KR101405550B1 - Pulse switching Exhaust Gas Recirculation apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펄스 스위칭 밸브와 원웨이 밸브를 적용하고 흡기 부스트 압력보다 높은 배기압력만 추출하여 EGR 가스를 흡기매니폴드로 재순환시킴으로써, 터보과급기가 적용된 엔진에서 고압의 과급에 의한 EGR 가스 역류 현상을 방지하고 NOx 저감 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 노크(Knock) 억제 및 펌핑 손실(loss)을 저감시킬 수 있는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치에 관한 것이다.The present invention applies a pulse switching valve and a one-way valve and extracts only the exhaust pressure higher than the intake boost pressure to recirculate the EGR gas to the intake manifold, thereby preventing backflow of EGR gas due to supercharging of high pressure in the engine to which the turbocharger is applied To a pulse switching exhaust gas recirculation device capable of reducing knock and reducing pumping loss as well as improving NOx reduction efficiency.
Description
본 발명은 노크 억제, 녹스 저감, 펌핑 손실을 저감할 수 있는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a pulse switching exhaust gas recirculation device capable of reducing knock suppression, knock reduction, and pumping loss.
차량에는 배기가스의 일부를 흡기계통으로 재순환시켜서 NOx의 발생을 억제하기 위한 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation:이하, EGR)장치가 설치되어 있다. The vehicle is provided with an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) device for recirculating a part of the exhaust gas to the intake system to suppress the generation of NOx.
상기 EGR 장치가 적용된 자동차 엔진의 배기가스의 흐름경로를 살펴보면, 흡기밸브의 개방에 따라 실린더 내로 유입된 흡기는 연료와 함께 혼합되어 연소된 다음, 배기밸브의 개방에 따라 배기 배니폴드로 배출된다. In the exhaust gas flow path of the automobile engine to which the EGR device is applied, the intake air flowing into the cylinder according to the opening of the intake valve is mixed with the fuel and burned, and then discharged into the exhaust manifold according to the opening of the exhaust valve.
이어서, 배기매니폴드에서 방출되는 배기가스의 일부가 EGR밸브의 개방에 따라 EGR호스를 통해 흡기매니폴드로 재순환되는 한편, 나머지 배기가스는 배기관쪽으로 배출된다.Subsequently, a part of the exhaust gas emitted from the exhaust manifold is recirculated to the intake manifold through the EGR hose in accordance with the opening of the EGR valve, while the remaining exhaust gas is exhausted toward the exhaust pipe.
이와 같이, EGR장치는 배기가스의 일부를 엔진의 신기로 유입시켜 실린더 내의 온도를 낮춤으로써 연소시 발생하는 NOx를 줄이는 역할을 한다.As described above, the EGR device reduces NOx generated during combustion by introducing a part of the exhaust gas into the engine, thereby lowering the temperature in the cylinder.
한편, 소위 터보차저(turbocharger)라고도 하는 터보과급기는 엔진의 배기매니폴드에 부착되며, 엔진에서 배출되는 배기가스를 이용하여 터빈을 구동하는 것으로, 터보과급기로부터 나온 공기는 일종의 방열기로서 작용하는 인터쿨러(intercooler)를 거쳐 냉각되어 재차 엔진으로 공급된다.The turbocharger, which is also referred to as a so-called turbocharger, is attached to an exhaust manifold of the engine and drives the turbine using exhaust gas discharged from the engine. The air from the turbocharger is supplied to an intercooler intercooler) and then supplied to the engine again.
터보과급기는 터빈과 압축기가 하나의 샤프트로 연결되어 있으므로, 터빈측 날개에 배기 머플러로 나가는 배기가스가 부딪쳐 터빈을 돌리게 되면 샤프트와 연결된 압축기도 함께 돌면서 외부의 신선한 공기를 흡입 압축하여 엔진의 실린더로 강제적으로 압송함으로써, 실린더의 용적효과가 올라가게 되는 동시에, 실효압력비 및 폭발압력도 올라가게 되어 출력이 향상된다.Since the turbocharger is connected to the turbine and the compressor by a single shaft, when the exhaust gas to the exhaust muffler collides with the turbine side and the turbine is turned, the compressor connected to the shaft rotates together to suck and compress the fresh air outside, By forcibly pushing it, the volume effect of the cylinder is increased, and the effective pressure ratio and the explosion pressure are also increased, and the output is improved.
그런데, 일반적인 과급엔진은 흡기 부스트 압력이 배기압력보다 높아 EGR 가스가 흡기측으로 공급되지 못하고 오히려 역류하는 현상이 발생하여 NOx 저감 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
However, in a general supercharging engine, the intake boost pressure is higher than the exhaust pressure, so that the EGR gas can not be supplied to the intake side but rather flows backward, resulting in a problem of deterioration of NOx reduction efficiency.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 펄스 스위칭 밸브와 원웨이 밸브를 적용하고 흡기 부스트 압력보다 높은 배기압력만 추출하여 EGR 가스를 흡기매니폴드로 재순환시킴으로써, 터보과급기가 적용된 엔진에서 고압의 과급에 의한 EGR 가스 역류 현상을 방지하고 NOx 저감 효율을 향상시킬 뿐만아니라, 노크(Knock) 억제 및 펌핑 손실(loss)을 저감시킬 수 있는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an engine in which a turbo supercharger is applied by employing a pulse switching valve and a one way valve and recirculating EGR gas to an intake manifold by extracting only an exhaust pressure higher than an intake boost pressure And it is an object of the present invention to provide a pulse switching exhaust gas recirculation device capable of preventing backflow of EGR gas due to supercharging of high pressure and improving NOx reduction efficiency as well as suppressing knock and reducing pumping loss .
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배기가스 재순환 장치는 복수의 실린더를 가지는 엔진; 상기 실린더에서 배출되는 배기가스를 두 갈래로 분기시켜주는 배기매니폴드; 상기 배기매니폴드에 연결되어 두 갈래로 분기된 배기가스의 흐름통로를 선택적으로 개폐할 수 있도록 된 펄스 스위칭 밸브; 및 상기 배기매니폴드와 엔진의 흡기계 사이의 배기가스 재순환 라인에 설치되어 재순환 배기가스의 역류 현상을 방지할 수 있도록 된 원웨이 밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas recycling apparatus including: an engine having a plurality of cylinders; An exhaust manifold for bifurcating the exhaust gas discharged from the cylinder; A pulse switching valve connected to the exhaust manifold for selectively opening and closing a flow passage of the exhaust gas branched in two directions; And a one-way valve installed in an exhaust gas recirculation line between the exhaust manifold and the intake system of the engine to prevent reverse flow of recirculated exhaust gas.
상기 배기매니폴드는 브랜치 구조로 실린더를 각각 연결하는 제1 및 제2배기매니폴드로 구성되고, 점화순서를 기준으로 상기 제1배기매니폴드의 실린더와 제2배기매니폴드의 실린더는 서로 교대로 점화될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.Wherein the exhaust manifold is constituted by first and second exhaust manifolds respectively connecting the cylinders in a branch structure and the cylinders of the first exhaust manifold and the cylinders of the second exhaust manifold are alternately So as to be ignited.
상기 각 실린더는 배기매니폴드에 의해 두 그룹으로 나뉘어지고, 실린더 수가 짝수인 경우 각 그룹의 배기매니폴드는 대칭적인 구조로 이루어지고, 실린더 수가 홀수인 경우 각 그룹의 배기매니폴드는 비대칭적인 구조로 이루어지거나 실린더 수가 더 많은 그룹의 실린더 중 어느 하나의 실린더의 배기가스를 재순환없이 바로 배기관을 통해 배출시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.The cylinders are divided into two groups by an exhaust manifold. When the number of cylinders is an even number, the exhaust manifolds of each group are symmetrical. When the number of cylinders is odd, the exhaust manifolds of the groups are asymmetrically structured The exhaust gas from any one of the cylinders of the group of cylinders having a larger number of cylinders can be discharged directly through the exhaust pipe without recirculation.
상기 펄스 스위칭 밸브와 원웨이 밸브는 T 구조의 한 몸체로 이루어진 밸브 바디 내부에 설치되고, 상기 밸브 바디는 양측에 별개로 형성되어 밸브 바디 내부로 배기가스를 유입시키는 제1포트 및 제2포트와, 상기 제1포트 및 제2포트의 반대방향으로 형성되어 배기가스를 배출시키는 제3포트를 가지며, 상기 제1포트 및 제2포트는 펄스 스위칭 밸브의 작동에 의해 선택적으로 개폐되며, 상기 제3포트는 원웨이 밸브에 의해 배기가스를 한쪽 방향으로만 배출시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.The pulse switching valve and the one-way valve are installed in a valve body having a T-shaped body. The valve body is formed on both sides of the valve body so that a first port and a second port for introducing exhaust gas into the valve body, And a third port formed in a direction opposite to the first port and the second port to discharge the exhaust gas, wherein the first port and the second port are selectively opened and closed by the operation of a pulse switching valve, The port is characterized in that the exhaust gas can be discharged only in one direction by the one-way valve.
상기 펄스 스위칭 밸브와 원웨이 밸브는 서로 분리되어 별개로 설치된 것을 특징으로 한다.
And the pulse switching valve and the one-way valve are separately provided separately from each other.
본 발명에 따른 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치의 장점을 설명하면 다음과 같다.Advantages of the pulse switching exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention are as follows.
첫째로, 재순환 라인 상에 펄스 스위칭 밸브와 원웨이 밸브를 적용하여 배기매니폴드에서 흡기압력보다 높은 배기압력만을 추출함으로써 과급 엔진이 적용된 EGR 시스템에서 과급에 의한 흡기압력 상승에 상관없이 EGR 가스를 재순환시킬 수 있다.First, a pulse switching valve and a one-way valve are applied on the recirculation line to extract the exhaust pressure higher than the intake pressure in the exhaust manifold, so that in the EGR system in which the supercharging engine is applied, the EGR gas is recirculated .
둘째로, 터보 과급기의 흡입공기 압축에 따른 배기가스의 역류 현상을 방지하여 노크 억제, 녹스 저감 및 펌핑 손실을 저감할 수 있다.
Second, it is possible to prevent backflow of the exhaust gas due to intake air compression of the turbo supercharger, thereby reducing knocking, knock reduction and pumping loss.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 재순환 장치의 구성도
도 2 내지 도 4는 도 1에서 압력차에 따른 펄스 스위칭 밸브 및 원웨이 밸브의 작동상태도
도 5는 본 발명에 따라 흡기압력보다 높은 배기압력의 배기가스를 추출하는 것을 설명하기 위한 압력곡선 그래프1 is a schematic diagram of an exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention
Figs. 2 to 4 are diagrams showing operating states of the pulse switching valve and the one-way valve according to the pressure difference in Fig.
FIG. 5 is a graph showing a pressure curve for explaining extraction of an exhaust gas having an exhaust pressure higher than an intake pressure according to the present invention
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 배기가스 재순환 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention.
본 발명은 EGR 가스의 역류 현상을 방지할 수 있는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pulse switching exhaust gas recirculation device capable of preventing backflow of EGR gas.
특히, 본 발명에 따른 배기가스 재순환 장치는 터보과급기(16)가 장착된 과급엔진(2)에서 배기가스의 일부를 흡기매니폴드(1)로 재순환시킬 경우에 배기압력보다 높은 고압의 흡기압력에 의해 역류되는 것을 방지함으로써, 노크 억제, 녹스 저감 및 펌핑 손실을 저감시킬 수 있다.Particularly, in the exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention, when a part of the exhaust gas is recirculated to the
이를 위해, 본 발명은 배기매니폴드(6)로부터 배출되는 배기가스가 흡기매니폴드(1)로 재순환되는 EGR 라인 상에 펄스 스위칭 밸브(7)(Pulse switching valve)와 원웨이 밸브(8)(oneway valve)를 이용하여 과급기(16)로부터 압축된 흡기압력보다 높은 배기압력만을 추출함으로써, EGR 가스의 역류 현상을 방지할 수 있다.To this end, the present invention is characterized in that a
현재 가솔린 및 디젤 엔진(2) 등의 내연기관은 복수의 실린더(3)를 가지며, 연료와 공기가 각 실린더(3)의 연소실 내로 공급되고 여기서 점화를 통해 연소가 이루어져 폭발력(동력)을 발생시킨 후 배기가스가 배기매니폴드(6)로 배출된다.Currently, an internal combustion engine such as a gasoline and
이때, 각 실린더(3)는 동시에 점화가 이루어지는 것이 아니라, 일정한 순서에 따라 점화가 이루어진다.At this time, the
예를 들어, 실린더(3) 수에 따른 점화순서를 보여주는 예를 나타내면 다음 표 1과 같다.For example, an example showing the ignition sequence according to the number of
상기 표 1의 점화순서에서 번호는 각 엔진(2)의 실린더(3) 수에 따라 제조사에서 붙여지는 실린더(3) 번호이며, 이는 본 발명의 설명을 위해 하나의 예일 뿐 본 발명을 제한하지 않는다.The number in the ignition sequence in Table 1 is the number of the
또한, 상기 표 1에서 브랜치 구조는 각 실린더(3)의 배기포트를 두 개의 배기매니폴드(6)로 연결하고, 복수의 실린더(3)에서 배출되는 배기가스를 두 개의 배기매니폴드(6)로 분기시키는 배기계 구조를 말한다.In the branch structure in Table 1, the exhaust port of each
통상의 배기계는 복수의 실린더(3)에서 배출되는 배기가스를 하나의 배기매니폴드로 연결하여 배기관(15)으로 배출시키지만, 본 발명에 따른 배기계는 복수의 실린더(3)에서 배출되는 배기가스를 두 개의 배기매니폴드(6)로 분기시키는 브랜치 구조를 가진다.In the conventional exhaust system, the exhaust gas discharged from the plurality of
상기 브랜치 구조는 나뭇가지(Branch)의 형상으로부터 인용된 용어이다.The branch structure is a term cited from the shape of a branch.
여기서, 본 발명에 따른 브랜치 구조의 배기계(배기매니폴드(6))는 각 실린더(3)의 점화순서를 기준으로 각 실린더(3)를 연결하여 2개의 그룹으로 나누되, 예를 들어 4기통 실린더(3)의 경우 두 개의 배기매니폴드(6) 중 어느 하나인 제1배기매니폴드(4)는 점화가 첫번째 및 세번째로 이루어지는 실린더(3)를 묶어주고, 다른 하나인 제2배기매니폴드(5)는 점화가 두번째 및 네번째로 이루어지는 실린더(3)를 묶어준다.Here, the exhaust system (exhaust manifold 6) of the branch structure according to the present invention is divided into two groups by connecting the
예를 들어, 4개의 실린더(3)가 동일선상에 왼쪽에서부터 1번(#1),2번(#2),3번(#3),4번(#4) 실린더(3) 순서대로 배열된 4기통 엔진(2)에서 각 실린더(3)의 점화 순서가 #1→#3→#4→#2 순서로 이루어지면, 제1배기매니폴드(4)는 1번과 4번 실린더(3)를 묶어주고 제2배기매니폴드(5)는 2번 실린더(3)와 3번 실린더(3)를 묶어줌으로써, 제1배기매니폴드(4)의 실린더(3)와 제2배기매니폴드(5)의 실린더(3)는 서로 교대로 점화가 이루어진다.For example, when four
이와 같이 제1 및 제2배기매니폴드(4,5)의 실린더(3)가 서로 교대로 점화되도록 한 이유를 살펴보면 다음과 같다.The reason why the
엔진의 점화순서는 1-3-4-2 순서로 이루어지는데, 만약 엔진의 실린더(3) 모두가 하나의 배기매니폴드로 연결되어 있으면, 1번 실린더(3)에 이어 3번 실린더(3)에서 배기가 되어 1번 배기가 다 끝나기 전에 3번 배기시 배기압력이 중첩되어 배기가 잘 않으며, 이로 인해 엔진출력이 저하되는 문제점이 있다.The ignition sequence of the engine is performed in the order of 1-3-4-2. If all of the
따라서, 1번과 4번 실린더(3)의 배기매니폴드(4)를 2번과 3번의 배기매니폴드(5)와 분리해 놓음으로써, 1번에 이어 3번 배기시 벽에 막혀서 배기가 잘 이루어지도록 하여 엔진출력을 상승시킬 수 있다.Therefore, by separating the
상기 표 1에서 엔진(2)의 실린더(3) 수에 따라 각 실린더(3)의 연결 구조를 살펴보면, 실린더 수가 2개인 경우에는 제1배기매니폴드(4)(브랜치 A)와 제2배기매니폴드(5)(브랜치 B)에 각각 1개씩 연결됨은 물론이고, 실린더 수가 4개인 경우 상기에서 설명한 바와 같다.In connection with the connection structure of each
그리고, 실린더 수가 6개이고, 실린더 배열형태가 직선형인 인라인(Inline) 6 엔진(2)에서 실린더(3)가 왼쪽에서부터 1번,2번,3번,4번,5번,6번 순서로 배열되고, 점화순서가 1-4-3-6-2-5인 경우에 제1배기매니폴드(4)에 의해 연결되는 실린더(3)는 1번,2번,3번이고, 제2배기매니폴드(5)에 의해 연결되는 실린더(3)는 4번,5번,6번이다.In the Inline 6
V6 엔진(2)의 배기계도 인라인 6 엔진(2)과 동일한 브랜치 구조를 가지며, LH bank는 실린더헤드가 왼쪽에 위치한 그룹의 실린더(3)(Left Head Bank)를 말하고, RH bank는 실린더헤드가 오른쪽에 위치한 그룹의 실린더(3)를 말한다.The exhaust system of the
V8 엔진(2)의 배기계는 실린더 수가 8개이고, 실린더 배열형태가 V 형태이고, 왼쪽의 LH bank에 1번,4번,6번,7번 실린더(3)가 위치하고, 오른쪽의 RH bank에 2번,3번,5번,8번 실린더(3)가 배치되며, 점화순서가 1-5-4-2-6-3-7-8번 순으로 이루어지는 경우에 제1배기매니폴드(4)에 의해 1,4,6,7번 실린더(3)가 연결되고, 제2배기매니폴드(5)에 의해 2,3,5,8번 실린더(3)가 연결된다.The exhaust system of the
여기서, 브랜치 구조는 실린더 수가 몇 개이든 그 배열형태에 상관없이 각 실린더(3)의 점화순서를 기준으로 복수의 실린더(3)를 2개의 그룹으로 분할하는 제1 및 제2배기매니폴드(4,5)에서 서로 교대로 점화가 이루어지도록 한 점에 특징이 있다.Here, the branch structure has first and
이때, 실린더의 수가 홀수인 경우에도 2개의 브랜치 구조로 가능한데, 예를 들어 3개 또는 5개의 실린더(3)의 경우 2개의 브랜치 중 어느 하나는 연결되는 실린더(3)의 갯수가 한 개 더 많은데, 이 남는 한 개의 실린더(3)에서 배출되는 배기가스를 머플러 쪽으로 직접 빼서 2개의 브랜치에 배기압이 작용하지 못하도록 할 수 있다.At this time, even when the number of cylinders is an odd number, it is possible to have two branch structures. For example, in the case of three or five
그렇지 않으면, 실린더(3)의 수가 홀수인 경우 브랜치 구조를 비대칭으로 할 수 있는데, 예를 들어 5개의 실린더(3)에서 한 개의 브랜치는 2개의 실린더(3)를 연결하고, 다른 한 개의 브랜치는 나머지 3개의 실린더(3)를 연결할 수도 있다.Otherwise, if the number of
본 발명에 따른 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치는 각 실린더(3)로부터 배출된 배기가스를 2개의 배기매니폴드(6)를 통해 분기시킨 후, 각 배기매니폴드(6)에서 배기가스의 일부를 별개로 추출하여 한 곳의 지점으로 모으기 위한 T형 밸브바디(9)와, 밸브바디(9) 내부에 설치되어 둘로 분기된 배기가스 중 상대적으로 높은 배기압력을 가지는 배기가스만을 선택적으로 개방시키는 펄스 스위칭 밸브(7)를 제공한다.The pulse switching exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention divides the exhaust gas discharged from each
T형 밸브바디(9)는 별개로 분리된 유체를 한 곳으로 모으기 위한 유입관(9a)과, 유입관(9a)의 중간에서 한쪽 방향으로 형성된 배출관(9b)으로 구성된다.The T-
상기 유입관(9a)에는 제1연결호스를 통해 제1배기매니폴드(4)와 연결되는 제1포트(10a)와, 제2연결호스를 통해 제2배기매니폴드(5)와 연결되는 제2포트(10b)가 분리 형성되고, 상기 배출관(9b)에는 제3연결호스를 통해 흡기매니폴드(1)와 연결되는 제3포트(10c)가 형성된다.The
재순환 배기가스는 제1 및 제2배기매니폴드(4,5)로부터 제1포트(10a)와 제2포트(10b)를 통해 각각 밸브바디(9) 내부로 유입되고, 밸브바디(9)로부터 제3포트(10c)를 통해 흡기매니폴드(1)로 재순환된다.The recirculated exhaust gas flows into the
상기 유입관(9a)은 둘로 분리된 제1포트(10a)와 제2포트(10b)가 서로 만나도록 내부에 연결유로를 가지고, 연결유로의 중간에 밸브작동부가 형성되고, 밸브작동부의 양쪽 단부는 각각 제1포트(10a)와 제2포트(10b)에 연통된다.The
밸브작동부에는 직경이 밸브작동부에 비해 상대적으로 작은 볼 형태의 펄스 스위칭 밸브(7)가 내장되며, 제1 및 제2포트(10a,10b)와 연통되는 연결유로의 직경은 볼의 직경보다 작으며, 밸브작동부의 길이가 볼의 직경보다 길다.The valve operating portion has a ball type
첨부한 도 2 내지 도 4는 도 1에서 압력차에 따른 펄스 스위칭 밸브 및 원웨이 밸브의 작동상태도이다.FIGS. 2 to 4 are operation states of the pulse switch valve and the one-way valve according to the pressure difference in FIG.
펄스 스위칭 밸브(7)의 작동상태를 살펴보면, 제1배기매니폴드(4)와 제2배기매니폴드(5)에서 유입되는 배기가스 중 어느 하나의 배기압이 더 큰 경우에 압력차에 의해 밸브작동부에서 제1 및 제2포트(10a,10b) 중 어느 하나의 포트에서 다른 하나의 포트 쪽으로 펄스 스위칭 밸브(7)가 이동하는 경우에 배기압이 더 큰 쪽의 포트를 개방시킨다.When the exhaust pressure of either one of the exhaust gas flowing in the
예를 들어, 제1포트(10a)로 유입되는 배기가스의 압력이 제2포트(10b)로 유입되는 배기가스의 압력보다 더 큰 경우에 펄스 스위칭 밸브(7)가 제2포트(10b)방향으로 이동됨에 따라 밸브작동부의 한쪽 끝에 밀착되어 제2포트(10b)를 차단하고 밸브작동부의 다른 쪽 끝에 틈새가 발생하여 제1포트(10a)를 개방한다.For example, when the pressure of the exhaust gas flowing into the
반대로, 제2포트(10b)로 유입되는 배기가스의 압력이 제1포트(10a)로 유입되는 배기가스의 압력보다 더 큰 경우에 펄스 스위칭 밸브(7)가 제1포트(10a)방향으로 이동됨에 따라 밸브작동부의 다른 쪽 끝에 밀착되어 제1포트(10a)를 차단하고, 밸브작동부의 한쪽 끝에 틈새가 발생하여 제2포트(10b)를 개방한다.On the contrary, when the pressure of the exhaust gas flowing into the
여기서, 상기 제1 및 제2포트(10a,10b)를 통해 유입되는 배기가스의 압력은 과급에 의한 흡입공기의 압력보다 더 큰 경우이다.Here, the pressure of the exhaust gas flowing through the first and
이와 같이 펄스 스위칭 밸브(7)는 제1 및 제2포트(10a,10b)로 유입되는 배기가스의 압력 차에 의해 이동되어 제1 및 제2배기매니폴드(4,5)로부터 배기가스를 선택적으로 유입시킬 수 있다.As described above, the
이때, 펄스 스위칭 밸브(7)를 이용하여 두 개의 포트(10a,10b)를 선택적으로 개방하도록 한 이유는 EGR 가스의 추출량을 늘리기 위함이다.At this time, the reason why the two
만약, 펄스 스위칭 밸브(7)가 없으면 제1배기매니폴드(4)로부터 발생된 배기가스가 제1포트(10a)에서 배출관(9b)으로 이동하기도 하지만 제2포트(10b)를 통해 제2배기매니폴드(5) 쪽으로 이동함으로 인해 배기가스의 압력이 떨어지고, 제1배기매니폴드(4)에서 발생된 배기가스의 압력이 제2배기매니폴드(5)에서 발생된 배기가스의 압력에 의해 상쇄되어 EGR 가스의 추출량이 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.In the absence of the
배출관(9b)은 내부에 형성된 중공부와, 연결유로와 중공부 사이를 연결하는 연통홀과, 중공부의 중간에 내측방향으로 돌출형성된 걸림턱(11)과, 중공부의 안쪽 끝에서 걸림턱(11) 사이에 이동가능하게 삽입되는 볼 형태의 원웨이 밸브(8)로 구성된다.The
이때, 연통홀의 직경은 원웨이 밸브(8)의 직경보다 상대적으로 작고, 중공부의 직경은 원웨이 밸브(8)의 직경보다 크고, 걸림턱(11)의 내경은 원웨이 밸브(8)의 직경보다 작아서, 원웨이 밸브(8)가 중공부의 안쪽 끝에서 걸림턱(11) 사이로 좌우로 이동할 수 있다.The diameter of the communication hole is relatively smaller than the diameter of the one
원웨이 밸브(8)의 작동상태를 살펴보면, 과급에 의한 흡기압력과 배기가스 재순환에 의한 배기압력의 차이로 원웨이 밸브(8)가 작동되는데, 배기압력이 흡기압력보다 더 큰 경우에 유입관(9a)으로부터 배기가스가 유입되며, 원웨이 밸브(8)가 중공부 한쪽 끝에서 걸림턱(11)으로 이동하여 밀착됨에 따라 제3포트(10c)를 개방시키며, 배기가스를 흡기매니폴드(1)로 재순환시킬 수 있다.
반대로, 상기 흡기압력이 배기압력보다 더 큰 경우에 압력차에 의해 원웨이 밸브(8)가 배출관(9b)의 중공부의 걸림턱(11)에서 그 끝으로 이동하여 연통홀쪽에 밀착됨으로써 연통홀을 차단하여 흡입공기가 배출관(9b)에서 역류하는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, when the intake pressure is greater than the exhaust pressure, the one
첨부한 도 5는 본 발명에 따라 흡기압력보다 높은 배기압력의 배기가스를 추출하는 것을 설명하기 위한 압력곡선 그래프이다.5 is a pressure curve graph for explaining extraction of an exhaust gas having an exhaust pressure higher than the intake pressure according to the present invention.
도 5를 참조하면, 도면의 오른쪽 상단 압력곡선 그래프에 도시한 바와 같이 1,4기통과 2,3기통의 배기압력곡선은 시간에 따라 서로 다른 위상차를 가지면서 압력이 상하방향으로 변동된다.Referring to FIG. 5, as shown in the upper right pressure curve graph of FIG. 5, the exhaust pressure curves of the first and second cylinders and the second and third cylinders have different phase differences with time, and the pressure varies in the vertical direction.
그리고, 도면의 왼쪽 하단의 압력곡선 그래프에 도시한 바와 같이 흡기압력곡선은 수평선(점선)으로 표시되고, 이 수평선보다 더 높은 압력의 배기압력곡선만이 표시되고, 나머지 수평선 아래의 낮은 압력의 배기압력곡선은 삭제되었다.As shown in the graph of the pressure curve at the lower left of the drawing, the intake pressure curve is represented by a horizontal line (dotted line), only an exhaust pressure curve with a higher pressure than the horizontal line is displayed, The pressure curve was removed.
이는 본 발명의 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8)를 이용하여 흡기압력보다 더 높은 배기압력만을 추출하여 배기가스를 재순환시키는 것임을 표시한다.This indicates that the exhaust gas is recirculated by extracting only the exhaust pressure higher than the intake pressure by using the
도면의 오른쪽 하단 압력곡선 그래프에 도시한 바와 같이 1,4기통과 2,3기통 배기압력곡선을 합쳐놓은 그래프로서, 흡기압력보다 낮은 배기압력을 음영으로 표시하였고, 흡기압력보다 낮은 압력의 배기가스를 재순환 시킬 경우에 역류 현상이 발생할 수 있음을 표시한다.As shown in the graph of the pressure curve at the lower right of the drawing, the graphs of the exhaust gas pressure curves of 1, 3 cylinder and 2, 3 cylinder are shown as shaded exhaust gas pressure lower than the intake air pressure, It is indicated that the backflow phenomenon may occur.
여기서, 펄스 스위칭 밸브(7) 및 원웨이 밸브(8)는 배기매니폴드(6)로부터 흡기매니폴드(1)를 연결하여 배기가스를 재순환 시키기 위한 EGR 라인 상에 설치되고, 상기 설명에서는 밸브바디(9)의 내부에 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8)가 함께 설치될 수도 있지만, 이 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8)가 서로 분리되어 별개로 설치될 수 있다.Here, the
예를 들면, 펄스 스위칭 밸브(7)는 제1 및 제2배기매니폴드(4,5)와 직접 연결되고, 원웨이 밸브(8)는 흡기매니폴드(1)와 연결되며, 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8) 사이에 EGR 쿨러(13) 및 EGR 밸브(14)를 설치할 수 있다.For example, the
이때에도 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8)의 기능은 동일함은 물론이다.It is a matter of course that the functions of the
또한, 실린더 수가 6개 이하인 경우에는 펄스 스위칭 밸브(7) 1개만을 사용할 수 있지만, 실린더 수가 8개인 경우에는 펄스 스위칭 밸브(7)를 2개를 사용할 수도 있다.When the number of cylinders is six or less, only one
뿐만 아니라, 재순환 라인(12)이 여러 개일 경우에 웬웨이 밸브를 여러 개 사용하여 엔진(2)의 흡기계로 재순환시킬 수 있다.In addition, when there are a plurality of
따라서, 본 발명에 의하면 재순환 라인(12) 상에 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8)를 적용하여 배기매니폴드(6)에서 흡기압력보다 높은 배기압력만을 추출함으로써 과급 엔진(2)이 적용된 EGR 시스템에서 과급에 의한 흡기압력 상승에 상관없이 EGR 가스를 재순환시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, the
또한, 터보 과급기(16)의 흡입공기 압축에 따른 배기가스의 역류 현상을 방지하여 노크 억제, 녹스 저감 및 펌핑 손실을 저감할 수 있다.
In addition, it is possible to prevent the reverse flow of the exhaust gas due to the intake air compression of the
1 : 흡기매니폴드(흡기계)
2 : 엔진
3 : 실린더
4 : 제1배기매니폴드
5 : 제2배기매니폴드
6 : 배기매니폴드(배기계)
7 : 펄스 스위칭 밸브
8 : 원웨이 밸브
9 : 밸브바디
9a : 유입관
9b : 배출관
10a : 제1포트
10b : 제2포트
10c : 제3포트
11 : 걸림턱
12 : 재순환 라인
13 : EGR 쿨러
14 : EGR 밸브
15 : 배기관(머플러)
16 : 과급기
17 : 인터쿨러1: Intake manifold (intake system)
2: engine
3: Cylinder
4: First exhaust manifold
5: Second exhaust manifold
6: Exhaust manifold (Exhaust system)
7: Pulse switching valve
8: One Way Valve
9: Valve body
9a: inlet pipe
9b: discharge pipe
10a: first port
10b: second port
10c: third port
11: hanging jaw
12: recirculation line
13: EGR cooler
14: EGR valve
15: Exhaust pipe (muffler)
16: supercharger
17: Intercooler
Claims (8)
복수의 실린더(3)를 가지는 엔진(2);
상기 실린더(3)에서 배출되는 배기가스를 두 갈래로 분기시켜주는 배기매니폴드(6);
상기 배기매니폴드(6)에 연결되어 두 갈래로 분기된 배기가스의 흐름통로를 선택적으로 개폐할 수 있도록 된 펄스 스위칭 밸브(7); 및
상기 배기매니폴드(6)와 엔진(2)의 흡기계 사이의 배기가스 재순환 라인(12)에 설치되어 재순환 배기가스의 역류 현상을 방지할 수 있도록 된 원웨이 밸브(8);
를 포함하여 구성되고,
상기 각 실린더(3)는 배기매니폴드(6)에 의해 두 그룹으로 나뉘어지고, 실린더(3) 수가 짝수인 경우 각 그룹의 배기매니폴드(6)는 대칭적인 구조로 이루어지고, 실린더(3) 수가 홀수인 경우 각 그룹의 배기매니폴드(6)는 비대칭적인 구조로 이루어지거나 실린더 수가 더 많은 그룹의 실린더(3) 중 어느 하나의 실린더(3)의 배기가스를 재순환없이 바로 배기관(15)을 통해 배출시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치.
1. An exhaust gas recirculation apparatus for recycling a part of an exhaust gas to an engine (2) through an intake system,
An engine (2) having a plurality of cylinders (3);
An exhaust manifold 6 for bifurcating the exhaust gas discharged from the cylinder 3;
A pulse switching valve (7) connected to the exhaust manifold (6) for selectively opening and closing a flow path of exhaust gas branched in two directions; And
Way valve (8) installed in an exhaust gas recirculation line (12) between the exhaust manifold (6) and the intake system of the engine (2) to prevent reverse flow of recirculated exhaust gas;
And,
Each of the cylinders 3 is divided into two groups by an exhaust manifold 6. When the number of cylinders 3 is an even number, each group of the exhaust manifolds 6 has a symmetrical structure, The number of the exhaust manifolds 6 of each group is asymmetric or the exhaust gas of any one of the cylinders 3 of the group of cylinders 3 having a larger number of cylinders is directly discharged to the exhaust pipe 15 without recirculation And the exhaust gas recirculation device is capable of discharging the exhaust gas through the exhaust gas recirculation device.
상기 배기매니폴드(6)는 브랜치 구조로 실린더(3)를 각각 연결하는 제1 및 제2배기매니폴드(4,5)로 구성되고, 점화순서를 기준으로 상기 제1배기매니폴드(4)의 실린더(3)와 제2배기매니폴드(5)의 실린더(3)는 서로 교대로 점화될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치.
The method according to claim 1,
The exhaust manifold 6 is constituted by first and second exhaust manifolds 4 and 5 for connecting the cylinders 3 in a branch structure and is connected to the first exhaust manifold 4 on the basis of the ignition sequence, Wherein the cylinder (3) of the second exhaust manifold (5) and the cylinder (3) of the second exhaust manifold (5) are configured to be alternately ignited.
상기 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8)는 T 구조의 한 몸체로 이루어진 밸브바디(9) 내부에 설치되고, 상기 밸브바디(9)는 양측에 별개로 형성되어 밸브바디(9) 내부로 배기가스를 유입시키는 제1포트(10a) 및 제2포트(10b)와, 상기 제1포트(10a) 및 제2포트(10b)의 반대방향으로 형성되어 배기가스를 배출시키는 제3포트(10c)를 가지며, 상기 제1포트(10a) 및 제2포트(10b)는 펄스 스위칭 밸브(7)의 작동에 의해 선택적으로 개폐되며, 상기 제3포트(10c)는 원웨이 밸브(8)에 의해 배기가스를 한쪽 방향으로만 배출시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치.
The method according to claim 1,
The pulse switching valve 7 and the one way valve 8 are installed inside a valve body 9 composed of a T-shaped body. The valve body 9 is formed separately on both sides of the valve body 9, A first port 10a and a second port 10b for introducing exhaust gas into the first port 10a and the second port 10b and a third port 10b formed in a direction opposite to the first port 10a and the second port 10b, Way valve 10c and the first port 10a and the second port 10b are selectively opened and closed by the operation of the pulse switching valve 7. The third port 10c is connected to the one- So that the exhaust gas can be discharged only in one direction by the exhaust gas recirculation device.
상기 펄스 스위칭 밸브(7)와 원웨이 밸브(8)는 서로 분리되어 별개로 설치된 것을 특징으로 하는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pulse switching valve (7) and the one-way valve (8) are separately provided separately from each other.
상기 펄스 스위칭 밸브(7)는 복수개로 분리되게 설치되는 것을 특징으로 하는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pulse switching valve (7) is installed in a plurality of separate states.
상기 원웨이 밸브(8)는 복수의 배기가스 재순환 라인(12) 상에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the one-way valve (8) is installed on each of a plurality of exhaust gas recirculation lines (12).
상기 펄스 스위칭 밸브(7) 및 원웨이 밸브(8)는 볼 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 펄스 스위칭 배기가스 재순환 장치.The method according to claim 1,
Wherein the pulse switching valve (7) and the one-way valve (8) are formed in a ball shape.
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