터 EGR 가스 재순환 개구(114)를 통해 혼합 챔버(112) 내측으로 유동한다. 전기 모터(101), 감속 기어 기구(103) 및 베어링부(116)는 고온 EGR 가스가 배기 가스 재순환 통로(111)로부터 안내된 혼합 챔버의 내부 벽면(119)의 일부분에 또는 그 주위에 배치된다. 베어링부(117)는 EGR 가스 재순환 개구(114) 근방에 배치된다.
이런 이유로, 상기 고온 EGR 가스는 공기 흡입 통로(110)로부터 혼합 챔버(112)의 내측으로 유동하는 흡기 공기와 충분히 혼합되어 그 온도를 낮추기 전에 혼합 챔버(112)의 내부 벽 표면(119)과 접촉하는 것이 가능하다. 내부 벽 표면(119)과 고온 EGR 가스의 접촉은 전기 모터(101), 감속 기어 기구(103) 및 하우 징(106)을 통해 베어링부(116)로 고온 EGR 가스의 열전도를 용이하게 하고, 그럼으로써 전기 모터(101) 등의 효과적인 냉각을 방해한다.
본 발명의 목적은 상기 단점들을 해결하는 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 내연 기관으로 흡입된 흡기 공기를 사용하여 모터 등을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 배기 가스 재순환 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 하우징, 버터플라이 밸브 및 모터를 포함하는 배기 가스 재순환 장치가 제공된다. 하우징은 배기 가스 재순환 통로를 구비하고, 이를 통해 내연 기관의 배기 가스의 일부가 엔진의 배기측에서 흡기측으로 재순환된다. 하우징은 혼합 챔버 및 공기 흡입 통로를 포함한다. 혼합 챔버에서, 배기 가스 재순환 통로로부터 재순환되는 배기 가스는 내연 기관으로 흡입되는 흡기 공기 중으로 혼입된다. 흡기 공기는 공기 흡입 통로로부터 혼합 챔버 내부로 유동한다. 공기 흡입 통로는 흡기 공기 유동 방향으로 혼합 챔버의 상류측에 형성된다. 버터플라이 밸브는 배기 가스 재순환 통로를 개폐하기 위해 하우징 내에 가동식으로 수용된다. 모터는 버터플라이 밸브를 구동하는 구동력을 발생시킨다. 모터가 공기 흡입 통로의 내부 벽 표면에 인접하게 배치되어서, 모터는 공기 흡입 통로를 통해 유동하는 흡기 공기에 의해 냉각될 수 있다.
본 발명은 그 추가적인 목적, 특징 및 장점과 함께 하기의 설명, 동봉된 청구범위 및 동봉된 도면으로부터 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 배기 가스 재순환 장치는 내연 기관으로 흡입된 흡기 공기를 사용하여 모터 등을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
모터는 흡기 공기의 유동 방향으로 혼합 챔버의 상류에 배치되고, 특히 배기 가스보다 훨씬 낮은 온도를 갖는 새로운 흡기 공기가 유동하는 공기 흡입 통로의 내부 벽 표면 근방에 배치된다. 결론적으로, 모터 및 모터 주변 부품(오일 시일 및 패킹 등의 시일 고무)은 내연 기관의 흡기 공기를 사용하여 효과적으로 냉각될 수 있다.
(제1 실시예)
도1 내지 도6은 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 도1은 본 실시예의 배기 가스 재순환 제어 밸브의 단순화된 구성을 도시한다. 도2 내지 도6은 배기 가스 재순환 제어 밸브의 전체 구조를 도시한다.
본 실시예의 배기 가스 재순환 장치는 내연 기관(이하에서는 엔진이라 함)에서 사용된다. 배기 가스 재순환 장치는 엔진의 배기관에 제공된 배기 경로에 연결된다. 배기 가스 재순환 장치는 흡기관에 제공된 흡기 경로 내의 배기 가스의 일부(배기 재순환 가스: 이하에서는 EGR 가스라 함)를 재순환(환류)시키기 위해 배기 가스 재순환관(도시되지 않음)을 구비한다. 게다가, 배기 가스 재순환 장치는 또한 배기 가스 재순환 제어 밸브(이하에서는 EGR 제어 밸브라 함)(1)를 구비하고, 상기 배기 가스 재순환 제어 밸브는 배기 가스 재순환관에 제공된 배기 가스 재순환 통로를 통해 유동하는 EGR 가스 재순환량(EGR 량)을 연속적이고 점진적으로 조 절한다. 배기 가스 재순환관의 상류측 단부는 배기관의 배기 매니폴드에 연결된다. 배기 가스 재순환관의 하류측 단부는 EGR 제어 밸브(1)에 연결된다.
본 실시예의 EGR 제어 밸브(1)는 하우징(2), 버터플라이 밸브[즉, EGR 제어 밸브(1)의 밸브 본체](4), 밸브 샤프트(5) 및 코일 스프링(6)을 포함한다. 하우징(2)은 엔진의 흡기관 일부 및 배기 가스 재순환관의 일부를 형성한다. 버터플라이 밸브(4)는 하우징에 끼워맞춤되어 보유 지지되는 원통형 노즐(3) 내에 수용된다. 게다가 버터플라이 밸브(4)는 원통형 노즐(3) 내에서 개폐 가능하다. 밸브 샤프트(5)는 버터플라이 밸브(4)와 일체식으로 회전된다. 코일 스프링(6)은 밸브의 개폐 방향으로 버터플라이 밸브(4)를 편향시킨다. 버터플라이 밸브(4)를 개폐시키는 밸브 구동 장치는 전기 모터(7), 동력 전달 기구(본 실시예에서는 감속 기어 기구) 등을 포함한다. 전기 모터(7)는 전기 동력으로 작동한다. 동력 전달 기구는 전기 모터(7)의 모터 샤프트(8)의 회전 운동을 밸브 샤프트(5)로 전달한다. 밸브 구동 장치는, 밸브 구동 장치[특히 전기 모터(7)]가 엔진 제어 유닛(이하에서는 ECU라 함)에 의해 전기적으로 제어되는 방식으로 구성된다.
EGR 제어 밸브(1)는 비접촉식의 회전각 검출 장치를 포함한다. 회전각 검출 장치는 버터플라이 밸브(4)의 회전각(밸브 개방도)을 대응하는 전기 신호로 전환하여, 밸브 개방도를 지시하는 전기 신호를 ECU로 출력한다. 회전각 검출 장치는 영구 자석(자석)(11), 요크(자성체)(12) 및 EGR 량 센서를 포함한다. 자기장의 공급원으로서의 자석(11)은 밸브 샤프트(5)의 축방향으로 버터플라이 밸브(4)로부터 대향된 밸브 샤프트(5)의 단부에 고정된다. 요크(12)는 자석(11)에 의해 자화된다. EGR 량 센서는 자기 회로를 형성하도록 자석(11) 및 요크(12)와 협조한다. 그에 의해 자화된 자석(11) 및 요크(12)는 접착제 등에 의해 회전자(13)의 내부 주연 표면에 고정된다. EGR 량 센서는 요크(12)의 내부 주연 표면에 면하여 배치된 홀 IC(14)를 포함한다. EGR 량 센서는 흡기관 내에서 유동하는 흡기 공기 중에서 EGR 가스의 함량을 검출한다. 즉, 센서는 흡기관 내의 EGR 가스 중에서 EGR 량을 검출하여 ECU로 출력을 보낸다. 홀 IC(14)는 홀 소자(비접촉식의 자기 검출 소자)가 증폭기 회로에 집적되어 있는 IC(집적 회로)이다. 홀 IC(14)는 홀 IC(14)를 통과하는 자속 밀도에 대응하는 전압 신호를 출력한다. 게다가 홀 IC(14)와 홀 소자를 대신하여, 자기 저항 소자가 비접촉식 자기 검출 소자로서 사용될 수 있다.
ECU는 널리 공지된 구성을 갖는 마이크로컴퓨터를 포함한다. 마이크로컴퓨터는 CPU, 저장 장치(ROM 및 RAM 등의 메모리), 입력 회로, 출력 회로를 포함한다. CPU는 제어 및 처리를 수행하고, 저장 장치는 다양한 프로그램 및 데이터를 저장한다. ECU는 점화 스위치(도시되지 않음)가 켜졌을 때(IG·ON) 메모리에 저장된 제어 프로그램을 기초로 하여 버터플라이 밸브(4)의 개방도를 전자식으로 제어한다. 더욱이, 점화 스위치가 꺼졌을 때(IG·OFF), ECU는 메모리에 저장된 제어 프로그램을 기초로 하여 수행된 상기 제어 작동을 종료시킨다. A/D 컨버터를 통해 A/D 전환 후에, 각 센서로부터 송신된 센서 신호는 ECU의 마이크로컴퓨터로 입력된다. 마이크로컴퓨터는 EGR 량 센서, 크랭크 각 센서, 가속기 개방도 센서, 공기 유량계 및 냉각제 온도 센서에 연결된다.
하우징(2)의 제1 입구측 단부 개구는 흡기관 또는 공기 청정기측 상의 드로 틀 본체에 연결된다. 하우징(2)의 제2 입구측 단부 개구는 배기 가스 재순환관에 연결된다. 하우징(2)의 출구측 단부 개구는 흡기 매니폴드 또는 서지 탱크(surge tank)에 연결된다. 하우징(2)은 버터플라이 밸브(4)가 완전 폐쇄 위치에서 완전 개방 위치로의 회전 방향으로 회전 가능한 방식으로 노즐(3) 내측의 버터플라이 밸브를 회전식으로 보유 지지하는 장치이다. 하우징(2)은 볼트 등의 체결구(도시되지 않음)에 의해 배기 가스 재순환관 또는 엔진의 흡기관에 고정된다. 하우징(2)은 알루미늄 합금 다이 캐스팅 제품이고 소정 형상을 갖는다. 노즐(3)을 수용하는 원통형 노즐 수용부(15)는 하우징(2)과 일체식으로 형성된다. 밸브 베어링부(19)는 하우징(2)과 일체식으로 형성된다. 밸브 베어링부(19)는 부싱(베어링부)(16), 고무 시일 등의 오일 시일(밀봉제)(17) 및 볼 베어링(베어링부)(18)을 통해 버터플라이 밸브(4)의 밸브 샤프트(5)를 회전식으로 보유 지지한다. 노즐(3)은 배기 가스 재순환관의 일부를 구성한다. 노즐(3)은 튜브 형상부 내측을 개폐할 수 있는 버터플라이 밸브(4)를 수용하는 튜브 형상부이다. 특히, 노즐(3)은 예컨대 스테인레스 강 등과 같이 고온에서 견디는 내화성 재료로 원통형으로 형성된다. 버터플라이 밸브(4)가 안착 가능한 밸브 시트(20)가 노즐(3)의 보어 표면(내부 주연 표면)에 제공된다.
공기 흡입 통로(제1 입구측 통로)(21), 배기 가스 재순환 통로(제2 입구측 통로)(22), 혼합 챔버(23), 공기 이송 통로(출구측 통로)(24)가 하우징 내측에 형성된다. 공기 청정기를 통해 여과된 흡기 공기는 공기 흡입 통로(21)의 상류측에 위치된 흡기관의 흡기 경로를 통해 공기 흡입 통로(21)로 유입한다. 엔진의 각 연 소 챔버로부터 유동하는 배기 가스의 일부는 배기 가스 재순환관측 상의 배기 가스 재순환 통로를 통해 배기 가스 재순환 통로(22)로 유입한다. 공기 흡입 통로(21)를 통해 유동하는 저온 흡기 공기 및 배기 가스 재순환 통로(22)를 통해 유동하는 고온 EGR 가스는 혼합 챔버(23) 내에서 합류하여 서로 혼합된다. 흡기 공기는 혼합 챔버(23)로부터 공기 이송 통로(24)를 통해 엔진의 각 입구 포트로 유동한다. 공기 흡입 통로(21), 혼합 챔버(23) 및 공기 이송 통로(24)는 공통 축 상에 정렬되고, 엔진의 각 입구 포트와 연통하는 흡기관의 흡기 경로의 일부를 구성한다.
배기 가스 재순환 통로(22)는 본 실시예에서 노즐 수용부(15) 내측에 제공되고, 결과적으로 배기 가스 재순환 통로(22)는 노즐(3) 내측뿐만 아니라 하우징 내측[노즐 수용부(15)가 일체식으로 형성된]에 형성된다. 노즐(3) 내측의 배기 가스 재순환 통로(22)와 하우징(2) 내측의 배기 가스 재순환 통로(22)는 공통 축 상에 정렬된다. 흡기 공기는 공기 흡입 통로(21)로부터 원형 흡기 공기 흡입 구멍(제1 입구측 포트)(25)를 통해 혼합 챔버(23)로 유동한다. 더욱이, EGR 가스는 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 원형 배기 흡입 구멍(배기 가스 재순환 개구, 제2 출구측)(26)을 통해 혼합 챔버(23)로 유동한다. 배기 흡입 구멍(26)은 배기 흡입 구멍(26)의 중심축이 흡기 공기의 평균 유동 축방향에 수직인 방식으로 혼합 챔버(23)의 내부 벽 표면에서 개방된다. 혼합 챔버(23)는 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 재순환하는 EGR 가스가 엔진의 입구 포트 내로 흡입될 흡기 공기 중으로 혼입되는 합류 챔버이다. 혼합 챔버(23)는 T자형 단면을 갖는 3방향 통로 벽부(T자형 통로 벽부)(27) 내측에 형성된다. 3방향 통로 벽부(27)는 공기 흡입 통 로(21), 배기 가스 재순환 통로(22) 및 공기 이송 통로(24)를 연결한다. 흡기 공기(또는 흡기 공기 및 EGR 가스의 혼합물)는 혼합 챔버(23)의 내측으로부터 출구 포트(28)를 통해 공기 이송 통로(24)로 유동한다.
오목한 기어 하우징부(32)는 하우징(2)과 일체식으로 형성된다. 기어 챔버(31)는 기어 하우징부(32) 내측에 제공된다. 기어 챔버(31) 내측에 감속 기어 기구를 제공하는 각 기어는 기어 하우징부(32) 내에 회전식으로 수용된다. 원통형 모터 하우징부(34)는 하우징(2)과 일체식으로 형성된다. 모터 수용 구멍(33)은 모터 하우징부(34) 내측에 형성된다. 모터 하우징부(34)는 모터 수용 구멍(33) 내측에서 전기 모터(7)를 수용하여 보유 지지한다. 본 실시예에서, 댐퍼 스프링(리프 스프링)(35)은 전기 모터(7) 및 모터 하우징부(34) 사이에 제공되어 전기 모터(7)의 내진성을 향상시킨다. 기어 하우징부(32) 및 모터 하우징부(34)는 다음에 상세히 설명될 것이다.
시일 링(36)은 버터플라이 밸브(4)의 외부 주연부에서 보유 지지된다. 시일 링(36)의 시일 접촉 표면은 버터플라이 밸브(4)가 완전히 폐쇄될 때 노즐(3)의 시트 접촉 표면[밸브 시트(20)]에 밀착 접촉한다. 반경 방향의 시일 링(36)의 탄성 변형력은 두 표면 사이의 이러한 밀착 접촉을 가능케 하는 역할을 한다. 결론적으로, 노즐(3)의 보어 표면 및 버터플라이 밸브(4)의 외측 표면 사이의 일반적인 환형 간극은 밀봉된다. 버터플라이 밸브(4)는 원형 디스크 본체로 형성되고 고온을 견디는 내화성 재료(예컨대, 스테인레스 강 등)로 제조된다. 버터플라이 밸브(4)는 흡기관을 통해 유동하는 흡기 공기와 혼합되는 EGR 가스의 EGR 량을 제어하는 버터플라이 회전 밸브이며, 버터플라이 밸브(4)는 밸브 샤프트(5)의 축방향 단부(즉, 밸브측 단부)에 보유 지지되어 고정된다. 엔진이 작동하는 동안, 버터플라이 밸브(4)는 완전 폐쇄 위치에서 완전 개방 위치까지의 범위를 갖는 회전각 내에서 ECU로부터 전송된 제어 신호를 기초로 하여 개폐된다. 따라서, 버터플라이 밸브(4)는 노즐(3) 내측의 배기 가스 재순환 관의 개구 단면적을 변경하여 배기측으로부터 배기 가스 재순환관 내의 흡기측으로 재순환하는 EGR 가스의 EGR 량을 제어하는 밸브 본체[EGR 제어 밸브(1)의 밸브 본체]이다.
밸브 샤프트(5)는 고온을 견디는 내화성 재료(예컨대, 스테인레스 강 등)로 대략 원통형으로 형성된다. 밸브 샤프트(5)는 하우징(2)의 밸브 베어링부(19) 내에서 회전식이면서 활주식으로 보유 지지된다. 고정부는 밸브 샤프트(5)의 축방향 후방 단부(즉, 밸브측 단부로부터의 대향 단부)에서 형성된다. 밸브측 기어(37) 및 밸브 기어 플레이트는 크리핑(crimping)에 의해 밸브 샤프트(5)의 고정부에 고정된다. 밸브측 기어(37)는 감속 기어 기구의 구성 요소이다. 밸브 기어 플레이트는 EGR 량 센서의 구성요소 중 하나인 회전자(13)에 삽입 장착된다. 밸브 샤프트(5)와 유사하게, 밸브 기어 플레이트는 고온에서 견디는 내화성 재료(즉, 스테인레스 강 등)로 일반적으로 환상면 형상(toroidal shape)으로 형성된다. 밸브 샤프트(5)의 축방향 말단부(밸브측 단부)는 하우징(2)의 노즐 수용부(15)를 관통하는 샤프트 수용 구멍(39)을 통해 연장하고, 배기 가스 재순환 통로(22)의 내측으로 돌출한다. 밸브 샤프트(5)의 축방향 단부는 밸브 보유 지지부를 구비한다. 버터플라이 밸브(4)는 용접 등에 의해 밸브 샤프트(5)의 밸브 보유 지지부에 고정된다.
코일 스프링(6)은 하우징(2)의 기어 하우징부(32)의 환형 오목부와 밸브측 기어(37)의 환형 오목부 사이에 제공되고, 밸브 샤프트(5)의 축방향 후방 단부와 일체식으로 형성된다. 코일 스프링(6)은 리턴 스프링(41) 및 디폴트 스프링(42)을 조합하여 형성된다. 코일 스프링(6)의 일단부[즉, 리턴 스프링(41)의 밸브측] 및 코일 스프링(6)의 타단부[즉, 디폴트 스프링(42)의 커버측]는 각각 대향 방향으로 감겨있다. 리턴 스프링(41)의 타단부(즉, 밸브측) 및 디폴트 스프링(42)의 타단부(즉, 밸브측)은 연결부에서 함께 결합된다. U자형 후크부(43)는 연결부 내에 형성되고, 엔진이 정지 상태에 있을 때, U자형 후크부(43)는 버터플라이 밸브(4)를 완전 폐쇄 위치에서 정지시키는 완전 폐쇄측 스토퍼 부재(도시되지 않음)에 의해 보유 지지된다. 리턴 스프링(41)은 완전 폐쇄 위치에서 완전 개방 위치로 돌아가는 방향으로 버터플라이 밸브(4)를 편향시키는 제1 스프링이다. 디폴트 스프링(42)은 버터플라이 밸브(4)가 완전 폐쇄 위치를 지나서 이동하는 위치에서 완전 폐쇄 위치로 돌아가는 방향으로 버터플라이 밸브(4)를 편향시키는 제2 스프링이다. 또한, 리턴 스프링(41) 및 디폴트 스프링(42)은 함께 결합될 필요는 없다.
전기 모터(7)는 하우징(2)의 모터 하우징부(34)의 모터 수용 구멍(33) 내에 수용되어 보유 지지된다. 감속 기어 기구의 각 기어는 하우징(2)의 기어 하우징부(32)의 기어 챔버(31) 내에 회전식으로 수용된다. 센서 커버(44)는 모터 하우징부(34)의 개구 및 기어 하우징부(32)의 개구를 폐쇄하기 위해 하우징(2)의 외부에 부착된다. 센서 커버(44)는 EGR 량 센서의 인접한 단자들 사이를 전기적으로 절연시키는 수지 재료(예컨대, 폴리부틸렌 테레프탈레이트: PBT)로 제조된다. 센서 커 버(44)는 체결 나사, 클립, 고정편(locking part) 등에 의해 하우징의 외부에 기밀식으로 고정된다.
직류(DC) 모터는 전기 모터(7)로서 사용된다. 전기 모터(7)는 회전자, 고정자 및 모터 하우징을 포함하는 무브러시 DC 모터이다. 회전자는 모터 샤프트(8)와 일체식으로 형성된다. 모터 샤프트(8)는 회전축 방향[즉, 전기 모터(7)의 모터 샤프트(8)의 중심축 방향]의 일측을 향하여 모터 하우징의 전방 단부 표면으로부터 돌출한다. 모터 하우징에 의해 보유 지지되는 고정자는 회전자의 외부 주연 방향측에 면하여 배치된다. 회전자는 영구 자석(자석)을 구비한 회전자 코어를 포함한다. 고정자는 아마추어 코일(아마추어 권선)로 권취된 고정자 코어를 포함한다. 게다가, 브러시 DC 모터 및 3상 유도 모터와 같은 교류(AC) 모터는 무브러시 DC 모터를 대체할 수 있다. 전기 모터(7)는 모터 수용 구멍(33) 내에 수용되어 보유 지지된다. 모터 하우징의 전방 단부 표면은 체결 나사 등에 의해 하우징(2)의 모터 하우징부(34)에 고정된다.
전기 모터(7)의 모터 샤프트(8)의 회전 속도는 감속 기어 기구를 통해 소정의 감속비로 감속된다. 감속 기어 기구는 동력 전달 기구로 구성되고, 이에 의해 전기 모터(7)의 모터 출력 샤프트 토크(구동력)가 버터플라이 밸브(4)의 밸브 샤프트(5)에 전달된다. 감속 기어 기구는 피니언 기어(모터측 기어)(45), 중간 감속 기어(46), 밸브측 기어(37)를 포함한다. 피니언 기어(45)는 전기 모터(7)의 모터 샤프트(8)의 외부 주연부에 고정된다. 중간 감속 기어(46)는 피니언 기어(45)와 맞물려서 회전된다. 밸브측 기어(37)는 중간 감속 기어(46)와 맞물려서 회전된다. 중간 감속 기어(46)는 중간 감속 기어(46)의 회전 중심인 보유 지지 샤프트(47)의 외부 주연부로 회전식으로 끼워맞춤된다. 중간 감속 기어(46)는 대경 기어(49) 및 소경 기어(50)를 포함한다. 대경 기어(49)는 피니언 기어(45)와 맞물린다. 소경 기어(50)는 밸브측 기어(37)와 맞물린다. 밸브측 기어(37)는 일반적으로 소정의 환상면 형상의 수지 재료(예컨대, 폴리부틸렌 테레프탈레이트: PBT)로 일체식으로 성형된다. 기어부(51)는 그 외부 주연 표면상에서 밸브측 기어(37)와 일체식으로 형성된다. 기어부(51)는 중간 감속 기어(46)의 소경 기어(50)와 맞물린다. 회전자(13)는 밸브측 기어(37)의 내경측 상에서 비금속 재료(수지 재료)로 일체식으로 성형된다.
도1에 도시된 바와 같이, 전기 모터(7)의 모터 샤프트(8), 감속 기어 기구 및 (밸브 구동 장치를 구성하는) 밸브 샤프트(5)는 하우징(2) 내의 흡기 경로[공기 흡입 통로(21), 혼합 챔버(23) 및 공기 이송 통로(24)]를 통해 유동하는 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 차례로 배열된다. 결론적으로, 전기 모터(7), 감속 기구 및 밸브 베어링부(19)는 엔진으로 흡입된 흡기 공기를 사용함으로써 효과적으로 냉각될 수 있다. 전기 모터(7), 감속 기어 기구 및 밸브 샤프트(5)는 하우징(2)의 내측[모터 하우징부(34), 기어 하우징부(32), 밸브 베어링부(19) 및 노즐 수용부(15)]에 수용된다. 특히, 이들은 전기 모터(7), 감속 기어 기구 및 밸브 샤프트(5)의 순서로 흡기 공기 유동 방향의 상류측에서 하류측까지 하우징(2)의 내측에 수용된다. 제1 방열부(61) 및 제2 방열부(62)는 전기 모터(7)의 외경 표면(외부 주연 표면) 상에 또는 오히려 전기 모터(7)를 수용하는 모터 하우징부(34)의 외 경 표면(원통형 표면) 상에 형성된다. 제1 방열부(61)는 하우징(2) 내에서 유동하는 흡기 공기에 노출되어, 열이 흡기 공기 중으로 방열될 수 있다. 제2 방열부(62)는 하우징(2)의 외측에서 유동하는 공기에 노출되어, 열이 외부 공기 중으로 방열될 수 있다.
제1 방열부(61)는 공기 흡입 통로(21)의 내부 벽 표면상에 노출된 제1 방열 표면이다. 전기 모터(7)로부터 발생된 열은 하우징(2)의 공기 흡입 통로(21)를 통해 유동하는 흡기 공기 중으로 방열될 수 있다. 하우징(2)에서, 모터 하우징부(34)의 모터 수용 구멍(33)은 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 배기 가스 재순환 통로(22)의 상류측(공기 청정기측)에 위치된다. 결론적으로, 모터 하우징부(34)의 외경 표면상의 제1 방열부(61)는 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 혼합 챔버(23)의 내부 벽 표면에서 개방되어 있는 배기 흡입 구멍(26)의 상류측(공기 청정기측)에 배치된다. 그러므로 제1 방열부(61)는 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 배기 가스 재순환 통로(22)의 상류측에 배치된다. 게다가, 공기 흡입 통로(21)의 내부 벽 표면상에 노출된 제1 방열부(제1 방열 표면)는 또한 기어 하우징부(32)의 내부 벽 표면상에 및/또는 노즐 수용부(15)의 내부 벽 표면상에 형성될 수 있다. 결과적으로, 전기 모터(7)에 의해 발생된 열은 하우징(2)의 공기 흡입 통로(21)를 통해 유동하는 흡기 공기 중으로 방열될 수 있다.
제2 방열부(62)는 모터 하우징부(34)의 원통형 표면의 일부를 형성하기 위해 전기 모터(7)의 모터 하우징(또는 원통형 요크)의 외부 주연부를 따라서 배치된다. 제2 방열부(62)는 하우징(2)의 모터 하우징부(34)의 외부 벽 표면상에 노출된 제2 방열 표면이며, 전기 모터(7)로부터 발생된 열은 하우징(2)의 모터 하우징부(34)의 외부 벽 표면을 따라서 유동하는 공기(예컨대, 유동하는 바람과 같은 외부 공기) 중으로 방열될 수 있다. 게다가, 하우징(2)의 모터 하우징부(34)의 외부 벽 표면상에 노출된 제2 방열부(제2 방열 표면)는 기어 하우징부(32)의 외부 벽 표면상에 및/또는 밸브 베어링부(19)의 원통형 표면(외부 벽 표면)상에 형성될 수 있다. 결과적으로, 전기 모터(7)로부터 발생된 열은 하우징(2)의 외부 벽 표면을 따라서 유동하는 외부 공기 중으로 방열될 수 있다. 게다가, 전기 모터(7)의 모터 하우징(또는 원통형 요크)의 외경 표면(외부 주연 표면)은 모터 하우징부(34)의 보어 표면(내부 주연 표면)과 밀착 접촉을 초래할 수 있다. 결론적으로, 전기 모터(7)로부터 발생된 열은 하우징(2)의 모터 하우징부(34)로 더욱 효과적으로 전도될 수 있다.
도1 내지 도6 및 도10을 참조하여, 제1 실시예의 배기 가스 재순환 장치의 작동이 간단하게 후술될 것이다.
엔진 실린더 헤드의 각 입구 포트의 흡기 밸브가 엔진의 시동 후에 개방될 때, 공기 청정기에 의해 여과된 흡기 공기는 흡기관, 드로틀 본체 및 EGR 제어 밸브(1)의 하우징(2)의 내부[공기 흡입 통로(21), 흡기 공기 흡입 구멍(25), 혼합 챔버(23), 출구 포트(28) 및 공기 이송 통로(24)의 순서로]를 통해서 각 실린더로 안내하는 흡기 매니폴드로 분배된다. 그리고 나서, 흡기 공기는 엔진의 각 실린더로 흡입된다. 연소는 연료가 상기 공기 중으로 분사될 때 된다. 공기는 공기 온도가 연료가 연소되는 온도보다 높아질 때까지 엔진 내에서 압축된다. 각 실린더에서 연소된 연소 가스는 실린더 헤드의 배기 포트로부터 배출되고, 그리고 나서 배기 매니폴드 및 배기관을 통해 배출된다.
전기 모터(7)의 모터 샤프트(8)는 전기 모터(7)가 ECU에 의해 전력이 공급될 때 회전하여, EGR 제어 밸브(1)의 버터플라이 밸브(4)가 소정의 밸브 개방도(소정의 회전각)로 개방된다. 모터 샤프트(8)가 회전할 때, 피니언 기어(45)가 회전하고, 전기 모터(7)의 구동력(모터 출력 샤프트 토크)이 중간 감속 기어(46)로 전달된다. 중간 감속 기어(46)가 회전할 때, 중간 감속 기어(46)와 맞물리는 기어부(51)를 구비하는 밸브측 기어(37)가 회전된다. 따라서, 밸브측 기어(37)와 일체식으로 형성된 밸브 샤프트(5)는 소정의 회전각까지 회전한다. 그리고 나서, 버터플라이 밸브(4)는 완전 폐쇄 위치에서 완전 개방 위치까지의 방향(밸브 개방 방향)으로 회전된다(밸브를 개방하도록 구동된다).
그리고 나서, 엔진의 배기 가스(EGR 가스)의 일부는 엔진의 배기관에 제공된 배기 경로로부터 배기 가스 재순환관 내의 배기 가스 재순환 통로를 통해 하우징의 배기 가스 재순환 통로(22) 내측으로 유입한다. EGR 가스는 하우징(2)의 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 배기 흡입 구멍(26)을 통해 혼합 챔버(23) 내측으로 유입한다. EGR 가스는 하우징(2)의 공기 흡입 통로(21)로부터 흡기 공기 흡입 구멍(25)을 통해 혼합 챔버(23)의 내측으로 유입하는 흡기 공기와 혼합된다. EGR 가스의 EGR 량은 흡기 공기량 센서(공기 유량계), 흡기 온도 센서 및 EGR 량 센서로부터의 검출 신호를 기초로 하여 소정 레벨의 양을 유지하도록 피드백 제어된다. 따라서, 에미션(emission)을 줄이기 위하여, EGR 제어 밸브(1)의 버터플라이 밸 브(4)의 밸브 개방도는 엔진의 각 작동 상태에 대해 설정된 소정의 EGR 량을 유지하도록 선형 제어된다. EGR 가스는 배기관으로부터 배기 가스 재순환관을 통해 하우징(2)의 내측으로 재순환한다. 그리고 나서, 흡기관을 통해 엔진의 각 실린더 내부로 흡입되는 흡기 공기는 상기 EGR 가스와 혼합된다.
흡기 일체식 냉각 구조가 제1 실시예의 배기 가스 재순환 장치에 채택된다. 흡기 일체식 냉각 구조는 EGR 제어 밸브(1)의 하우징(2) 내에 포함된 부품[예컨대, 전기 모터(7), 감속 기어 기구, 및 밸브 베어링부(19)에 제공된 부싱(16) 및 오일 시일(17)]을 냉각시킨다. 부품들은 엔진의 입구 포트로 흡입된 흡기 공기(흡기)를 이용하여 냉각된다. EGR 제어 밸브(1)의 하우징(2)의 공기 흡입 통로(21)를 통해 유동하는 흡기 공기를 이용하여 냉각을 가능케 하기 위해, 전기 모터(7)는 공기 흡입 통로(21)의 내부 벽 표면 근방에 배치된다. 특히, 전기 모터(7)는 배기 흡입 구멍(26)을 통해 하우징(2)의 내측[혼합 챔버(23)]로 유입하는 고온의 EGR 가스가 검출되는 혼합 챔버(23)의 내부 벽 표면의 일부에 또는 그 근방에 배치되지 않는다(도10을 보라). 대신에, 전기 모터(7)는 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 배기 가스 재순환 통로(22)의 상류측(공기 청정기측)에 배치된다. 결론적으로, 모터 하우징부(34)의 제1 방열부(61)는 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 혼합 챔버(23)의 내부 벽 표면에서 개방되어 있는 배출 흡입 구멍(26)의 상류측(공기 청정기측)에 위치된다(도1을 보라).
전기 모터(7)는 모터 하우징부(34)에 형성된 모터 수용 구멍(33) 내에 수용되어 보유 지지된다. 전기 모터(7)로부터 발생된 열은 모터 하우징부(34)의 원통 형부에 전도된다. 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 혼합 챔버(23)의 상류측에서, 모터 하우징부(34)의 제1 방열부(61)는 공기 흡입 통로(21)의 내측에 노출된다. 새로운 흡기 공기가 공기 청정기측으로부터 공기 흡입 통로(21)의 내측으로 유입한다. 전기 모터(7)의 방열은 EGR 가스보다 훨씬 낮은 온도를 갖는 상기 새로운 흡기 공기와 모터 하우징부(34)의 제1 방열부(61) 사이의 직접적인 접촉에 의해 촉진된다. 그러므로 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 배기 흡입 구멍(26)의 상류측(공기 청정기측)에서, 전기 모터(7)는 새로운 흡기 공기에 의해 냉각될 수 있다. 즉, 엔진의 입구 포트로 흡입되는 흡기 공기를 이용함으로써, 전기 모터(7) 등은 효과적으로 냉각될 수 있다. 게다가, 고온 EGR 가스는 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 배기 흡입 구멍(26)을 통해 하우징(2)의 내측[혼합 챔버(23)]으로 유동한다. 그러나 이 EGR 가스의 열이 하우징의 모터 하우징부(34)를 통해 및/또는 밸브 베어링부(19)를 통해 전기 모터(7) 및 전기 모터 주연부[예컨대, 오일 시일(17)]로 전도되는 것이 어려워지게 되고, 그럼으로써 전기 모터(7) 및 전기 모터 주연부[예컨대, 오일 시일(17)] 상에서의 열 응력을 방지한다.
모터 하우징부(34)의 제2 방열부(62)는 하우징(2)의 외부 벽 표면에 노출된다. EGR 가스보다 훨씬 낮은 온도를 갖는 외부 공기는 하우징(2)의 외부 벽 표면을 따라서 유동한다. 이 외부 공기와 모터 하우징부(34)의 제2 방열부(62) 사이의 직접적인 접촉에 의해서, 전기 모터(7)의 방열은 더욱 촉진된다. 그러므로 전기 모터(7)는 공기 청정기측으로부터 공기 흡입 통로(21)의 내측으로 유입하는 새로운 흡기 공기뿐만 아니라, 하우징(2)의 외부 벽 표면 근방을 유동하는 공기(외부 공 기)를 이용하여 냉각될 수 있다. 즉, 전기 모터(7)로부터 발생된 열은 하우징(2)의 공기 흡입 통로(21)를 통해 유동하는 흡기 공기 중으로만이 아니라, 제2 방열부(62)를 통해 하우징(2)의 외부 벽 표면 근방을 유동하는 공기(외부 공기) 중으로도 제1 방열부(61)를 통해 효과적으로 방열될 수 있다. 결론적으로, 전기 모터(7) 등은 훨씬 더 효과적으로 냉각될 수 있고, 그럼으로써 양호한 방열 성능을 달성할 수 있다. 따라서, 전기 모터(7)의 과열로 인한 전기 모터(7)의 성능 저하가 방지될 수 있다. 게다가, 전기 모터의 더욱 양호한 성능은 전기 모터(7)를 포함하는 밸브 구동 장치의 품질을 향상시킨다.
(제2 실시예)
도7a 및 도7b는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 도7a 및 도7b는 본 실시예의 EGR 제어 밸브의 구조를 도시하는 개략도이다.
도7a에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 EGR 제어 밸브(1)에 대하여, 복수의 냉각 핀(63)이 하우징(2)의 모터 하우징부(34) 상에 및/또는 전기 모터(7)의 제1 방열부(61) 상에 형성된다. 냉각 핀(63)은 공기 흡입 통로(21)의 내부 벽 표면으로부터 공기 흡입 통로(21)의 중심축 쪽을 향하여 돌출한다. 게다가, 볼록부(64)가 도7b에 도시된 바와 같이 하우징(2)의 모터 하우징부(34) 상에 및/또는 전기 모터(7)의 제1 방열부(61) 상에 형성된다. 볼록부(64)는 공기 흡입 통로(21)의 중심축 쪽을 향해 돌출한다. 더욱이, 볼록부(64)는 모터 하우징의 원통형 표면의 일부를 형성하기 위해 전기 모터(7)의 모터 하우징(또는 원통형 요크)의 외부 주연을 따라 배치된다. 상기의 각 경우에 있어서, 공기 청정기측으로부터 공기 흡입 통 로(21)의 내측으로 유입하고 따라서 EGR 가스보다 훨씬 낮은 온도를 갖는 새로운 흡기 공기와의 접촉 면적이 증가한다. 즉, 제1 방열부(61)의 방열 면적이 증가하여, 전기 모터(7) 등이 훨씬 더 효과적으로 냉각될 수 있다.
(제3 실시예)
도8a 내지 도8c는 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 도8a 내지 도8c는 본 실시예의 EGR 제어 밸브의 구조를 도시하는 개략도이다.
도8a에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 EGR 제어 밸브(1)에 대하여, 하우징(2)의 밸브 베어링부(19) 및 밸브 샤프트(5)는 전기 모터(7)의 모터 샤프트(8)보다 공기 흡입 통로(21) 및 혼합 챔버(23)에 더욱 근접하게 배치된다. 이러한 배열에 의하여, 배기 흡입 구멍(26)을 통해 하우징의 내부[혼합 챔버(23)]로 유입하는 고온의 EGR 가스의 열이 하우징(2)의 밸브 베어링부 측으로 전도되는 것이 어렵게 된다. 따라서, 하우징(2)의 밸브 베어링부(19) 상의 열 영향이 감소될 수 있다. 특히, 오일 시일(17)이 하우징(2)의 밸브 베어링부(19)의 내부 주연 표면과 밸브 샤프트(5)의 외부 주연 표면 사이에서 전기 모터의 주연부로서 채택될 때, 오일 시일(17) 및 그 주연부의 온도는 오일 시일의 내열 온도(a heat-resistant temperature)를 초과하는 것으로부터 방지될 수 있다. 결론적으로, 고온 EGR 가스의 열로 인한 오일 시일의 열화(열 열화)가 최소화될 수 있다. 게다가, 시일 고무와 같은 오일 시일(17)은 밸브 베어링부(19)의 볼 베어링(베어링부)(18)을 윤활시키기 위한 윤활유가 버터플라이 밸브측을 향하여 또는 배기 가스 재순환 통로측 향하여 유출하는 것을 방지한다.
더욱이, 본 실시예의 EGR 제어 밸브(1)에 대하여, 위어부(weir, 65)는 도8에 도시된 바와 같이 하우징(2)의 배기 흡입 구멍(26)의 개구 에지에 형성된다. 위어부(65)는 공기 흡입 통로측을 향해 EGR 가스의 역류를 방지하기 위해 흡기 공기의 유동 방향에 평행한 방향으로 배기 흡입 구멍(26)의 상류측에 위치된다. 게다가, 위어부(65)는 배기 흡입 구멍(26)의 개구 에지로부터 공기 흡입 통로(21)의 중심축 측을 향해 돌출한다. 이러한 상기 경우에 있어서, 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 배기 흡입 구멍(26)을 통해 혼합 챔버(23)의 내부로 유동하는 EGR 가스는 공기 흡입 통로측을 향해 역류하는 것이 방지될 수 있다. 결과적으로, EGR 가스의 열로 인하여 모터 하우징부(34)의 제1 방열부(61)의 온도 상승이 제한될 수 있고, 그럼으로써 전기 모터(7) 및 그 주연부의 온도 상승을 제한한다.
또한, 본 실시예의 EGR 제어 밸브(1)에 대하여, 복수의 냉각 핀(66)이 도8c에 도시된 바와 같이 하우징(2)의 모터 하우징부(34) 상에 및/또는 전기 모터(7)의 제2 방열부(62) 상에 형성된다. 냉각 핀(66)은 하우징(2)의 모터 하우징부(34)의 원통형 표면(외부 벽 표면)으로부터 공기 흡입 통로측에 대향하는 쪽을 향하여 돌출한다. 이 경우에 있어서, 하우징(2)의 모터 하우징부(34)의 원통형 표면을 따라서 유동하는 외부 공기와의 접촉 면적이 증가하고, 따라서 제2 방열부(62)의 방열 면적이 증가한다. 따라서, 전기 모터(7) 등은 훨씬 더 효과적으로 냉각될 수 있다.
(제4 실시예)
도9a 및 도9b는 본 발명의 제4 실시예를 도시한다. 도9a 및 도9b는 본 실시 예의 EGR 제어 밸브의 구조를 도시한 개략도이다.
본 실시예의 EGR 제어 밸브(1)에 대하여, 혼합 챔버(23)로부터 원통형 배기 가스 재순환 통로(67)를 분리하는 원통형 분할 벽부(69)가 도9a 및 도9b에 도시된 바와 같이 하우징(2)의 혼합 챔버(23)의 내부 벽 표면 근방에 형성된다. 복수의 배기 흡입 구멍(26)이 분할 벽부(69)의 내부 주연 표면[예컨대, 혼합 챔버(23)의 내부 벽 표면]에서 개방되어 있다. EGR 가스는 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 배기 흡입 구멍(26)을 통해 혼합 챔버(23)의 내부로 유동한다. 배기 가스 재순환 통로(67)는 배기 가스 재순환 통로(22)를 혼합 챔버(23)로 연결하는 연통 통로이다. 복수의 배기 흡입 구멍(26)은 혼합 챔버(23)의 중심이 되는 중심축의 방사 방향으로 형성된다. 결론적으로, 공기 흡입 통로(21)로부터 혼합 챔버(23) 내부로 유입하는 흡기 공기와 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 복수의 배기 흡입 구멍(26)을 통해 혼합 챔버(23)로 유동하는 EGR 가스 사이의 혼합이 촉진될 수 있다. 그러므로 고온 EGR 가스는 저온 흡기 공기와 효과적으로 혼합될 수 있다.
상술된 본 실시예에서, 노즐(3)은 하우징(2)의 노즐 수용부(15)의 내부 주연부에 끼워맞춤되어 보유 지지되고, 노즐(3)은 버터플라이 밸브(4)가 노즐(3) 내부를 개폐할 수 있는 방식으로 버터플라이 밸브(4)를 차례로 수용한다. 대안으로서, 하우징(2)의 일반적인 원통형 밸브 수용부가 버터플라이 밸브(4)를 직접적으로 수용하여, 버터플라이 밸브(4)가 밸브 수용부 내에서 개폐하도록 한다. 이 경우에 있어서, 노즐(3)이 불필요하게 되고, 그럼으로써 부품의 수 및 조립 공정수를 감소한다. 게다가, 본 실시예에서, EGR 제어 밸브(1)의 버터플라이 밸브(4)는 엔진의 각 작동 상태에 응답하여 EGR 가스의 EGR 량을 연속적이고 점진적으로 조절한다. 버터플라이 밸브(4)는 용접 등에 의해 밸브 샤프트(5)의 축방향 단부에 보유 지지되어 고정된다. 대신에, 버터플라이 밸브(4)는 체결 나사와 같은 나사, 고정 볼트 등을 사용하여 밸브 샤프트(5)의 축방향 단부에 고정될 수 있다.
본 실시예에서, 적어도 공기 흡입 통로(21), 배기 가스 재순환 통로(22) 및 혼합 챔버(23)가 단일 하우징(2) 내측에 형성된다. 버터플라이 밸브(4)는 전기 모터(7)가 수용되어 보유 지지되는 하우징(2) 내에 가동식으로 수용된다. 대안으로서, 하우징은 제1 하우징부와 제2 하우징부가 열 전도를 허용하도록 함께 밀착하여 결합되는 방식으로 제1 하우징부와 제2 하우징부를 포함할 수 있다. 제1 하우징부는 공기 흡입 통로(21) 및 혼합 챔버(23)를 포함하고, 제2 하우징부는 버터플라이 밸브(4) 및 전기 모터(7)를 포함한다. 즉, 단일 하우징(2)이 본 실시예에서 내연 기관의 흡기관의 일부와 배기 가스 재순환 장치의 배기 가스 재순환관의 일부를 포함하지만, 이와 달리 하우징(2)은 두 개의 하우징, 즉 소위 내연 기관의 흡기관의 일부를 포함하는 제1 하우징부와 배기 가스 재순환 장치의 배기 가스 재순환관의 일부를 포함하는 제2 하우징부로 분할될 수 있다. 게다가, 제1 하우징부의 제1 접촉 표면(제1 결합 단부면)과 제2 하우징부의 제2 접촉 표면(제2 결합 단부면) 사이의 접촉 표면은 충분히 큰 것이 바람직하다. 결과적으로, 전기 모터 및 전기 모터 주연부(오일 시일와 같은 시일 고무 및 패킹)는 내연 기관으로 흡입되는 흡기 공기를 이용하여 효과적으로 냉각될 수 있다. 게다가, 전기 모터(7)의 모터 하우징(또는 원통형 요크)는 하우징(2)의 내부 벽 표면[즉, 공기 흡입 통로(21)의 내부 벽 표면] 상에 직접적으로 노출될 수 있고, 또는 하우징(2)의 내부로 돌출할 수 있다.
추가적인 장점 및 변경이 이 기술 분야의 숙련자에게 용이하게 고안될 것이다. 그러므로 본 발명은 그 폭 넓은 용어에 있어서 특정 상세부, 대표적인 장치 및 도시되고 기술된 실례에 제한되지 않는다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 구조를 도시한 개략도.
도2는 제1 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 단면도.
도3은 제1 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 단면도.
도4는 제1 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 정면도.
도5는 제1 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 측면도.
도6은 제1 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 평면도.
도7a 및 도7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 구조를 도시한 개략도.
도8a, 도8b 및 도8c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 구조를 도시한 개략도.
도9a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 EGR 제어 밸브의 구조를 도시한 개략도.
도9b는 도9a의 IXB-IXB선을 따라 절취한 단면도.
도10은 종래의 배기 가스 재순환 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 개략도.
도11은 종래의 배기 가스 재순환 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 측면도.
도12는 도11의 XII-XII선을 따라 절취한 단면도.
도13은 종래의 배기 가스 재순환 제어 밸브의 전체 구조를 도시한 정면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: ERG 제어 밸브 (배기 가스 재순환 제어 밸브)
2: 하우징 3: 원통형 노즐
4: 버터플라이 밸브 (ERG 제어 밸브의 밸브 본체)
5: 밸브 샤프트 6: 코일 스프링
7: 전기 모터 8: 모터 샤프트
11: 영구 자석 (자석) 12: 요크 (자성체)
13: 회전자 14: 홀 IC
15: 원통형 노즐 수용부 16: 부싱 (베어링부)
17: 오일 시일 (밀봉제) 18: 볼 베어링 (베어링부)
19: 밸브 베어링부 20: 밸브 시트
21: 공기 흡입 통로 (제1 입구측 통로)
22: 배기 가스 재순환 통로 (제2 입구측 통로)
23: 혼합 챔버 24: 공기 이송 통로 (출구측 통로)
*25: 원형 흡기 공기 흡입 구멍 (제1 입구 포트)
26: 원형 배기 흡입 구멍 (배기 가스 재순환 개구, 제2 입구 포트)
27: 3방향 통로 벽부 (T자형 통로 벽부)
28: 출구 포트 31: 기어 챔버
32: 기어 하우징부 33: 모터 수용 구멍
34: 모터 하우징부 35: 댐퍼 스프링
36: 시일 링 37: 밸브측 기어
39: 샤프트 수용 구멍 41: 리턴 스프링
42: 디폴트 스프링 43: U자형 후크부
44: 센서 커버 45: 피니언 기어 (모터측 기어)
46: 중간 감속 기어 47: 보유 지지 샤프트
49: 대경 기어 50: 소경 기어
51: 기어부 61, 62: 제1 및 제2 방열부
63, 66: 냉각 핀 64: 볼록부
65: 위어부 67: 배기 가스 재순환 통로
69: 분할 벽부

Claims (1)

  1. 내연 기관의 배기 가스의 일부가 엔진의 배기측에서 흡기측으로 재순환되는 배기 가스 재순환 통로(22)를 구비한 하우징(2)과, 배기 가스 재순환 통로(22)를 개폐하기 위해 하우징 내에 가동식으로 수용된 버터플라이 밸브(4)와, 버터플라이 밸브(4)를 구동하는 구동력을 발생시키는 모터(7)를 포함하는 배기 가스 재순환 장치이며,
    상기 하우징(2)은 배기 가스 재순환 통로(22)로부터 재순환된 배기 가스가 엔진으로 흡입되는 흡기 공기 중으로 혼입되는 혼합 챔버(23)와, 흡기 공기 유동 방향으로 혼합 챔버(23)의 상류측에 형성되며 상기 흡입 공기를 혼합 챔버(23) 내부로 유입시키는 공기 흡입 통로(21)를 포함하고,
    상기 모터(7)는 공기 흡입 통로(21)의 내부 벽 표면에 인접하게 배치되어, 모터(7)가 공기 흡입 통로(21)를 통해 유동하는 흡기 공기에 의해 냉각되도록 하는 배기 가스 재순환 장치.
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