KR101273145B1 - Oil pressure type egr valve device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 EGR 밸브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 오일 제어 구동부와 연동하는 유압식 EGR 밸브 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an EGR valve device, and more particularly, to a hydraulic EGR valve device that interlocks with an oil control drive of a continuous variable valve timing device.
본 발명은, 밸브의 위치 제어를 하는 포텐셔미터, 상기 포텐셔미터의 하부에 구비되고, 내부에 피스톤이 수용되어 상하로 왕복 운동 가능하게 하며, 상기 피스톤의 하면과 맞닿는 리턴 스프링이 수용되고, 상부 일측에 EGR 측 제1 유관이 연결되고, 하부 일측에 EGR 측 제2 유관이 연결되는 피스톤 하우징, 상기 피스톤의 하면에 맞닿는 핀틀과, 상기 핀틀의 하단에 핀틀보다 작은 직경을 가지고 형성된 밸브 넥과, 상기 밸브 넥의 단부에 형성된 밸브 헤드로 구성되는 밸브 작동부 및 상기 피스톤 하우징 하부에 구비되고, 상부에 상기 밸브 작동부가 안착되도록 안쪽으로 단턱을 가진 중공 형태의 안착부가 형성되며, 상기 안착부에 상기 핀틀을 상하로 구동시키는데 밸브의 실링 및 윤활 작용을 하는 부쉬가 구비되고, 하면에 배기가스 흡입구가 형성되며, 일측 둘레면에 배기가스 배출구가 형성되는 밸브 하우징으로 구성되는 유압식 EGR 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is provided with a potentiometer for controlling the position of the valve, the lower portion of the potentiometer, the piston is accommodated therein to enable the reciprocating movement up and down, and the return spring which is in contact with the lower surface of the piston is accommodated, A piston housing having a side first oil pipe connected thereto and a lower one side thereof connected with an EGR side second oil pipe, a pintle contacting a lower surface of the piston, a valve neck formed at a lower end of the pintle having a diameter smaller than the pintle, and the valve neck. A valve actuating part consisting of a valve head formed at an end of the piston housing is provided under the piston housing, and a hollow seating part having a stepped inner side is formed in the upper part so that the valve actuating part is seated at an upper part thereof. A bush is provided to seal and lubricate the valve for driving the furnace, and an exhaust gas inlet is formed at a lower surface thereof. It characterized in that it comprises a hydraulic EGR valve consisting of a valve housing in which an exhaust gas outlet is formed on the side circumferential surface.
Description
본 발명은 EGR 밸브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연속 가변 밸브 타이밍(Continuously Variable Valve Timing : 이하, 간단하기 CVVT라고 함) 장치의 오일 제어 구동부와 연동하는 유압식 EGR 밸브 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an EGR valve device, and more particularly, to a hydraulic EGR valve device that interlocks with an oil control drive of a continuously variable valve timing device (hereinafter simply referred to as CVVT).
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.In recent years, research on automotive engines has been developed based on three main factors: fuel economy, environment, and safety. As the regulations on the exhaust gas of each country are strengthened in regard to the dual environmental problem, the research of the engine which effectively reduces the harmful exhaust gas and does not adversely affect fuel efficiency is important.
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.Among the automobile emissions in each country, the components that are regulated as harmful gases are carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides in gasoline vehicles. The nitrogen oxides cause abnormalities in the human respiratory tract and mucous membranes, especially irritating the mucous membranes of the eyes and the nose, causing pain, hurting the lungs, and may also cause smog.
이와 같은 질소산화물을 효과적으로 제어하기 위해, 배기가스 재순환(Exhaust Gas Re-circulation : 이하에서는 간단히 EGR이라고 부름)을 이용한 시 스템이 개발되어 있다.In order to effectively control such nitrogen oxides, a system using exhaust gas recirculation (hereinafter simply referred to as EGR) has been developed.
일반적으로, EGR 시스템은 배기가스를 추출하여 연소실로 공급하여 연소실로 들어가는 연료와 공기의 혼합가스의 양을 줄여, 연소시의 연소 온도를 낮춤으로써, 질소산화물을 줄이기 위한 것이다. In general, the EGR system extracts exhaust gas and supplies it to the combustion chamber to reduce the amount of mixed gas of fuel and air entering the combustion chamber, thereby lowering the combustion temperature during combustion, thereby reducing nitrogen oxides.
일반적인 EGR 시스템의 구성이 도 6에 간략하게 도시되어 있다.The configuration of a typical EGR system is briefly shown in FIG.
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.As shown in FIG. 6, a general EGR system is provided with an engine E, and an intake manifold IM and an exhaust manifold EM are connected to the engine E, respectively. Intake side EGR pipes P2 and exhaust side EGR pipes P1 are connected to portions where the intake manifold IM and the exhaust manifold EM join, respectively. An
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.The exhaust gas combusted from the combustion chamber of the engine E by the above configuration is exhausted to the outside through the exhaust manifold, and some of them move toward the exhaust side EGR pipe P1 when the EGR valve is opened. The exhaust gas thus moved is transferred to the EGR cooler C through the exhaust side EGR pipe P1, cooled by the EGR cooler C, and then again through the intake side EGR pipe P2 connected to the intake manifold. Conveyed to the intake manifold IM.
이와 같이 냉각된 배기 가스는 흡기의 일부와 치환되어 혼입됨으로써, 혼합기의 열용량이 증대되어 실린대 내 연소가스 온도 상승을 억제하며, 공기 과잉율을 낮추어 열 질소산화물 생성을 억제함으로써, 산화질소물의 발생량을 억제시키게 된 다.The exhaust gas cooled in this way is mixed with a part of the intake air to be mixed, thereby increasing the heat capacity of the mixer to suppress the rise of the temperature of the combustion gas in the cylinder, and reducing the excess air ratio to suppress the formation of thermal nitrogen oxides, thereby generating nitrogen oxides. Will be suppressed.
상기와 같은 구성의 EGR 시스템에 적용된 EGR 밸브(300)는 전자식 EGR 밸브로서, 코일의 전자기력을 이용하여 밸브를 개폐하는 방식의 밸브이다.The
이와 같은 전자식 EGR 밸브(300)의 일례가 도 7에 도시되어 있다. 도 7을 참조하여 종래의 전자식 EGR 밸브(300)의 구성을 간단히 설명한다.An example of such an
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 부쉬(355)를 통하여 장착되게 된다. Conventional
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 연통되어 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.In addition, the
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.The
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.In addition, in order to cool the exhaust gas discharged from the exhaust
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 있었다.The conventional electronic EGR valve configured as described above has a problem that the number of parts is high and expensive. In addition, since the conventional electronic EGR valve is attached to the vicinity of the engine head, there is a problem in considering the engine layout.
또한, 종래 전자식 EGR 밸브의 솔레노이드는 고온에서 기능이 제대로 발휘되지 않으므로 고온의 가스가 작동 유체인 EGR 장치에 별도의 단열 디스크가 필요하고, 이와 더불어 고온에서 솔레노이드의 기능을 발휘하기 위해 코일 권선수를 증가시킬 필요가 있으므로, 비용 상승의 원인이 된다. 이를 극복하기 위해 솔레노이드 대신 구동력이 상대적으로 큰 스텝 모터나 리니어 모터가 사용되는 경우도 있으나, 이 또한 비용이 상승한다는 문제점이 있었다.In addition, since the solenoid of the conventional electronic EGR valve does not function properly at a high temperature, a separate insulating disk is required for an EGR device in which a high temperature gas is a working fluid, and at the same time, a coil winding number is used to perform the solenoid function at a high temperature. Since it needs to increase, it becomes a cause of cost increase. In order to overcome this problem, a step motor or a linear motor with a relatively large driving force may be used instead of the solenoid, but this also has a problem in that the cost increases.
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.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an EGR valve using hydraulic pressure, and to operate the oil pressure driving portion of the CVVT apparatus.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 밸브의 위치 제어를 하는 포텐셔미터, 상기 포텐셔미터의 하부에 구비되고, 내부에 피스톤이 수용되어 상하로 왕복 운동 가능하게 하며, 상기 피스톤의 하면과 맞닿는 리턴 스프링이 수용되고, 상부 일측에 EGR 측 제1 유관이 연결되고, 하부 일측에 EGR 측 제2 유관이 연결되는 피스톤 하우징, 상기 피스톤의 하면에 맞닿는 핀틀과, 상기 핀틀의 하단에 핀틀보다 작은 직경을 가지고 형성된 밸브 넥과, 상기 밸브 넥의 단부에 형성된 밸브 헤드로 구성되는 밸브 작동부 및 상기 피스톤 하우징 하부에 구비되고, 상부에 상기 밸브 작동부가 안착되도록 안쪽으로 단턱을 가진 중공 형태의 안착부가 형성되며, 상기 안착부에 상기 핀틀을 상하로 구동시키는데 밸브의 실링 및 윤활 작용을 하는 부쉬가 구비되고, 하면에 배기가스 흡입구가 형성되며, 일측 둘레면에 배기가스 배출구가 형성되는 밸브 하우징으로 구성되는 유압식 EGR 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention to solve the above problems, a potentiometer for controlling the position of the valve, the lower portion of the potentiometer, the piston is accommodated therein to enable the reciprocating up and down, the return spring is in contact with the lower surface of the piston The piston housing is accommodated, the EGR side first oil pipe is connected to the upper one side, the EGR side second oil pipe is connected to the lower one side, the pintle is in contact with the lower surface of the piston, and has a smaller diameter than the pintle at the lower end of the pintle A valve operating portion comprising a valve neck formed, a valve head formed at an end of the valve neck, and a lower portion of the piston housing, and a hollow seating portion having a stepped inward so as to seat the valve operating portion thereon, A bush for sealing and lubricating the valve is provided to drive the pintle up and down in the seating portion. The exhaust gas inlet is formed on the surface, characterized in that it comprises a hydraulic EGR valve consisting of a valve housing which is formed on the one side peripheral surface exhaust gas outlet.
또한, CVVT측 제1 유관 및 CVVT측 제2 유관이 구비된 CVVT 장치, 일측에 오일 제어 액츄에이터가 구비되고, 상기 오일 제어 액츄에이터의 타측에 슬리브 밸브 가 구비되며, 상기 슬리브 밸브 내부에 스풀이 구비되고, 상기 스풀에서 상기 오일 제어 액츄에이터와 대향하는 쪽에 제어 스프링이 구비되며, 상기 슬리브 밸브의 일측 둘레면에 복수의 제1 오일 출입 구멍이 형성되고, 상기 슬리브 밸브의 타측 둘레면에 복수의 제2 오일 출입 구멍이 형성된 오일 제어 구동부, 상기 유압식 EGR 밸브의 피스톤 하우징에 형성된 EGR측 제1 유관이 연장되어 상기 복수의 제1 오일 출입 구멍 중 어느 하나의 일부와 연결되고, 상기 유압식 EGR 밸브의 피스톤 하우징에 형성된 EGR측 제2 유관이 연장되어 상기 복수의 제1 오일 출입 구멍 중 다른 하나의 일부와 연결되며, 상기 CVVT 장치의 CVVT측 제1 유관이 연장되어 상기 복수의 제1 오일 출입 구멍 중 어느 하나의 일부와 연결되고, 상기 CVVT 장치의 CVVT측 제2 유관이 연장되어 상기 복수의 제1 오일 출입 구멍 중 다른 하나의 일부와 연결되며, 상기 EGR측 제1 유관, EGR측 제2 유관, CVVT측 제1 유관 및 CVVT측 제2 유관의 도중에 구비되고, 일측에 유관 개폐 제어 액츄에이터가 구비되며, 상기 유관 개폐 제어 액츄에이터에 의해 작동하는 유관 개폐부가 구비되고, 상기 유관 개폐부의 타측에 제어 스프링이 구비되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a CVVT device having a CVVT side first oil pipe and a CVVT side second oil pipe, an oil control actuator is provided on one side, a sleeve valve is provided on the other side of the oil control actuator, and a spool is provided inside the sleeve valve. And a control spring on the side of the spool facing the oil control actuator, wherein a plurality of first oil inlets and holes are formed in one circumferential surface of the sleeve valve, and a plurality of second oils in the other circumferential surface of the sleeve valve. An oil control drive unit having an access hole and an EGR-side first oil pipe formed in the piston housing of the hydraulic EGR valve extend to be connected to any one of the plurality of first oil access holes, and to the piston housing of the hydraulic EGR valve. The formed EGR side second oil pipe is extended to connect with a part of the other one of the plurality of first oil access holes, and the CVVT The first oil pipe of the CVVT side of the teeth extends to be connected to a part of any one of the plurality of first oil access holes, and the second oil pipe of the CVVT side of the CVVT device extends to the other of the first oil access holes. It is connected to a part, is provided in the middle of the EGR side first oil pipe, the EGR side second oil pipe, the CVVT side first oil pipe and the CVVT side second oil pipe, and one side is provided with an oil pipe opening and closing control actuator, the oil pipe opening and closing control actuator It is characterized in that it comprises a solenoid valve which is provided by the oil pipe opening and closing portion operated by the control spring is provided on the other side of the oil pipe opening and closing portion.
또한, 상기 복수의 제1 오일 출입 구멍은 2개소에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The plurality of first oil inlets and holes may be formed at two positions.
또한, 상기 복수의 제2 오일 출입 구멍은 3개소에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The plurality of second oil inlets and outlets may be formed at three positions.
또한, 상기 복수의 제2 오일 출입 구멍 중 적어도 어느 하나는 오일 공급관과 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, at least one of the plurality of second oil access holes is characterized in that connected to the oil supply pipe.
또한, 상기 유관 개폐부는 EGR측 제1 유관과 CVVT측 제1 유관 및 EGR측 제2 유관과 CVVT측 제2 유관 사이에서 EGR측 유관 또는 CVVT측 유관을 선택적으로 개폐하도록 작동하는 것을 특징으로 한다.In addition, the oil pipe opening and closing part is operable to selectively open and close the EGR side milk pipe or CVVT side milk pipe between the EGR side first oil pipe and the CVVT side first oil pipe and the EGR side second oil pipe and the CVVT side second oil pipe.
본 발명에 의하면, 종래의 EGR 밸브에 비해 간단한 구성의 오일식 EGR 밸브를 구비할 수 있고, 이 오일식 EGR 밸브의 제어를 CVVT 장치에 사용되는 오일 구동 제어부에 의해 제어할 수 있어 비용면에서 우수한 효과가 있다.According to the present invention, an oil-type EGR valve having a simpler structure can be provided than a conventional EGR valve, and the oil-driven control unit used in the CVVT apparatus can be controlled by the oil-type EGR valve, and thus the cost-effective effect is excellent. have.
또한, 본 발명에 의한 EGR 밸브는 실린더 헤드 내에 장착됨으로써, 엔진의 레이아웃 측면에서도 우수한 효과가 있다. In addition, the EGR valve according to the present invention has an excellent effect in terms of the layout of the engine by being mounted in the cylinder head.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1은 RPM당 토크에 관해서 EGR 영역과 CVVT 영역을 나타낸 그래프로서, 가솔린 엔진의 운전 영역에서 EGR 영역과 CVVT 영역이 구분되어 있다는 것을 나타내고 있다. 또한, CVVT 장치가 최지각(reference position)에 있을 때 연소 안정성이 확보되어 EGR량을 증대하여 연비 향상을 극대화시킬 수 있으므로 EGR 사용시 CVVT는 최지각 상태인 것이 바람직하고, CVVT가 최지각 상태에 있을 때에는 CVVT 장치의 오일 제어 구동부는 어떠한 작동도 하지 않으므로, EGR 밸브 쪽으로 오일을 공급할 수 있다. First, FIG. 1 is a graph showing the EGR region and the CVVT region with respect to torque per RPM, which shows that the EGR region and the CVVT region are divided in the operating region of the gasoline engine. In addition, when the CVVT device is in the reference position, the combustion stability is secured, thereby increasing the amount of EGR to maximize fuel efficiency. Therefore, when using the EGR, the CVVT is preferably in the most perceptual state, and the CVVT is in the most perceptual state. At this time, the oil control drive of the CVVT device does not perform any operation, so it can supply oil to the EGR valve.
본 발명자들은 이와 같은 사실에 착안하여 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 를 발명하게 되었다.The inventors of the present invention have come to invent the hydraulic EGR valve according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치의 개략 구성도로서, EGR 작동시를 나타낸 개략 구성도이다. 2 is a schematic configuration diagram of a hydraulic EGR valve device according to the present invention, which is a schematic configuration diagram showing EGR operation.
먼저, 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치의 구성에 대해 설명한다.First, the structure of the hydraulic EGR valve apparatus which concerns on this invention is demonstrated.
도 2에서 우측에 도시한 것이 유압식 EGR 밸브(10)이고, 좌측 상단에 도시한 것이 CVVT 장치(50)이다. 좌측 하단에 도시한 것이 오일 제어 구동부(90)이고, 상기 유압식 EGR 밸브(10) 및 CVVT 장치(50)는 각각 EGR측 유관(12, 14) 및 CVVT측 유관(52, 54)로 연결되고, 이 EGR측 유관(12, 14) 및 CVVT측 유관(52, 54)의 도중에 솔레노이드 밸브(70)가 구비되어 있다.The right side in FIG. 2 is a
상기 유압식 EGR 밸브(10)는 포텐셔미터, 밸브 구동부, 하우징의 대략 3부분으로 구성되어 있다. 상부에 포텐셔미터(21)가 구비된다. 본 발명에 따른 포텐셔미터(21)는 종래의 전자식 EGR 밸브에서 이용되었던 포텐셔미터(21)와 동일한 것이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
상기 포텐셔미터(21)의 아래쪽에 피스톤 하우징(23)이 구비되고, 상기 피스톤 하우징(23)의 아래쪽에 밸브 하우징(20)이 구비된다. 상기 피스톤 하우징(23)은 원통형으로 형성되는 것이 바람직하고, 상부 일측에 EGR측 제1 유관(12)이 연결되며, 하부 일측에 EGR측 제2 유관(14)이 연결된다. 또, 상기 피스톤 하우징(23)의 내부에는 피스톤(22)이 수용되고, 이 피스톤(22)의 하면은 리턴 스프링(24)과 맞닿아 있다. 상기 피스톤(22)은 하면에 맞닿는, 즉 상기 리턴 스프링(24)의 안에 수용되는 핀들(35)이 구비되고, 이 핀틀(35)은 아래쪽으로 소정의 길이를 가진 원통형 의 부재인 것이 바람직하다. 또한, 상기 리턴 스프링(24)의 하단은 부쉬(25)의 상면과 맞닿아 있고, 이와 더불어 상기 핀틀(35)은 상기 부쉬(25) 내에 수용되어 핀틀이 상하로 이동가능하면서 실링 및 윤활 작용을 한다.The
이와 더하여, 후술하는 밸브 헤드의 상하 위치 제어를 위해, 상기 피스톤 하우징(23)의 내벽면 소정 위치에 스토퍼(29)를 구비할 수 있다. 이 스토퍼(29)의 기능은 후술하기로 한다.In addition, a
상기 핀틀(35)의 하단부에는 핀틀(35)의 직경보다 작게 형성되고 아래쪽으로 연장된 밸브 넥(33)이 형성되고, 이 밸브 넥(33)의 단부에는 밸브 헤드(31)가 형성된다. 밸브 헤드(31)의 형상은 도 2에 도시한 것으로 한정하지 않고, 후술하는 배기가스 흡입구(41)와 배기가스 배출구(42) 사이를 개폐할 수 있는 형상이면 어떠한 것으로 하여도 상관없다.The lower end of the
상술한 바와 같이 구성된 피스톤 하우징(23)의 아래쪽에 밸브 하우징(20)이 구비된다. 밸브 하우징(20)의 상부에는 상기와 같이 구성된 피스톤 하우징(20) 내의 부쉬(25)를 포함한 밸브 구동부가 안착되도록 단턱(28)을 가진 중공 형태의 안착부(27)가 형성된다. 또, 상기 밸브 하우징(20)의 하면에는 배기가스 흡입구(41)가 형성되고, 일측 둘레면에 배기가스 배출구(42)가 형성된다. 상기 배기가스 흡입구(41) 및 배기가스 배출구(42)는 상기 밸브 헤드(31)에 의해 개폐되도록 형성된다. 도 2에서는 밸브 헤드(31)의 형상에 상응하도록 배기가스 흡입구(41) 및 배기가스 배출구(42) 사이에 소정 크기의 격벽이 형성되어 있으나, 이와 같은 형상으로 한정되는 것은 아니다.The
이와 같이 형성된 밸브 하우징(20)은, 밸브 구동부의 부쉬(25)와 밸브 하우징(20)의 안착부(27)를 통하여 상기 포텐셔미터(21) 및 피스톤 하우징(23)이 밸브 하우징(20)에 장착되어 유압식 EGR 밸브가 구성된다.In the
다음으로, 오일 제어 구동부(90)에 대해서 설명한다.Next, the oil
오일 제어 구동부(90)는 일측에 오일 제어 액츄에이터(95)가 구비되고, 이 오일 제어 액츄에이터(95)의 타측에는 슬리브 밸브(92)가 구비된다. 슬리브 밸브(92)의 둘레면에는 오일이 드나들 수 있는 구멍이 형성되는데, 도 2에서는 상부에 2개의 오일 구멍이 형성되고, 하부에 3개의 오일 구멍이 형성된 것을 도시하고 있으나, 이는 엔진의 사양이나 다른 요구 조건 등에 의해서 변경될 수 있다.The
본 발명에서 예시하는 상부의 2개의 오일 구멍을 제1 오일 출입 구멍(97)이라 하고, 하부의 3개의 오일 구멍을 제2 오일 출입 구멍(99)이라 한다.The upper two oil holes illustrated in the present invention are called first oil inlet holes 97, and the lower three oil holes are called second oil inlet holes 99.
또, 상기 슬리브 밸브(92) 내부에는 상기 오일 제어 액츄에이터(95)에 의해 구동되는 스풀(96)이 구비되고, 상기 오일 제어 액츄에이터(95)와 대향하는 쪽에 제어 스프링(94)이 구비된다. In addition, the
이와 같이 구성된 오일 제어 구동부(90)는 기본적으로 종래 CVVT 장치의 오일 제어 구동부와 작동 원리 및 그 구성은 대략 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the oil
상술한 유압식 EGR 밸브(10), CVVT 장치(50)는 각각 EGR측 유관 및 CVVT측 유관을 통하여 상기 오일 제어 구동부(90)에 연결된다.The
상기 유압식 EGR 밸브(10)의 피스톤 하우징(23)의 상부 일측에 연결된 EGR측 제1 유관(12)은 계속 연장하여 상기 오일 제어 구동부(90)의 슬리브 밸브(92) 상부에 형성된 제1 오일 출입 구멍(97) 중 어느 하나의 일부에 연결된다. 또, CVVT 장치에 연결된 CVVT측 제1 유관(52)도 계속 연장하여 상기 오일 제어 구동부(90)의 슬리브 밸브(92) 상부에 형성된 제1 오일 출입 구멍(97) 중 어느 하나의 일부에 연결되는데, 이때, 상기 EGR측 제1 유관(12)과 상기 CVVT측 제1 유관(52)은 같은 제1 오일 출입 구멍(97)에 연결된다. 다음으로, 상기 유압식 EGR 밸브(10)의 피스톤 하우징(23)의 하부 일측에 연결된 EGR측 제2 유관(14)은 계속 연장하여 상기 오일 제어 구동부(90)의 슬리브 밸브(92) 상부에 형성된 제1 오일 출입 구멍(97) 중 다른 하나의 일부에 연결된다. 또, CVVT 장치에 연결된 CVVT측 제2 유관(54)도 계속 연장하여 상기 오일 제어 구동부(90)의 슬리브 밸브(92) 상부에 형성된 제1 오일 출입 구멍(97) 중 다른 하나의 일부에 연결되는데, 이때, 상기 EGR측 제2 유관(14)과 상기 CVVT측 제2 유관(54)은 같은 제1 오일 출입 구멍(97)에 연결된다. 도 2에서는 EGR측 제1 유관(12)과 CVVT측 제1 유관(52)은 좌측의 제1 오일 출입 구멍(97)에 연결되어 있고, EGR측 제2 유관(14)과 CVVT측 제2 유관(54)은 우측의 제1 오일 출입 구멍(97)에 연결되어 있다. The
상기한 바와 같이, 연결된 EGR측 제1 유관(12), EGR측 제2 유관(14), CVVT측 제1 유관(52) 및 CVVT측 제2 유관(54)의 도중에는 솔레노이드 밸브(70)가 구비된다.As mentioned above, the
솔레노이드 밸브(70)는 일측에 유관 개폐 액츄에이터(75)가 구비되고, 이 유관 개폐 액유체이터(75)에 의해 구동되는 유관 개폐부(72)가 구비되며, 타측에는 제어 스프링(74)이 구비된다. 상기 유관 개폐부(72)는 EGR측 제1 유관(12)과 CVVT측 제1 유관(52) 및 EGR측 제2 유관(14)과 CVVT측 제2 유관(54) 사이에서 선택적으로 유관을 통하게 하는 것으로, 도 2에서는 횡방향으로 이동하여 유관을 개폐하는 구성으로 도시되어 있으나, 이와 같은 구성으로 한정하지 않고, EGR측과 CVVT측 유관을 선택적으로 개폐할 수 있는 구성의 것이면 어떠한 것으로 하여도 상관없다.The
한편, 상기 오일 제어 구동부(90)의 슬리브 밸브(92)의 하부에 형성된 제2 오일 출입 구멍(99) 중 어느 하나는 오일 갤러리(도시 생략)으로부터 오일을 공급하는 오일 공급관(98)이 연결된다. 도 2에서는 중간에 위치한 제2 오일 출입 구멍(99)에 오일 공급관(98)이 연결되어 있으나, 이는 스풀(96) 및 슬리브 밸브(92)의 형상이나 사양에 따라 변경될 수 있다.On the other hand, any one of the second
상기와 같이 구비된 유압식 EGR 밸브 장치의 작동에 대해서 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.The operation of the hydraulic EGR valve device provided as above will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치가 EGR 작동시의 상태를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치가 CVVT 작동시의 상태를 나타낸 것이다. Figure 2 shows a state of the hydraulic EGR valve device according to the present invention when the EGR operation, Figure 3 shows a state of the hydraulic EGR valve device according to the present invention when the CVVT operation.
주행 중 EGR 작동이 요구될 때, 차량의 제어 신호에 의해 솔레노이드 밸브(70)가 CVVT측 유관을 닫고, EGR측 유관을 개방한다. 이때, 솔레노이드 밸브(70)는 유관 개폐부(72)를 도 2에서 좌측으로 이동시켜, CVVT측 제1 유관(52) 및 CVVT측 제2 유관(54)을 닫는다. 그런 다음 오일 제어 구동부(90)는 오일 갤러리(도시 생략)로부터 오일 공급관(98)을 통하여 오일을 공급받아 스풀(96)을 거친 뒤, EGR 측 제1 유관(12)을 통하여 유압식 EGR 밸브(10)의 피스톤 하우징(23) 내로 유입된다. 유입된 오일은 피스톤(22)을 아래로 눌러 내려, 밸브 헤드(31)를 아래로 이동시켜 배기가스 흡입구(41) 및 배기가스 배출구(42) 사이를 연통시킨다. 그러면, 배기 다기관(도시 생략)에서부터 온 배기가스가 이 유압식 EGR 밸브(10)의 배기가스 흡입구(41)로 유입되어 배기가스 배출구(42)를 거쳐, 엔진의 흡기 다기관(도시 생략)으로 들어가게 된다. 한편, 피스톤(22)을 눌러내린 후의 오일은 피스톤 하우징(23)의 하부 일측에 형성된 EGR측 제2 유관(14)을 통하여 이동하여, 다시 오일 제어 구동부(90)로 들어가서, 스풀(96)을 거친 뒤 제2 오일 출입 구멍(99)(도 2에서 가장 오른쪽 오일 출입 구멍)을 통하여 오일 갤러리(도시 생략)으로 회수된다. 이와 같이 함으로써, EGR 작동이 완수된다.When the EGR operation is required while driving, the
다음으로 CVVT 작동에 대해 설명한다. CVVT 작동시에는 솔레노이드 밸브(70)의 유관 개폐부(72)가 오른쪽으로 이동하여 EGR측 제1 유관(12) 및 EGR측 제2 유관(14)을 닫은 뒤, 상술한 오일 제어 구동부(90)의 작동으로 오일을 CVVT측 제1 유관(52)을 통하여 CVVT측에 공급한다. CVVT 작동을 완료한 오일은 CVVT측 제2 유관(54)을 통하여 다시 오일 제어 구동(90)로 들어가서 상술한 EGR 작동시와 마찬가지로, 오일은 제2 오일 출입 구멍(99)을 통하여 오일 갤러리(도시 생략)로 회수된다. 이와 같이 함으로써, CVVT 작동이 완수된다.Next, the operation of CVVT is explained. In the CVVT operation, the oil pipe opening / closing
도 4는 유압식 EGR 밸브를 신속히 닫기 위해 강제 밸브 닫음을 행할 때의 상태를 나타낸 것이다. EGR 밸브가 열릴 때의 속도는 닫고자 할 때보다 상대적으로 늦게 열려도 상관이 없으나, 엔진의 연소안정성을 위해 EGR 밸브는 신속히 닫혀야 한다. 급가감속을 행할 때 엔진에 공급되는 공기량을 신속하게 예측하기 힘드므로 이때는 EGR 밸브를 신속하게 닫아야 할 필요가 있다. 이와 같은 경우에는, 오일 제어 구동부(90)의 스풀(96)을 오른쪽을 이동시켜 제1 오일 출입 구멍(97)을 다른 것으로 선택(도 4에서는 오른쪽의 것을 선택)하게 하여, 도 4에서 화살표로 나타낸 경로로 오일이 흐르도록 한다. 오일 공급관(98)으로부터 공급된 오일은 스풀(96)을 거쳐 오른쪽 제1 오일 출입 구멍(97)을 통하여 EGR측 제2 유관(14)으로 유입된다. 오일은 이 EGR측 제2 유관(14)을 통하여 이동한 뒤, 피스통 하우징(23)의 하부 일측으로 유입되어 피스톤(22)을 밀어 올리게 되어, 밸브 헤드(31)가 신속히 배기가스 흡입구(41)와 배기가스 배출구(42) 사이를 폐쇄시킨다. 한편, 피스톤을 밀어 올린 오일은 피스톤 하우징(23)의 상부 일측에 연결된 EGR측 제1 유관(12)을 통하여 이동하여 오일 제어 구동부(90)의 좌측 제1 오일 출입 구멍(97)을 유입된 후, 가장 좌측 제2 오일 출입 구멍(99)을 통하여 오일 갤러리(도시 생략)로 회수된다. 4 shows a state when a forced valve close is performed to close the hydraulic EGR valve quickly. The speed at which the EGR valve opens may be relatively slower than when it is closed, but the EGR valve should close quickly for engine combustion stability. Since it is difficult to quickly predict the amount of air supplied to the engine when the rapid deceleration is performed, it is necessary to close the EGR valve quickly. In such a case, the
도 5에는 상술한 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치의 작동 로직을 나타내는 플로우챠트가 도시되어 있다.Figure 5 shows a flow chart showing the operating logic of the hydraulic EGR valve device according to the invention described above.
도 5에 도시된 바와 같이, EGR 영역인지 아닌지를 판단한 후, EGR 영역으로 판단되면, CVVT 장치는 최지각 상태로 고정되고, EGR측으로 오일 공급 작동을 함과 동시에 CVVT측으로 오일 공급 작동은 차단하여, EGR 밸브를 작동시킨다. 한편, EGR 영역이 아니라고 판단되면, CVVT측으로 오일 공급 작동을 함과 동시에, EGR측으로 오일 공급 작동은 차단하여, CVVT 장치를 작동시킨다.As shown in FIG. 5, after determining whether or not it is an EGR area, if it is determined that the EGR area, the CVVT device is fixed to the most perceptual state, and the oil supply operation to the CVVT side is blocked while the oil supply operation is performed to the EGR side, Activate the EGR valve. On the other hand, if it is judged that it is not the EGR area, the oil supply operation is performed to the CVVT side, and the oil supply operation is interrupted to the EGR side to operate the CVVT apparatus.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치에 의하면, 종래 전 자식 EGR 밸브에 비해 간단한 구조로 비용을 절감할 수 있고, 구동원이 유압이므로, 종래 솔레노이드에 의한 구동력보다 큰 구동력을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 적용되는 유압식 EGR 밸브는 종래 열에 약한 전자식 솔레노이드를 사용하지 않기 때문에 단열을 위한 별도의 장치가 필요 없고, 간단한 유압식으로 구성됨으로써, 엔진의 레이아웃 측면에서도 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the hydraulic EGR valve device according to the present invention, it is possible to reduce the cost with a simple structure compared to the conventional child EGR valve, and because the drive source is hydraulic pressure, it is possible to obtain a driving force larger than the driving force by the conventional solenoid. . In addition, the hydraulic EGR valve to be applied to the present invention does not require an electric solenoid, which is weak in conventional heat, and does not require a separate device for thermal insulation.
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. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and those skilled in the art are appropriately within the scope described in the claims of the present invention. Changes will be possible.
도 1은 RPM당 토크에 관해서 EGR 영역과 CVVT 영역을 나타낸 그래프.1 is a graph showing an EGR region and a CVVT region with respect to torque per RPM.
도 2은 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치의 개략 구성도로서, EGR 작동시를 나타낸 개략 구성도.Figure 2 is a schematic configuration diagram of a hydraulic EGR valve device according to the present invention, a schematic configuration diagram showing the EGR operation.
도 3은 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치의 CVVT 작동시를 나타낸 개략 구성도.Figure 3 is a schematic diagram showing the operation of the CVVT of the hydraulic EGR valve device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치의 강제 밸브 닫음을 행할 때의 개략 구성도.4 is a schematic configuration diagram of a forced valve closing of a hydraulic EGR valve device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 유압식 EGR 밸브 장치의 작동 플로우챠트.5 is an operational flowchart of a hydraulic EGR valve device according to the present invention.
도 6는 종래의 EGR 장치의 개략 구성도.6 is a schematic configuration diagram of a conventional EGR device.
도 7은 도 6의 종래 EGR 장치에 적용된 전자식 EGR 밸브의 단면도.7 is a cross-sectional view of the electronic EGR valve applied to the conventional EGR device of FIG.
<부호의 설명><Code description>
10 : 유압식 EGR 밸브 12 : EGR측 제1 유관10: hydraulic EGR valve 12: EGR side first oil pipe
14 : EGR측 제2 유관 20 : 밸브 하우징14 EGR side 2nd oil pipe 20: valve housing
21 : 포텐셔미터 22 : 피스톤21: potentiometer 22: piston
23 : 피스톤 하우징 24 : 리턴 스프링23: piston housing 24: return spring
25 : 부쉬 27 : 안착부25: bush 27: seating part
28 : 단턱 29 : 스토퍼28: step 29: stopper
31 : 밸브 헤드 33 : 밸브 넥31: valve head 33: valve neck
35 : 핀틀 41 : 배기가스 흡입구35: pintle 41: exhaust gas inlet
42 : 배기가스 배출구 50 : CVVT 장치42
52 : CVVT측 제1 유관 54 : CVVT측 제2 유관52: CVVT side first oil pipe 54: CVVT side second oil pipe
70 : 솔레노이드 밸브 72 : 유관 개폐부70: solenoid valve 72: oil pipe opening and closing
74 : 제어 스프링 75 : 유관 개폐 제어 액츄에이터74: control spring 75: pipe open and close control actuator
90 : 오일 제어 구동부 92 : 슬리브 밸브90: oil control drive 92: sleeve valve
94 : 제어 스프링 95 : 오일 제어 액츄에이터94: control spring 95: oil control actuator
96 : 스풀 97 : 제1 오일 출입 구멍96: spool 97: first oil access hole
98 : 오일 공급관 99 : 제2 오일 출입 구멍98: oil supply pipe 99: second oil access hole
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