KR100995915B1 - 배기가스재순환밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스 재순환밸브에 관한 것으로, 기본적으로 NOx의 저감 뿐만 아니라 특히 PM(Particulate matter, 입자상물질)의 저감을 동시에 도모할 수 있는 배기가스 재순환밸브에 관한 것이다.
본 발명의 배기가스 재순환밸브는, 내부에 챔버를 구비하고, 상기 챔버와 소통하는 입구 및 출구를 가진 하우징; 상기 하우징의 챔버 내에 이동가능하게 설치되고, 하우징 내의 챔버를 통과하는 재순환가스의 흐름량을 조절하는 제어밸브체; 상기 하우징의 출구와 인접한 챔버 내에 설치되고, 상기 챔버 내로 유입되는 재순환가스에 볼텍스를 발생시키는 볼텍스 제너레이터; 및 상기 하우징의 출구 측에 설치되어 재순환가스 내의 PM을 분리하는 PM 세퍼레이터를 포함한다.
배기가스, 재순환, 밸브, 제너레이터, 볼텍스, PM

Description

배기가스재순환밸브{EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE}
본 발명은 배기가스 재순환밸브에 관한 것으로, 기본적으로 NOx의 저감 뿐만 아니라 특히 PM(Particulate matter, 입자상물질)의 저감을 동시에 도모할 수 있는 배기가스 재순환밸브에 관한 것이다.
배기가스 재순환시스템(EGR system: Exhaust Gas Reciculation system)은 엔진의 배기계에서 배기가스의 일부를 다시 엔진의 흡기계로 재순환시켜 흡입공기중의 CO2 농도를 증대시켜 연소실의 온도를 저하시키고 이에 의해 NOx를 저감시키는 시스템이다.
통상, 이러한 배기가스 재순환시스템은 배기가스 재순환배관이 엔진의 배기계에서 엔진의 흡기계로 연결되도록 설치되고, 이 배기가스 재순환배관 상에는 배기가스의 재순환량을 조절하는 배기가스 재순환밸브(EGR 밸브)가 설치되며, 또한 재순환되는 배기가스의 온도를 냉각시키는 배기가스 재순환 쿨러(EGR 쿨러)가 설치될 수도 있다.
한편, 종래의 배기가스 재순환시스템은 엔진의 연소실 내에서 연소된 배기가 스의 내부에는 다량의 PM이 발생된 상태이고, 이렇게 다량의 PM이 함유된 배기가스를 엔진의 흡기계로 재순환시킨 후에 엔진의 연소실 내에서 재연소시키면 그 PM 발생량이 급격하게 증가하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 재순환되는 배기가스의 연소 시에 NOx의 저감 뿐만 아니라 특히 PM(Particulate matter, 입자상물질)의 저감을 동시에 도모할 수 있는 배기가스 재순환밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기가스 재순환밸브는,
내부에 챔버를 구비하고, 상기 챔버와 소통하는 입구 및 출구를 가진 하우징;
상기 하우징의 챔버 내에 이동가능하게 설치되고, 하우징 내의 챔버를 통과하는 재순환가스의 흐름량을 조절하는 제어밸브체;
상기 하우징의 출구와 인접한 챔버 내에 설치되고, 상기 챔버 내로 유입되는 재순환가스에 볼텍스를 발생시키는 볼텍스 제너레이터; 및
상기 하우징의 출구 측에 설치되어 재순환가스 내의 PM을 분리하는 PM 세퍼레이터를 포함한다.
상기 볼텍스 제너레이터는 상기 하우징의 출구와 인접한 단부에 복수의 노즐을 가지며, 상기 복수의 노즐은 중심부를 향하도록 배치되며, 상기 복수의 노즐의 중심부에는 볼텍스 챔버가 형성되고, 상기 볼텍스 챔버는 상기 하우징의 출구와 소 통한다.
상기 하우징의 출구는 상기 하우징에서 돌출된 유출관의 단부에 형성되고, 상기 하우징의 유출관 내에 상기 PM 세퍼레이터가 설치되며,
상기 PM 세퍼레이터는 상기 하우징의 유출관 내에 설치된 재순환가스 출구관을 포함하고, 상기 재순환가스 출구관은 상기 볼텍스 제너레이터와 마주보게 배치되며, 상기 재순환가스 출구관은 엔진의 흡기계와 소통하도록 연결되고, 상기 재순환가스 출구관의 외경면과 상기 유출관의 내경면은 반경방향으로 이격됨으로써 PM 성분이 통과하는 통과틈새를 형성한다.
상기 재순환가스 출구관의 단부 및 상기 유출관의 단부 각각에는 상호 대응하는 테이퍼부가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 엔진의 흡기계로 재순환되는 배기가스 내의 PM을 필터링함으로써 재순환가스의 연소에 따라 PM발생량을 대폭 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환밸브를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 배기가스 재순환밸브는 입구(11) 및 출구(12)를 가진 하우징(10), 하우징(10) 내에 설치된 제어밸브체(15), 하우징(10) 내의 챔버(13)에 설치된 볼텍스 제너레이터(20), 하우징(11)의 출구(12)측에 설치된 PM 세퍼레이터(30)를 포함한다.
하우징(10)은 그 내부에 챔버(13)를 가지고, 이 챔버(13)는 입구(11) 및 출구(12)와 소통하며, 입구(11) 및 출구(12)에는 재순환되는 배기가스(이하, '재순환가스' 라 함)가 유입 및 유출된다.
챔버(13)는 입구(11)와 인접한 제1챔버(13a) 및 출구(12)와 인접한 제2챔버(13b)를 포함하고, 제1 및 제2 챔버(13a, 13b) 사이에는 밸브시트(13c)가 형성된다.
입구(11)는 하우징(10)에서 돌출된 유입관(10a)의 단부에 형성되고, 이 입구(11)는 엔진의 배기계와 소통되게 연결된다. 출구(12)는 하우징(10)에서 돌출된 유출관(10b)의 단부에 형성되고, 이 출구(12)는 엔진의 흡기계와 소통되게 연결된다. 유입관(10a) 및 유출관(10b)은 하우징(10)에 일체로 형성되거나 조립되는 구조로 이루어질 수 있다.
제어밸브체(15)는 하우징(10) 내에서 설치되고, 구동모터(16) 및 스프링(17) 등에 의해 이동가능하게 설치된다. 제어밸브체(15)는 그 이동에 의해 밸브시트(13c)를 개폐하고, 이러한 제어밸브체(15)의 개폐량에 따라 재순환가스의 흐름량을 조절한다.
볼텍스 제너레이터(20)는 하우징(10)의 출구(12)에 인접한 챔버(13) 영역 즉, 하우징(10)의 제2챔버(13b) 내에 설치되고, 입구(11)를 통해 챔버(13)로 유입되는 재순환가스에 볼텍스를 발생시키도록 구성된다.
볼텍스 제너레이터(20)는 출구(12)와 인접한 단부에 복수의 노즐(21)을 가지고, 복수의 노즐(21)은 중심부를 향하도록 배치되며, 복수의 노즐(21)의 중심부에는 볼텍스 챔버(22)가 형성되고, 이 볼텍스 챔버(22)는 출구(12)와 소통한다.
PM 세퍼레이터(30)는 하우징(10)의 출구(12) 측에 설치되어 재순환가스 내의 PM을 분리시켜 엔진의 흡기계로 유입되지 않도록 필터링한다.
PM 세퍼레이터(30)는 하우징(10)의 유출관(12a) 내에 설치된 재순환가스 출구관(31)을 포함하고, 재순환가스 출구관(31)은 볼텍스 제너레이터(20)와 마주보게 배치된다. 재순환가스 출구관(31)은 그 내부에 PM 성분이 분리된 재순환가스를 통과시키는 통로(31a)를 가지며, 이 통로(31a)는 엔진의 흡기계와 소통하도록 연결된다.
또한, 재순환가스 출구관(31)의 외경면과 유출관(10b)의 내경면은 반경방향으로 이격됨으로써 PM 성분이 통과하는 통과틈새(32)를 형성한다.
그리고, 재순환가스 출구관(31)의 단부에는 테이퍼부(33)가 형성되며, 이 재순환가스 출구관(31)의 테이퍼부(33)에 대응하여 유출관(10b)의 단부에도 테이퍼부(10c)가 형성된다. 이러한 재순환가스 출구관(31)의 테이퍼부(33)와 유출관(10b)의 테이퍼부(10c)에 의해 PM의 필터링효율이 제어될 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 작동을 다음과 같이 상세히 설명한다.
재순환가스가 하우징(10)의 입구(11)를 통해 제1챔버(13a)로 유입되고, 제어 밸브체(15)의 이동에 의해 밸브시트(13c)가 개방되면 제1챔버(13a)에서 제2챔버(13b)로 재순환가스가 이동한다. 그리고, 재순환가스는 볼텍스 제너레이터(20)의 노즐(21)을 통과하여 볼텍스챔버(22)로 유입됨에 따라 볼텍스로 변환되고, 이렇게 변환된 볼텍스 내의 PM은 그 원심력에 의해 유출관(10b)의 내벽면으로 부착되면서 유출관(10b)과 재순환가스 출구관(31) 사이의 통과틈새(32)를 따라 이송된 후에 유출관(10b)의 출구(12)를 통해 외부로 배출된다. 특히, PM 성분은 가스 성분 보다 상대적으로 비중이 크기 때문에 볼텍스 상태의 재순환가스로부터 그 분리가 매우 효율적으로 이루어진다.
한편, PM 성분 보다 상대적으로 작은 비중의 가스 성분의 일부는 볼텍스 상태로 바로 재순환가스 출구관(31)을 통과하고, 그외 나머지는 재순환가스 출구관(31)의 테이퍼부(33)에 걸려 회송된 후에 재순환가스 출구관(31)을 통과한다. 이렇게 PM 성분이 제거된 재순환가스는 재순환가스 출구관(31)을 통과한 후에 엔진의 흡기계로 유입되어 재연소된다.
이와 같이, 본 발명은 배기가스 내의 PM을 필터링한 후에 엔진의 흡기계로 재순환시킴으로써 재순환가스의 연소에 따라 PM발생량을 대폭 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환밸브를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 볼텍스 제너레이터를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 PM 세퍼레이터 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
10: 하우징 11, 12 : 입구 및 출구
15: 밸브체 20: 볼텍스 제너레이터
30 : PM 세퍼레이터

Claims (4)

  1. 내부에 챔버를 구비하고, 상기 챔버와 소통하는 입구 및 출구를 가진 하우징;
    상기 하우징의 챔버 내에 이동가능하게 설치되고, 하우징 내의 챔버를 통과하는 재순환가스의 흐름량을 조절하는 제어밸브체;
    상기 하우징의 출구와 인접한 챔버 내에 설치되고, 상기 챔버 내로 유입되는 재순환가스에 볼텍스를 발생시키는 볼텍스 제너레이터; 및
    상기 하우징의 출구 측에 설치되어 재순환가스 내의 PM을 분리하는 PM 세퍼레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼텍스 제너레이터는 상기 하우징의 출구와 인접한 단부에 복수의 노즐을 가지며, 상기 복수의 노즐은 중심부를 향하도록 배치되며, 상기 복수의 노즐의 중심부에는 볼텍스 챔버가 형성되고, 상기 볼텍스 챔버는 상기 하우징의 출구와 소통하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 출구는 상기 하우징에서 돌출된 유출관의 단부에 형성되고, 상기 하우징의 유출관 내에 상기 PM 세퍼레이터가 설치되며,
    상기 PM 세퍼레이터는 상기 하우징의 유출관 내에 설치된 재순환가스 출구관을 포함하고, 상기 재순환가스 출구관은 상기 볼텍스 제너레이터와 마주보게 배치되며, 상기 재순환가스 출구관은 엔진의 흡기계와 소통하도록 연결되고, 상기 재순환가스 출구관의 외경면과 상기 유출관의 내경면은 반경방향으로 이격됨으로써 PM 성분이 통과하는 통과틈새를 형성하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 재순환가스 출구관의 단부 및 상기 유출관의 단부 각각에는 상호 대응하는 테이퍼부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환밸브.
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JP2007182840A (ja) 2006-01-10 2007-07-19 Aisan Ind Co Ltd 排気ガス還流装置

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JP2004183577A (ja) 2002-12-04 2004-07-02 Isuzu Motors Ltd 排ガス浄化装置
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