KR101262387B1 - 자동차용 이지알시스템의 배기가스 유입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 집중 공급방식과 개별 공급방식의 장점만을 채용하되, 흡기 매니폴드에 형성된 4개의 런너부에 연결되는 EGR 라인을 배기가스가 엔진의 점화순서에 따라 서로 간섭되지 않으면서 교대로 유입되어 중복되지 않도록 설치하고, 상기 EGR 라인 상에 상기 런너부로 출력되는 배기가스의 유동을 제어하는 EGR 밸브를 설치함으로써, 흡기 간섭으로 인한 맥동 현상을 방지하여 자동차의 성능 향상을 도모할 수 있는 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 관한 것이다.

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Description

자동차용 이지알시스템의 배기가스 유입장치{Apparatus for indraft of exhaust gas of EGR system for automobile}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치의 배기가스 분배구조를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 장착된 EGR밸브를 나타내는 상세도,

도 4는 종래의 집중 공급방식의 EGR시스템의 배기가스 유입장치를 나타내는 사시도,

도 5 및 도 6은 종래의 개별 공급방식의 EGR시스템의 배기가스 유입장치를 나타내는 사시도,

도 7은 종래의 EGR 시스템의 배기가스 유입장치의 각 공급라인에 장착된 EGR 밸브를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 흡기 매니폴드 11 : EGR 라인

12 : 제1공급라인 13 : 제2공급라인

14 : EGR 밸브

본 발명은 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 집중 공급방식과 개별 공급방식의 장점만을 채용하되, 흡기 매니폴드에 형성된 4개의 런너부에 EGR 라인을 점화순서에 따라 서로 간섭되지 않으면서 교대로 연결되도록 하여 배기가스를 순환토록 함으로써, 흡기 간섭으로 인한 맥동 현상을 방지하여 자동차의 성능 향상을 도모할 수 있는 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 외부 EGR(Exhaust Gas Recirculation)시스템을 이용하면 NOx(질소산화물)의 배출량을 감소시킬 수 있고, 흡기 중 펌핑 손실을 줄여서 연비 개선효과를 기대할 수 있다.

최근에는 전자제어 밸브의 적용으로 인하여 이전보다 신속하고 정확한 유량 조절이 가능해졌으며, 가변밸브 기구에 의한 내부 EGR시스템으로 효과를 얻기 힘든 중부하 영역에서 연비 및 NOx 개선 효과가 있어서 새롭게 관심이 증가하고 있다.

그러나, 외부 EGR시스템은 각 기통으로 배기가스를 고르게 분배시킬 수 없는 문제점이 있다.

즉, 상기 외부 EGR시스템에서의 배기가스의 단일 유입방식은 도 4에 도시된 바와 같이, 쓰로틀 바디 직후에 한 개의 EGR 라인(110)을 이용하여 공급하고, 분배성을 개선하기 위해 슬릿(slit) 구조의 EGR 어뎁터(150) 등을 설치하는데, 이러한 방식은 여러 기술이 개시되어 있으나 기본적으로 쓰로틀 바디를 유동하는 가스의 흐름이 균일하지 못하여 여기에 배기가스를 고르게 유입시키기가 어렵다.

따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개시된 기술은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 기통마다 배기가스가 유동할 수 있는 공급라인(120)을 설치하여 분배성을 향상하는 기술인바, 이러한 기술은 비교적 효율성을 가지나, 각 기통 사이를 연결하는 공급라인(120)이 하나의 새로운 서지탱크와 같은 역할을 하며, 특히 전부하 조건에서 각 기통 사이의 맥동이 서로 간섭을 하여 성능의 저하를 가져오게 된다.

이에, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 배기가스의 유입구에 대한 형상변경을 시도하였으나, 상기 문제점을 해결할 만큼 큰 효과가 없었고, 개별적으로 형성된 배기가스의 유입구를 통한 가스 공급 방식은 그 개념이 우수함에도 불구하고 현실적으로 적용되기가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 흡기 간섭을 제거하는 가장 이상적인 방법으로 도 7에 도시된 바와 같이, 흡기 매니폴드의 각 공급라인(120)마다 EGR 밸브(140)를 장착하는 것인데, 이 또한 비용이나 공간적인 제약으로 인하여 현실성이 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 흡기 매니폴드에 형성된 4개의 런너부에 연결되는 EGR 라인을 배기가스가 엔진의 점화순서에 따라 서로 간섭되지 않으면서 교대로 유입되어 중복되지 않도록 설치하고, 상기 EGR 라인 상에 상기 런너부로 출력되는 배기가스의 유동을 제어하는 EGR 밸브를 설치함으로써, 흡기 간섭으로 인한 맥동 현상을 방지하여 자동차의 성능 향상을 도모할 수 있는 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 흡기 매니폴드에 형성된 4개의 런너부에 배기가스가 유동하는 EGR 라인이 연결되는 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 있어서,

배기가스가 엔진의 점화순서에 따라 서로 간섭되지 않으면서 교대로 유입되어 중복되지 않도록 설치되는 EGR 라인(11)과;

상기 EGR 라인(11)을 통해 유입되는 배기가스가 각각 2라인으로 분기되어 서로 간섭되지 않는 배열로 이루어진 각각의 흡기 매니폴드(10)의 배기구에 분할, 연결된 제1 및 제2공급라인(12,13)과;

상기 EGR 라인(11)과, 상기 제1 및 제2공급라인(12,13)의 유로를 개폐 제어하는 EGR 밸브(14)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 EGR 라인과, 이 EGR 라인에서 분기된 제1 및 제2공급라인은 상기 EGR 밸브의 둘레면에 대하여 120°간격으로 배치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치의 배기가스 분배구조를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 장착된 EGR 밸브를 나타내는 상세도이다.

통상적으로, EGR 시스템은 배기가스 중의 일부를 흡기 매니폴드(10)로 공급되도록 하여 연료와 공기의 혼합기와 혼합되도록 한 다음, 이를 다시 연소실로 공급시켜 재연소시킬 수 있는 시스템으로서, 배기가스가 재순환되면 새 혼합기의 충진율은 낮아지게 되고, 재공급된 배기가스는 질소에 비해서 열 용량이 큰 탄산가스를 다량으로 함유하게 되므로 더 이상 연소작용을 할 수 없게 되며, 이로 인해 동력 행정시의 연소온도를 낮게 형성시키면서 질소산화물(NOx)의 생성을 현저하게 감소시키게 된다.

이와 같은 기능을 갖는 EGR 시스템에 있어서, 본 발명에 따른 바람직한 구현예는 흡기 매니폴드(10)로 유입되는 배기가스의 순환이 원활하도록 배기가스가 유동되는 EGR 라인(11)의 위치를 최적으로 설정하도록 하는 것이다.

즉, 엔진의 점화에 따른 배기가스의 재순환시 상기 흡기 매니폴드(10)의 배기구(10a)로 흐르는 배기가스의 유입이 중복되지 않도록 EGR 라인(11)을 엔진의 점 화순서에 따라 서로 간섭되지 않으면서 교대로 유입되도록 설치하게 되는바, 상기 EGR 라인(11)에서 각각 2라인으로 분기되어 서로 간섭되지 않는 배열로 이루어진 흡기 매니폴드(10)의 배기구(10a)와 연결되어 있다.

더욱 상세하게는 흡기 매니폴드(10)에 형성된 4개의 런너부에 형성된 각각의 배기구(10a)에 배기가스를 공급하는 EGR 라인(11)이 각각 연결되는바, 상기 배기구(10a)의 제1기통과 제4기통을 서로 연결하고, 제2기통과 제3기통을 서로 연결하는 각각의 제1공급라인(12)과 제2공급라인(13)이 상기 EGR 라인(11)에서 분기되어 상기 배기구(10a)에 연결된다.

이는 엔진의 점화순서가 1→3→4→2의 순서로 되기 때문에 흡기 매니폴드(10)로 유입되는 배기가스의 간섭이 발생하지 않도록 하기 위하여 제1기통과 제4기통을 연결하는 동시에, 제2기통과 제3기통을 연결하게 되는 것이다.

한편, 배기가스 량이 지나치게 많아지면 엔진 출력, 연비, 운전성 등에 나쁜 영향을 미치므로 흡기온도, 냉각수 온도, 차속, 부하상태 등을 감지하여 ECU에서 운전상태에 따라 가장 적절한 제어를 수행할 수 있도록 하기 위하여 상기 각각의 배기구(10a)에 연결되는 단일개의 제1공급라인(12) 및 제2공급라인(13)이 병합된 EGR 라인(11)에 이러한 유로의 개폐 작동을 구현하는 EGR 밸브(14)가 설치되어 있다.

이때, 상기 EGR 밸브(14)를 통해 배기가스의 유로를 차단 또는 개방 가능하도록 EGR 밸브(14)에 제1공급라인(12) 및 제2공급라인(13)과, 이를 병합하는 EGR 라인(11)이 EGR 밸브(14)의 둘레면에 연결되어 개폐 제어되는 바, 상기 EGR 밸 브(14)의 둘레면에 대하여 120°간격으로 배치되어 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유로를 개폐하는 수단인 EGR 밸브(14)는 ECU의 작동신호에 의해 구동하는 솔레노이드밸브(14a)와, 상기 솔레노이드밸브(14a)와 연동하면서 상기 유로, 즉 제1공급라인(12) 및 제2공급라인(13)과, 이를 병합하는 EGR 라인(11)을 개폐하는 스풀밸브(14b)과, 상기 스풀밸브(14b)에 탄성력을 부여하는 탄성부재(14c)를 포함하여 구성되어 있다.

이러한 EGR 밸브(14)의 구성은 일반적인 EGR 밸브(14)와 동일한 구성으로 되어 있으며, EGR 밸브(14)가 ON 작동시에 3개의 유로가 연결되고, OFF시에 3개의 유로가 차단되는 기능은 그 구성이 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 그 기능은 변경되지 않게 된다.

따라서, 본 발명은 흡기 매니폴드(10)로 유입되는 배기가스의 맥동으로 인한 간섭 현상을 방지하게 되어 전부하 성능의 저하를 억제하게 됨으로써, 효과적으로 배기가스의 개별적인 공급을 구현할 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 의하면, 전부하 성능의 저하 없이 개별적인 배기가스의 유입 방식을 적용함으로써, 공연비 및 배기가스의 분배성 차이에 따른 연소 안정성 악화를 최소화하면서 저-중부하 조건에서 연비 향상과 노킹(knocking) 개선 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 흡기 매니폴드에 형성된 4개의 런너부에 배기가스가 유동하는 EGR 라인이 연결되는 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치에 있어서,

   배기가스가 엔진의 점화순서에 따라 서로 간섭되지 않으면서 교대로 유입되어 중복되지 않도록 설치되는 EGR 라인(11)과;

   상기 EGR 라인(11)을 통해 유입되는 배기가스가 각각 2라인으로 분기되어 서로 간섭되지 않는 배열로 이루어진 각각의 흡기 매니폴드(10)의 배기구에 분할, 연결된 제1 및 제2공급라인(12,13)과;

   상기 EGR 라인(11)과, 상기 제1 및 제2공급라인(12,13)의 유로를 개폐 제어하는 EGR 밸브(14)를 포함하며,

   상기 EGR 밸브(14)는 ECU의 작동신호에 의해 구동하는 솔레노이드밸브(14a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 EGR 밸브(14)는,

   상기 솔레노이드밸브(14a)와 연동하면서 제1 및 제2공급라인(12, 13)과 이를 병합하는 EGR 라인(11)을 개폐하는 스풀밸브(14b)와, 상기 스풀밸브(14b)에 탄성력을 부여하는 탄성부재(14c)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 EGR시스템의 배기가스 유입장치.

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