KR101338272B1

KR101338272B1 - 차량용 egr 밸브

Info

Publication number: KR101338272B1
Application number: KR20130126361A
Authority: KR
Inventors: 정기호; 구정석; 이명재
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2013-12-09
Also published as: US9651001B2; EP2865880B1; EP2865880A1; US20150107565A1; JP5994200B2; JP2015081599A

Abstract

본 발명은 차량용 EGR밸브에 관한 것으로서, EGR 유로를 따라 엔진으로 유입되는 배기가스의 유량 조절 및 이와 연계된 외부의 신기의 유량 조절이 간편하고 효율적으로 이루어질 수 있는 차량용 EGR밸브에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 신기 유로와; 상기 신기 유로와 연결되는 EGR 유로와; 상기 EGR유로를 개폐하면서 그 개폐상태에 따라서 상기 신기 유로 중 일부를 선택적으로 막을 수 있도록 마련되는 밸브 유닛을 포함하되, 상기 밸브 유닛은 상기 EGR 유로를 개폐하는 제1밸브와; 상기 제1밸브의 일측에 마련되고, 상기 제1밸브와 다른 배치각도를 갖도록 마련되는 제2밸브를 포함하되, 상기 제2밸브는 상기 제1밸브와 같이 움직이면서 선택적으로 신기 유로 내의 신기의 유동 흐름에 간섭하거나 간섭하지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브를 제공한다.

Description

차량용 EGR 밸브{An EGR valve for a vechicle}

본 발명은 차량용 EGR밸브에 관한 것으로서, EGR 유로를 따라 엔진으로 유입되는 배기가스의 유량 조절 및 이와 연계된 외부의 신기의 유량 조절이 간편하고 효율적으로 이루어질 수 있는 차량용 EGR밸브에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 설치된 엔진에서 배기되는 배기가스에서 발생되는 질소산화물(NOx)의 생성을 억제하기 위하여 현재 가장 많이 사용하고 있는 방법은 냉각된 배기가스의 일부를 혼합기에 더하여 실린더 내로 흡입시키는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브를 사용하고 있다.

EGR밸브의 구성을 보면, 한국 공개 특허 2010-107494에서 개시된 바와 같이, 외부의 신기(fresh air)가 유입되는 신기 유로와, 엔진에서 배출된 배기가스가 리턴되어 다시 엔진으로 재유입되도록 안내하는 EGR유로를 포함한다.

여기서, 신기 유로에는 신기 조절 밸브가 마련되고, EGR유로에는 EGR 조절 밸브가 마련된다.

상기 EGR 조절밸브와 신기 조절밸브는 각각 따로 움직이는 것이 아니라 기어와 같은 동력전달 수단 및 이와 연결되는 액츄에이터에 의하여 상호 연계되는 구성을 취한다.

위 종래 기술에 의하면, EGR 밸브가 완전히 폐쇄되는 경우에는 신기 조절 밸브가 그 신기의 유동방향에 평행하게 배치되어, 신기의 유입에 대해서 장애가 되는 것을 최소화 하여 신기가 그 최대 유입량을 유지하면서 엔진으로 유입될 수 있다.

그리고, 배기가스가 엔진으로 재유입되도록 EGR밸브가 일정량까지 개방되면, 동시에 상기 신기 조절 밸브가 움직이면서 신기 유로의 단면 면적을 일정 부분 가로 막도록 하여 시간당 유입되는 신기의 양을 줄이는 역할을 한다.

그리고, EGR 밸브가 완전히 개방되면 신기 조절 밸브의 폐쇄 상태가 최대화 됨으로써 엔진으로 유입되는 신기의 양을 더 감소시키는 역할을 수행한다.

이와 같은 종래 기술에 있어서, 상기 신기 조절 밸브 및 EGR 조절 밸브 간의 연결 동작은 기어나 캠과 같은 동력전달 수단에 의하여 간접적으로 수행되는데, 이와 같은 기어나 캠과 같은 동력 전달 수단의 파손이 있는 경우, EGR 밸브와 신기 조절 밸브 간의 연계 동작이 원활하게 이루어질 수 없어서, 신기 또는 EGR 밸브의 유량 조절이 어려워질 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 재유입되는 배기가스와 신기 간의 유량 조절 및 배분이 보다 용이하고 효율적으로 이루어질 수 있는 차량용 EGR 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 신기 유로와; 상기 신기 유로와 연결되는 EGR 유로와; 상기 EGR유로를 개폐하면서 그 개폐상태에 따라서 상기 신기 유로 중 일부를 선택적으로 막을 수 있도록 마련되는 밸브 유닛을 포함하되, 상기 밸브 유닛은 상기 EGR 유로를 개폐하는 제1밸브와; 상기 제1밸브의 일측에 마련되고, 상기 제1밸브와 다른 배치각도를 갖도록 마련되는 제2밸브를 포함하되, 상기 제2밸브는 상기 제1밸브와 같이 움직이면서 선택적으로 신기 유로 내의 신기의 유동 흐름에 간섭하거나 간섭하지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브를 제공한다.

또한, 본 발명은 신기가 유동하는 신기 유로와; 상기 신기 유로와 연통가능하게 마련되는 EGR 유로와; 상기 신기 유로를 벗어난 부분에 마련되는 회전축과, 상기 회전축을 중심으로 회전운동을 하면서 상기 EGR 유로를 선택적으로 개폐하고, EGR 유로에 대한 개폐상태에 따라서, 상기 신기 유로를 유동하는 신기 유동에 선택적으로 간섭하여 신기의 유동량을 조절할 수 있도록 마련되는 밸브 유닛을 포함하는 EGR 밸브를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, EGR 유로를 개폐하는 밸브와 신기 유로의 면적을 조절하는 밸브가 각각 별도의 캠이나 기어와 같은 동력 전달 구성요소에 의하여 연결되지 않고 하나의 동력 전달 구성요소에 의하여 연결되기 때문에 동작의 응답성을 높일 수 있다.

게다가, 위 2개의 밸브가 하나의 회전축에 같이 연결이 되기 때문에 하나의 밸브가 구동하는 반면에 다른 하나의 밸브가 오동작하거나 동작불능이 되는 경우를 방지할 수 있다.

한편, 위 2개의 밸브가 하나의 모듈로 구성되기 때문에 조립이나, 관리가 용히하며 원가 절감에도 기여할 수 있다.

또한, 신기와 배기가스 유량 간의 비중 조절이 용이해지고, 보다 안정적으로 구현할 수 있게 된다.

도1은 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브의 사시도이다.
도2는 본 발명의 의한 차량용 EGR 밸브의 구동부를 도시한 측면 사시도이다.
도3은 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브의 분해 사시도이다.
도4는 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브의 단면도이다.
도5는 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브에서 EGR 유로가 막히고, 신기 유로가 밸브 유닛에 의하여 간섭되지 않은 상태를 도시한 것이다.
도6은 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브에서 EGR 유로가 일부 개방되면서, 신기 유로가 밸브 유닛에 의하여 간섭되지 않은 상태를 도시한 것이다.
도7은 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브에서 EGR 유로가 완전 개방되면서, 신기 유로가 밸브 유닛에 의하여 간섭된 상태를 도시한 것이다.
도8은 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브에서 밸브의 동작상태에 따라서 신기의 유량과 재유입되는 배기가스의 유량의 변화 추이를 도시한 그래프이다.
도9는 본 발명의 의한 차량용 EGR 밸브에서 밸브의 동작상태에 따른 신기와배기가스의 유입율을 도시한 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보도록 하겠다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 EGR 밸브(100)는 그 외관을 형성하는 하우징(101)을 포함하며, 상기 하우징(101)에는 신기(fresh air)가 유동하는 관 형태의 신기 유로(110)가 마련되고, 상기 신기 유로(110) 옆에는 EGR 유로(120)가 마련된다.

상기 EGR 유로(120)와 상기 신기 유로(110) 사이에는 상기 EGR 유로(120)에서 나오는 배기가스를 상기 신기 유로(110)로 안내하는 안내 공간(130)이 마련되는데, 상기 안내 공간(130)은 일종의 버퍼 챔버 역할을 한다.

상기 안내 공간(130)에는 상기 EGR 유로(120)를 선택적으로 개폐하면서, 다른 한편으로는 선택적으로 상기 신기 유로(110) 내부 공간에 개입하여 신기의 유입량 및 유동흐름을 조절하는 밸브 유닛(200)이 마련된다.

뒤에서 구체적으로 설명하겠지만, 상기 밸브 유닛(200)은 EGR 유로(120)를 개방하거나 폐쇄하거나, 또는 그 개방각도를 조절할 수 있는 EGR 밸브 역할을 하는 제1밸브(210)와, 상기 제1밸브(210)와 연계되고 동시 동작하여 상기 신기 유로(110) 상에 개입하여 신기 유동에 개입하여 유동 흐름을 선택적으로 조절할 수 있는 신기 조절 밸브 역할을 하는 제2밸브(220)를 포함한다.

상기 제1밸브(210)와 상기 제2밸브(220)는 서로 다른 각도 상태로 배치되는데, 이는 EGR 유로(120)를 통과한 배기가스의 유동 흐름과 상기 신기 유로(110)를 흐르는 신기의 유동 흐름의 형상이 상호 직교 되거나 서로 다른 배치 각도를 가지기 때문이다.

상기 밸브 유닛(200)은 회전축(250)에 마련되어, 상기 회전축(250)의 회전운동에 의하여 움직이는데, 상기 회전운동이 일어나는 경우, 상기 제1밸브(210)와 상기 제2밸브(220)가 모두 동시에 움직인다는 특징이 있다.

상기 회전축(250)은 상기 하우징(101)의 일측에 마련되는 구동부(300)에 연결되고, 상기 구동부(300)의 동력 제공 및 전달에 의하여 상기 밸브 유닛(200)이 회전 운동을 하면서 EGR 유로(120)를 통하여 유입되는 배기가스의 유입량과 동시에 상기 신기 유로(110) 상의 신기 유입 유량을 조절할 수 있다.

도2와 도3에서 도시한 바와 같이 , 상기 구동부(300)의 구성을 보면, 모터(310)와, 모터축에 설치된 피니언 기어(320)와, 상기 피니언 기어(320)와 상기 회전축 사이에 마련되는 기어 모듈(330)을 포함한다.

상기 기어모듈(330)은 복층 형태로 구성되며 상기 피니언 기어(320)에 치합되는 제1기어(331)와, 상기 제1기어(331)와 치합되고 복층 형태로 구성되는 제2기어(332)와, 상기 제2기어(332)와 치합되고 상기 회전축(250)이 고정 삽입되는 부채꼴 형태의 제3기어(333)를 포함한다.

그리고 상기 구동부(300)는 상기 모터(310)와 상기 기어 모듈(330)이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있는 구동부 커버(302)를 더 포함한다.

상기 회전축(250)은 상기 구동부(300)가 수용되는 구동부 수용부(301) 일측에 마련되는 관통공(301a)을 통과하여 상기 밸브 유닛(200)에 삽입되어 결합된다.

상기 밸브 유닛(200)은 회전축(250)에 연결되는 상기 제1밸브(210)와, 상기 제1 밸브(210) 옆에 배치되는 제2밸브(220)를 포함한다.

상기 제1 밸브(210)와 상기 제2밸브(220) 모두 플레이트 밸브 형태로 마련된다.

상기 제1 밸브(210)는 상기 EGR 유로(120)의 유입구(121)의 형상에 대응되는 형상(예, 원판형)으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제2밸브(220)의 경우, 신기의 유동방향의 옆 방향에서 들어가서 유동흐름에 개입하는 것이기 때문에, 신기 유로(110)의 형상을 고려하여 설계되는 것이 바람직하다.

다만, 상기 제1 밸브(210)의 양면이 배치된 방향과, 상기 제2밸브(220)의 양면이 배치된 방향은 상호 직교되거나 다른 각도로 배치되는 것이 바람직한데, 이는 상술한 바와 같이, 배기 가스의 유동방향 및 신기의 유동방향이 서로 다르기 때문이다.

상기 제1밸브(210)는 상기 EGR 유로(120)에 대해서는 피봇(pivot) 밸브 타입으로 이루어지며, 상기 제2밸브(220)는 상기 신기 유로(110)에 대해서 슬라이드 밸브 타입으로 이루어지는 것으로 볼 수 있다.

상기 EGR 유로(120)와 상기 신기 유로(110) 사이에는 상술한 바와 같이 안내 공간(130)이 마련되는데, 상기 안내 공간(130) 내부에 상기 밸브 유닛(200)이 회동가능하게 장착된다.

상기 안내 공간(130)의 일측에는 EGR 유로(120)에서 나오는 배기가스를 상기 신기 유로(110) 측으로 유입되도록 안내하는 안내구(140)가 마련되는데, 상기 안내구(140)에 의하여 상기 EGR 유로(120)와, 상기 안내 공간(130)과 상기 신기 유로(110)가 상호 연통된다.

상기 안내구(140)의 형상은 상기 신기 유로(110)를 구성하는 관의 측면 일부를 넓게 절개한 형태가 된다.

상기 제2밸브(220)가 회전하여 상기 신기 유로(110) 방향으로 회동하는 경우, 선택적으로 상기 안내구(140)을 통과하여 상기 신기 유로(110) 내부로 움직이면서 상기 신기 유로(110) 내의 신기의 흐름에 개입할 수 있는 것이다.

상기 제2밸브(220)는 상기 구동부(300) 부에 의한 상기 회전축(250)의 회전방향에 대응 되는 회전 궤적을 갖는데, 이 경우 상기 제2밸브(220)의 구동방식은 상기 신기 유로(110)를 가리거나 가리지 않는 형태의 일종의 슬라이드 이동 방식을 취한다.

상기 제2밸브(220)의 개폐 방향 및 위치는 상기 신기 유로(110)의 흐름방향에 저항력을 받지 않기 때문에, 상기 구동부(300)를 구성하는 상기 모터(310)의 저항력(구동력)이 그다지 높지 않아도 되는 특성을 갖는다.

즉, 상기 제2밸브(220)의 폐쇄 동작이 신기 흐름의 반대 방향을 향해서 이루어지는 경우, 상기 제2밸브(220)의 폐쇄 동작을 구현하기 위하여 신기의 저항을 이겨내야 하고, 이를 위해서는 상기 모터(310)는 이러한 저항에 의한 역동작을 극복할 수 있는 능력을 갖추어야 한다.

그러나, 본 발명의 경우, 제2밸브(220)의 개폐동작 궤적은 신기 흐름의 역방향이 아닌, 수직 방향이기 때문에 위와 같이 역방향인 경우에 비하여 모터(310)의 큰 저항력(구동력)이 요구되지 않는다는 특징이 있다.

도4에서 도시한 바와 같이, 상기 제2밸브(220)는 상기 회전축(250)에 연결되는 연결부(221)와, 상기 연결부(221)로부터 일측으로 연장되게 마련되는 플레이트(222)를 포함한다.

한편, 상기 플레이트(222)의 측면은 다양한 형태의 곡선 형태로 이루어진다. 즉, 상기 플레이트(222)의 제1측면은 상기 신기 유로측에 근접한 부분에 형성되는 제1곡선부(222a)와, 상기 제1곡선부(222a)의 반대편에 배치되는 제2곡선부(222b)를 포함한다.

상기 제1곡선부(222a)의 곡선은 상기 신기 유로(110)의 외곽 경계선(EB)에 대응되도록 형성된다.

상기 외곽 경계선(EB)는 상기 안내구(140)에 형성된 가상선인데, 상기 안내구(140)는 상기 신기 유로(110)의 측면 일부를 절개하여 만든 것이므로, 상기 안내구(140)가 형성되지 않은 신기 유로(110)의 다른 부분의 측면 형상에 대응될 수 있다.

상기 제1밸브(210)가 일정 부분 움직여서 상기 EGR 유로(120)의 유입구(121)를 약간 개방한 상태가 되면, 상기 제2밸브(220)가 상기 신기 유로(101)측으로 움직이게 된다.

이 때 상기 제1곡선부(222a)의 곡선이 상기 신기 유로(101)의 외곽 경계선(EB)에 위치하거나 이를 넘지 않는 경우, 신기 유로(101) 상의 유동 흐름을 방해하지 않도록 제1곡선부(222a)를 상기 신기 유로(101)의 외곽 경계선(EB)의 형상에 맞춘 것이다.

한편, 제2곡선부(222b)의 경우, 상기 제2밸브(220)가 회동하는 경우, 상기 안내 공간(130)의 내벽과 간섭되지 않도록 곡선 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2밸브(220)의 플레이트(222)의 곡선의 경우, 후술하는 도8에서의 신기의 유량 곡선의 특성에 따라서, 다양한 형태로 구현될 수 있다.

한편, 상기 제1 밸브부(210)는 상기 연결부(221)와 연결되되, 상기 연결부(221)와 일정 간격 이격되는 플레이트(212)와, 상기 연결부(221)와 상기 플레이트(212)를 연결하면서 그 간격을 유지시키는 연결핀(213)을 포함한다.

상기 연결핀(213)의 외주면에는 상기 연결부(221)와 상기 플레이트(212)의 간격을 유지시키는 스페이서(213a)가 마련된다.

한편, 상기 EGR 유로(120)의 유입구(121) 주변에는 상기 제1밸브(210)가 안착되는 밸브 시트(122)가 마련되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성하에서 상기 신기 유로(101)는 전후 방향으로 배치되고, 상기 EGR 유로(120)는 상기 신기 유로(110)와 이격된 상태에서 상하 방향으로 배치되며, 상기 안내 공간(130)에 의하여 두 유로가 선택적으로 연통될 수 있다.

한편, 상기 안내 공간(130)은 상기 밸브 유닛(200)이 회동동작을 할 수 있는 구동 공간을 제공하는 역할도 할 수 있다.

상기 안내 공간(130)은 그 공간의 측면을 둘러싸는 측벽부(131)와, 상기 측벽부(131)를 덮는 커버(132)에 의하여 형성된다.

상기 커버(132)는 상기 측벽부(131)에 볼팅 조립 등을 통해서 착탈가능하게 배치되는 것이 바람직한데, 이는 상기 밸브 유닛(200)의 점검이나 교체를 위해서이나, 상황에 따라서 용접을 통해서 일체화된 상태로 조립할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작에 대해서 알아보도록 하겠다.

도5에서 도시한 바와 같이, 상기 제1밸브(210)가 상기 EGR 유로(120)의 유입구(121)을 완전히 막고 있는 상태에서는 상기 제2밸브(220)는 상기 안내 공간(130) 내에 위치하며, 상기 신기 유로(110)와 일정 간격 떨어져 있다.

이 경우, 상기 신기 유로(110)에는 배기 가스가 유입되지 않으며, 상기 제2 밸브(220)에 의하여 상기 신기 유로(110)에 의한 개입이나 간섭도 일어나지 않기 때문에 상기 신기 유로(110)를 따라서 유입되는 신기(Fresh air)의 양은 최대 상태를 유지할 수 있다.

한편, 엔진으로 배기가스 유입이 되도록 하기 위해서 상기 제1밸브(210)를 서서히 개방하면, 그에 따라서 상기 EGR 유로(120)의 배출공(121)이 개방되어 배기 가스가 상기 안내 공간(130)을 거친 후 상기 신기 유로(110)로 유입된다.

동시에, 상기 제2밸브(220)도 상기 제1밸브(210)와 같이 회동하면서, 상기 신기 유로(110)에 근접하게 된다.

상기 신기 유로(110) 내부 공간과 상기 제2밸브(220)가 간섭되지 않는 이상은 도5에서 나타났던 신기의 유입 상태에 변화는 일어나지 않는다.

즉, 신기가 지속적으로 최대량으로 유입되면서 배기가스만 추가되는 형태가 되는데, 이러한 상태는 상기 제2밸브(220)의 제1곡선부(222a)와 상기 신기 유로(101)의 외곽 경계선(EB)이 정확하게 오버랩되는 경우까지 유지 가능하다.

상기 제2밸브(220)의 제1곡선부(222a)의 형상은 상술한 바와 같이 신기 유로(101)의 단면의 경계선 또는 외곽선에 대응되기 때문에, 상기 제1곡선부(222a)가 그 경계선 또는 외곽선에 위치하는 이상 신기 유로(101)의 흐름이 상기 제2밸브(220)에 의하여 방해받지 않는다.

도7에서 도시한 바와 같이, 배기가스의 유입량이 도6의 상태보다 더 늘어나도록 상기 제1밸브(210)의 회동 각도를 더 늘리면, 상기 제1밸브(210)는 폐쇄 상태(도5 비교)와 비교하여 수직 직립 상태에 가까워진다.

이에 의하여 상기 EGR 유로(120)의 유입구(121)을 통과한 배기가스의 양은 최대 상태에 가까워지거나 최대 상태가 된다.

상기 제1밸브(210)의 개방 각도가 늘어남에 따라서 상기 제2밸브(220)는 상기 신기 유로(101) 내부로 진입하게 되고, 상기 제2밸브(220)는 상기 신기 유로(101)의 단면적 일부를 점점 가리게 되어, 상기 신기 유로(101)를 통과하는 유량이 줄어들게 된다.

도7과 같이, 상기 제1밸브(210)가 직립 상태로 되면, 상기 배기가스의 유입량은 최대가 되고, 상기 신기 유로(101)를 통과하는 신기의 양은 최소 상태가 될 수 있다.

도8은 도5 내지 도7 상태에 따른 신기와 배기가스의 유입량의 변화를 나타낸 그래프이다.

도8에서 Throttle 유량은 신기 유량을 의미하며, EGR 유량은 신기 유로 방향으로 유입되는 배기가스의 유량을 나타낸다.

도8에서 X축은 구동부에 의한 회전축의 작동 각도를 의미하고, Y축은 제1밸브에 의한 EGR유로측의 개도 면적과, 제2밸브에 의한 신기 유로 측의 개도 면적을 의미한다.

구동부에 의한 회전축의 작동 각도는 상기 제1밸브 및 제2밸브를 회전시키는 회전축의 작동각도로서 상기 제1밸브 및 제2밸브의 회전각도가 아웃풋(output)이라면, 상기 회전축의 작동각도는 인풋(input)개념으로 이해하면 될 것이다.

Y축에서 EGR 유량(제1밸브 개도면적)이 100%인 것은 제1밸브가 완전히 개방된 상태를 의미하고, 또한 스로틀 유량(제2밸브 개도면적)이 100%인 것은 제2밸브가 신기 유로를 막지 않아서 유동이 자유롭게 이루어지는 완전 개방상태를 의미한다.

도8에서 Ⅰ단계에서는 상기 EGR 유로가 폐쇄된 상태가 되고, 상기 신기 유로는 상기 제2밸브에 의하여 간섭받지 않은 상태가 되기 때문에, 배기가스의 유입은 0이고, 신기의 유입량은 최대가 된다. 이는 도5의 상태와 동일하다.

이 상태에서, 배기 가스의 유입이 필요한 경우, 상기 제1밸브가 회동하여, 점차적으로 열리는데, 이는 도8의 Ⅰ~ Ⅱ 상태 구간을 의미하고, 여기서 배기 가스가 유입되어도 상기 제2 밸브가 여전히 상기 신기 유로 내부에 개입되지 않아서 신기의 유입량은 여전히 최대 상태를 유지한다.

Ⅱ 단계는 신기 유로가 최대 개방 상태를 유지하면서도 배기 가스 유입을 안내할 수 있는 제1 밸브의 최대 개방각도와 연관되는데 본 그래프에서는 30도를 나타냈지만, 바람직하게는 30 ±θ도 구간 정도에서 가변될 수 있다. 이 상태는 도6의 도면의 상태에 대응될 수 있다.

여기서 상기 a,b,c 는 회전축의 회전각도에 따라서, 상기 제2밸브에 의한 상기 신기 유로에 대한 간섭시기를 조절할 수 있는 것을 의미한다.

즉, b는 회전축의 회전각도가 30도인 경우, 그 때부터 제2밸브에 의한 신기 유로의 간섭이 이루어지는 것을 의미하고, a는 회전축의 각도가 30-θ도 인 경우(예, 20도)에 그 때부터 제2밸브에 의한 신기 유로의 간섭이 이루어지는 것을 의미하며, c는 a는 회전축의 각도가 30+θ도 인 경우(예,40도)에 그 때부터 제2밸브에 의한 신기 유로의 간섭이 이루어지는 것을 의미한다.

한편, Ⅱ 단계를 지나 배기 가스의 유입량이 더 필요한 경우, 회전축의 회전 각도를 늘리는데, 이 경우에, 상기 제2밸브가 상기 신기 유로 내부로 진입하여 신기 유로 내의 신기 유동흐름에 개입하고 간섭 역할을 수행한다.

상기 회전축의 회전각도가 커질수록 상기 제2밸브가 신기 유로 내부 단면적으로 가리는 정도가 커지기 때문에 신기의 유입 유량이 순차적으로 줄어들게 된다.

이러한 유량 증감 특성은 도8의 Ⅱ ~ Ⅲ 단계 구간 상에서 나타나고, 도7과 같이, 상기 배기가스 유입 유량이 최대가 되는 상태는 Ⅲ 단계에서 나타나며, 이 때에는 신기의 유입 유량이 최소가 된다.

도9는 구동부에 의한 회전축의 작동 각도에 따른 전체 유입 공기에 대한 배기가스의 유량비의 변화 추이를 나타낸다.

즉, 흡입된 유량비(%)= 배기가스 /(배기가스 + 신기)*100 로 나타낼 수 있는데, 이 경우, 구동부에 의한 회전축의 작동 각도가 증가할 수록 제1밸브가 개방되고, 이에 의하여 배기가스의 유입량이 늘어난다.

이와 같은 구성에 의하면, EGR 유로를 개폐하는 밸브와 신기 유로의 면적을 조절하는 밸브가 각각 별도의 캠이나 기어와 같은 동력 전달 구성요소에 의하여 연결되지 않고 하나의 동력 전달 구성 요소에 의하여 연결되기 때문에 동작의 응답성을 높일 수 있다는 장점이 있으며, 그 구성도 간단해질 수 있다는 장점이 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: EGR 밸브 110: 신기 유로
120: EGR 유로 130: 안내공간
200: 밸브 유닛 210: 제1밸브(배기가스 조절 밸브)
220: 제2밸브( 신기 조절 밸브)
250: 회전축 300: 구동부

Claims

신기 유로와;
상기 신기 유로와 연결되는 EGR 유로와;
상기 EGR유로를 개폐하면서 그 개폐상태에 따라서 상기 신기 유로 중 일부를 선택적으로 막을 수 있도록 마련되는 밸브 유닛을 포함하되,
상기 밸브 유닛은 상기 EGR 유로를 개폐하는 제1밸브와;
상기 제1밸브의 일측에 마련되고, 상기 제1밸브와 다른 배치각도를 갖도록 마련되는 제2밸브를 포함하되,
상기 제2밸브는 상기 제1밸브와 같이 움직이면서 선택적으로 신기 유로 내의 신기의 유동 흐름에 간섭하거나 간섭하지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 신기 유로와 상기 EGR유로 사이에 마련되어, 상기 EGR 유로에서 배출되는 배기가스를 상기 신기 유로로 안내하며, 상기 밸브 유닛의 작동 공간을 제공하는 안내 공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 유닛은;
동력을 제공하는 구동부와 연결되는 회전축을 더 포함하되;
상기 제1밸브는 상기 회전축에 연결되고,
상기 제2밸브는 상기 제1밸브의 옆에 배치되도록 상기 회전축에 마련되며, 상기 제1밸브에 대해서 수직 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제2항에 있어서,
상기 안내공간과 상기 신기 유로 사이에 마련되어 상기 배기가스가 상기 신기 유로로 유입될 수 있도록 안내하는 안내구를 더 포함하되,
상기 제2밸브가 상기 신기 유로 상의 신기의 유동흐름에 개입하는 경우, 상기 안내구을 통과하여 상기 신기 유로 측으로 이동할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제2밸브는 동력을 제공하는 구동부와 연결되는 회전축에 연결되는 연결부와; 상기 연결부에 연결되어 소정의 면적을 갖는 플레이트부를 포함하며,
상기 플레이트부의 일측면에는 상기 신기유로의 단면 테두리 형상에 대응되는 곡선부가 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1밸브는 동력을 제공하는 구동부와 연결되는 회전축에 연결되는 연결부와;
상기 연결부에 연결되어 소정의 면적을 갖는 플레이트부를 포함하며,
상기 연결부와 상기 플레이트부는 연결핀에 의하여 연결되되, 소정 간격 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1밸브가 상기 EGR유로를 폐쇄하는 경우,
상기 제2밸브는 상기 신기 유로로부터 일정 거리 이격되어 상기 신기 유로 내의 유동 흐름에 개입하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1밸브가 상기 EGR유로의 유입구와 이격되고,이에 의하여 EGR 유로로부터 나오는 배기가스의 양이 제1수준으로 되는 제1개방 상태가 되는 경우,
상기 제2밸브의 측면상에 곡선 처리된 곡선부는 상기 신기 유로의 경계 부분을 넘지 않도록 동작하되, 상기 신기 유로 내의 유동 흐름에 개입하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제8항에 있어서,
상기 제1밸브가 상기 EGR유로의 유입구와 이격되고,이에 의하여 EGR 유로로부터 나오는 배기가스의 양이 제1수준보다 많은 제2수준으로 되는 제2개방 상태가 되는 경우,
상기 제2밸브는 상기 신기 유로 내로 들어가서, 상기 신기 유로 내의 유동 흐름 일부를 차단하여 그 유동 흐름에 개입하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 유닛과 연결되어 상기 밸브유닛을 회전시키는 회전동력을 안내하는 회전축과, 상기 회전축과 연결되어 회전동력을 제공하는 구동부를 포함하되,
상기 구동부는 모터와; 상기 모터와 상기 회전축 사이를 연결하는 기어모듈을 포함하고, 상기 기어 모듈은 상기 모터의 축에 마련되는 기어와 치합하는 복층 기어 형태의 제1기어와; 상기 제1기어와 치합하는 복층 기어 형태의 제2기어와, 회전축에 설치되고, 상기 제2기어와 치합하는 부채꼴 형태의 제3기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
신기가 유동하는 신기 유로와;
상기 신기 유로와 연통가능하게 마련되는 EGR 유로와;
상기 신기 유로를 벗어난 부분에 마련되는 회전축과,
상기 회전축을 중심으로 회전운동을 하면서 상기 EGR 유로를 선택적으로 개폐하고, EGR 유로에 대한 개폐상태에 따라서, 상기 신기 유로를 유동하는 신기 유동에 선택적으로 간섭하여 신기의 유동량을 조절할 수 있도록 마련되는 밸브 유닛을 포함하는 차량용 EGR 밸브.
제11항에 있어서,
상기 밸브 유닛은 상기 EGR 유로를 개폐하는 제1밸브와;
상기 제1밸브의 일측에 마련되고, 상기 제1밸브와 다른 배치각도를 갖도록 마련되는 제2밸브를 포함하되,
상기 제2밸브는 상기 제1밸브와 같이 움직이면서 선택적으로 신기 유로 내의 신기의 유동 흐름에 간섭하거나 간섭하지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.