KR101336759B1 - 차량용 배기가스 재순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 배기가스 재순환장치에 관한 것으로서, 특히 엔진의 배기매니폴드를 통해 배출되는 배기가스를 흡기계로 순환시키는 순환관과, 상기 순환관의 내부에 수용된 구동축과, 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스의 흡기계로의 유입을 개폐시키는 제어밸브를 포함하고, 상기 제어밸브는 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 배기가스가 유입되는 제1홀부가 형성된 제1부재와, 상기 제1홀부에 대응하여 연통되도록 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스 유동을 개폐하도록 제2홀부가 형성된 제2부재가 구비됨으로써, 배기가스 순환량을 증대시키고 제어밸브의 반응시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.

순환관, 구동축, 제어밸브, 제1,2부재

Description

차량용 배기가스 재순환장치{Apparatus of exhaust gas recirculation for a vehicle}

본 발명은 차량용 배기가스 재순환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제어밸브는 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 배기가스가 유입되는 제1홀부가 형성된 제1부재와, 상기 제1홀부에 대응하여 연통되게 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스 유동을 개폐하도록 제2홀부가 형성된 제2부재가 구비됨으로써, 배기가스 순환량을 증대시키고 제어밸브의 반응시간을 줄일 수 있는 차량용 배기가스 재순환장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 배기계는 엔진의 연소실에서 연소된 배기가스를 외부로 배출시키기 위해, 배기 매니폴드, 배기 파이프, 촉매 컨버터 및 사일런서를 구비하여 이루어진다.

이러한 배기계에 있어서, 연소실에서 배출되는 배기가스는 인체에 무해한 수 증기(H2O), 질소(N2), 이산화탄소(CO2) 등도 있으나, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 유독성 물질도 포함되어 있다.

여기서, 유독성 물질인 NOx를 줄이기 위한 것으로, 종래에는 흡기계로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소시 최소 온도를 낮추어주는 배기가스 재순환장치가 공지되어 있다.

이러한 자동차 엔진의 배기가스 재순환장치는 엔진의 연소실로부터 배출된 배기가스 중의 일부(혼합기의 약 15%정도까지)를 배기 매니폴드에서 끌어내, 흡기의 부압에 의해 개방되는 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, 이하 EGR이라함)밸브를 통해 흡기 매니폴드로 보내, 연료와 공기의 혼합기와 혼합시켜 연소실로 유입되게 한다.

이렇게 배기가스를 재순환시키면 새 혼합기의 충진율은 낮아지는 결과가 초래된다.

또한, 상기 재공급된 배기가스에는 질소에 비해 열용량이 큰 이산화탄소가 많이 함유되어, 즉 재공급된 배기가스는 더 이상 연소작용을 할 수 없기 때문에, 동력행정시의 연소온도가 낮아지게 된다.

이렇게 연소온도가 낮아지면 배기가스 중의 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 양은 동일하지만, 질소산화물의 양은 현저하게 감소되어 NOx의 저감대책에 큰 효과가 있다.

이러한 배기가스 재순환장치로는 상술한 부압식과 전자제어식이 있으며, 부압식은 재순환율이 5∼10%로 소량인 시스템에 주로 사용되며, 그 이상을 재순환시 킬 경우에는 대부분 전자제어방식이 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 배기가스 재순환장치의 EGR밸브(1)를 나타내는 도이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 차량용 배기가스 재순환장치는 엔진의 배기매니폴드(미도시)를 통해 배출되는 배기가스가 흡기계로 순환하는 순환관(미도시)과, 상기 순환관의 내부에 수용된 구동축(2)과, 상기 구동축(2)에 결합되어 상기 구동축(2)의 회동에 따라 상기 배기가스의 흡기계로의 유입을 개폐시키는 제어밸브(3)로 구성된다.

그러나, 종래 기술에 따른 차량용 배기가스 재순환장치는 단순히 제어밸브의 개폐동작만을 수행하기 때문에 배기가스의 고유량에 대하여 배기가스 유량조절 및 제어밸브의 반응동작에 있어 취약한 문제점이 있다.

본원 발명은 배기가스 순환량을 증대시키고 제어밸브의 반응시간을 줄일 수 있는 이점이 있는 차량용 배기가스 재순환장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 차량용 배기가스 재순환장치는 엔진의 배기매니폴드를 통해 배출되는 배기가스를 흡기계로 순환시키는 순환관과, 상기 순환관의 내부에 수용된 구동축과, 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스의 흡기계로의 유입을 개폐시키는 제어밸브를 포함하고, 상기 제어밸브는 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 배기가스가 유입되는 제1홀부가 형성된 제1부재와, 상기 제1홀부에 대응하여 연통되도록 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스 유동을 개폐하도록 제2홀부가 형성된 제2부재가 구비된다.

또한, 상기 제1홀부는 상기 제1부재의 중심에 대하여 원주방향으로 소정간격 이격되어 다수의 홀이 형성되고, 상기 제2부재에 형성된 제2홀부는 상기 구동축의 회동에 따라 상기 제1부재에 형성된 제1홀부가 개폐되도록 상기 제1홀부에 대응하여 소정간격 이격된 다수의 홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2부재는 상기 제1부재와 접하여 상기 제2부재의 중심에 대하여 회전운동하고, 상기 제2부재의 회전운동시 상기 제1부재와의 마찰을 감소시키기 위 하여 상기 제2부재에 형성된 홀의 외주면을 따라 돌출부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1부재와 제2부재는 초기 응답시간을 최소화하기 위하여 상기 제1홀부와 제2홀부사이에 탄성부재가 결합될 수 있다.

본원 발명에 따른 차량용 배기가스 재순환장치는 배기가스 순환량을 증대시키고 제어밸브의 반응시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 엔진의 배기매니폴드를 통해 배출되는 배기가스를 흡기계로 순환시키는 순환관과, 상기 순환관의 내부에 수용된 구동축과, 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스의 흡기계로의 유입을 개폐시키는 제어밸브를 포함하고, 상기 제어밸브는 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 배기가스가 유입되는 제1홀부가 형성된 제1부재와, 상기 제1홀부에 대응하여 연통되도록 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스 유동을 개폐하도록 제2홀부가 형성된 제2부재가 구비된 차량용 배기가스 재순환장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 제1부재를 나타내는 도이고, 도 3은 본 발명에 따른 제2부재를 나타내는 도이고, 도 4는 본 발명에 따른 제1부재와 제2부재의 결합상태를 나타내는 도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 제2부재에 형성된 돌출부를 나타내는 측단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 제2부재에 형성된 돌출부를 나타내는 배면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제1부재와 제2부재 사이의 탄성부재가 결합된 상태를 나타내는 도이다.

도 2 내지 도 6에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 배기가스 재순환장치는 엔진의 배기매니폴드(미도시)를 통해 배출되는 배기가스를 흡기계로 순환시키는 순환관(미도시)과, 상기 순환관의 내부에 수용된 구동축(미도시)과, 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스의 흡기계로의 유입을 개폐시키는 제어밸브(10)를 포함하여 구성되고, 상기 제어밸브(10)는 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 배기가스가 유입되는 제1홀부(25)가 형성된 제1부재(20)와, 상기 제1홀부(25)에 대응하여 연통되도록 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스 유동을 개폐하도록 제2홀부(35)가 형성된 제2부재(30)가 구비된다. 그리고, 상기 제2부재(30)는 베벨기어 또는 워엄기어 등 과 결합하여 상기 순환관의 내부에서 회전되게 구성될 수 있다.

상기와 같이 상기 제어밸브(10)를 제1부재(20)와 제2부재(30)로 구성하고, 동적으로 구동되는 제2부재(20)에 의하여 배기가스 순환량을 증대시키고 제어밸브(10)의 반응시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.

상기 제1홀부(25)는 상기 제1부재(20)의 중심에 대하여 원주방향으로 소정간격 이격되어 다수의 홀이 중심에 대하여 방사방향으로 형성된다. 그리고, 상기 제2부재(30)에 형성된 제2홀부(35)는 상기 구동축의 회동에 따라 상기 제1부재(20)에 형성된 제1홀부(25)가 개폐되도록 상기 제1홀부(25)에 대응하여 소정간격 이격된 다수의 홀이 중심에 대하여 방사방향으로 형성된다.

이와 같이, 상기 제2홀부(35)에 의해 상기 제1홀부(25)가 개폐되는데 이와 같이 형성된 경우에 배기가스의 유동량을 더 증대시킬 수 있다. 또한 직선운동을 제거함으로 인하여 신속하고 정확한 반응시간을 만족시킬 수 있다.

상기 제2부재(30)는 상기 제1부재(20)와 접하여 상기 제2부재(30)의 중심에 대하여 회전운동하고, 상기 제2부재(30)의 회전운동 시 상기 제1부재(20)와의 마찰을 감소시키기 위하여 상기 제2부재(30)에 형성된 홀의 외주면을 따라 돌출부(40)가 형성될 수 있다. 상기 돌출부(40)는 상기 제2부재(30)의 원활하게 회전운동 할 수 있도록 해준다.

상기 제1부재(20)와 제2부재(30)는 초기 응답시간을 최소화하기 위하여 상기 제1홀부(25)와 제2홀부(35)사이에 탄성부재(50)가 결합될 수 있다. 상기 탄성부재(50)는 고정된 상기 제1부재(20)에 일측이 고정되고, 타측이 회전하는 상기 제2부재(30)에 결합된다. 상기 탄성부재(50)는 코일스프링으로 구성될 수 있다.

이와 같은 탄성부재(50)로 인하여 상기 제어밸브(10)의 초기 반응시간을 최 소화 할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 배기가스 재순환장치의 동작을을 설명하면 다음과 같다.

제어밸브(10)는 배기가스가 유입되는 제1홀부(25)가 형성된 제1부재(20)와, 상기 제1홀부(25)에 대응하여 연통되게 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스 유동을 개폐하도록 제2홀부(35)가 형성된 제2부재(30)가 구비된다.

상기 제2부재(30)에 형성된 제2홀부(35)는 상기 구동축의 회동에 따라 상기 제1부재(20)에 형성된 제1홀부(25)가 개폐되도록 상기 제1홀부(25)에 대응하여 소정간격 이격된 다수의 홀이 중심에 대하여 방사방향으로 형성된다.

그리고, 상기 제2부재(30)에 형성된 홀의 외주면을 따라 돌출부(40)가 형성되어 제2부재(30)의 회전운동을 원활하게 한다.

또한, 상기 제1부재(20)와 제2부재(30)는 초기 응답시간을 최소화하기 위하여 상기 제1홀부(25)와 제2홀부(35)사이에 탄성부재(50)가 결합될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 배기가스 재순환장치의 EGR밸브를 나타내는 도,

도 2는 본 발명에 따른 제1부재를 나타내는 도,

도 3은 본 발명에 따른 제2부재를 나타내는 도,

도 4는 본 발명에 따른 제1부재와 제2부재의 결합상태를 나타내는 도,

도 5a는 본 발명에 따른 제2부재에 형성된 돌출부를 나타내는 측단면도,

도 5b는 본 발명에 따른 제2부재에 형성된 돌출부를 나타내는 배면도,

도 6은 본 발명에 따른 제1부재와 제2부재 사이의 탄성부재가 결합된 상태를 나타내는 도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 제어밸브 20: 제1부재

25: 제1홀부 30: 제2부재

35: 제2홀부 40: 돌출부

50: 탄성부재

Claims (4)

1. 엔진의 배기매니폴드를 통해 배출되는 배기가스를 흡기계로 순환시키는 순환관과;

   상기 순환관의 내부에 수용된 구동축과;

   상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스의 흡기계로의 유입을 개폐시키는 제어밸브를 포함하고,

   상기 제어밸브는 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 배기가스가 유입되는 제1홀부가 형성된 제1부재와, 상기 제1홀부에 대응하여 연통되도록 상기 순환관의 축방향에 대하여 수직하게 내재되고 상기 구동축의 회동에 따라 상기 배기가스 유동을 개폐하도록 제2홀부가 형성된 제2부재가 구비된 차량용 배기가스 재순환장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1홀부는 상기 제1부재의 중심에 대하여 원주방향으로 소정간격 이격되어 다수의 홀이 형성되고, 상기 제2부재에 형성된 제2홀부는 상기 구동축의 회동에 따라 상기 제1부재에 형성된 제1홀부가 개폐되도록 상기 제1홀부에 대응하여 소정간격 이격된 다수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스의 재순환장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2부재는 상기 제1부재와 접하여 상기 제2부재의 중심에 대하여 회전운동하고, 상기 제2부재의 회전운동시 상기 제1부재와의 마찰을 감소시키기 위하여 상기 제2부재에 형성된 홀의 외주면을 따라 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 재순환장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1부재와 제2부재는 초기 응답시간을 최소화하기 위하여 상기 제1홀부와 제2홀부사이에 탄성부재가 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 배기가스 재순환장치.

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