KR101673328B1 - 통합된 최단 경로 균등 분배 배기가스 재순환 시스템 - Google Patents

통합된 최단 경로 균등 분배 배기가스 재순환 시스템 Download PDF

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Abstract

하나의 실시예에서, 엔진용 배기가스 재순환(EGR) 시스템이 개시된다. 상기 EGR 시스템은 재순환된 엔진 배기 가스를 냉각하고 엔진 내의 실린더 헤드의 밸브 커버와 밸브 트레인 사이에 장착된 EGR 쿨러를 포함한다.

Description

통합된 최단 경로 균등 분배 배기가스 재순환 시스템{INTEGRATED SHORT PATH EQUAL DISTRIBUTION EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM}
본 발명은 엔진용 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation; EGR) 시스템에 관한 것이다. 특히, 엔진의 실린더들에 배기 가스를 균등하게 분배하는 최단 경로를 가진 EGR 시스템이 개시된다.
엔진 내의 내연 기관의 하나의 부산물은 질소산화물(NOx) 가스의 형성이다. 이러한 타입의 가스들은 연소 과정과 연관된 고온 하에서 질소 기체가 산소 기체와 결합할 때 형성되고, 그것에 의하여 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2)와 같은 NOx 가스를 형성한다. 이러한 가스들은 대기 중에 배출되었을 때 다양하게 환경에 나쁜 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들어, 산성비, 스모그, 오존층 파괴 및 다른 환경에 나쁜 영향들이 NOx 가스의 대기 중 배출에 기인한다.
내연 기관에 의한 NOx 가스의 배출을 감소시키기 위하여, 배기 가스를 엔진의 흡기로 다시 재순환시키는 EGR 시스템이 개발되었다. 배기 가스는 연소 과정에서 "희석제"로 작동하여, 열적 디스로틀링(thermal dethrottling)에 기인하는 펌핑 손실의 감소를 유발한다. 재순환 가스가 압축 행정 말기의 온도를 낮추기 때문에 NOx 배출이 감소되며, 그것에 의하여 많은 NOx 가스의 생성을 유발할 수 있는 연소 온도를 낮출 수 있다. 많은 EGR 시스템은 배기 가스가 엔진의 흡기로 다시 도입되기 전에 배기 가스를 냉각하는 EGR 쿨러를 포함하는 것에 의하여 이러한 온도 하강을 용이하게 한다. 일반적으로, 이러한 쿨러는 배기 가스로부터 열을 빼앗기 위하여 엔진의 냉각수를 사용함으로써 작동한다.
현대 EGR 시스템이 NOx 배출을 감소시키는데 다소 효과적인 반면, 이것은 희생 없이 이루어지지 않는다. 먼전, EGR 시스템에서 가스 재순환 덕택에 엔진 효율이 부정적인 영향을 받는다. 또한, 현대 EGR 시스템은 일반적으로 엔진의 부피, 크기, 및 복잡성을 증가시키는데, 이것은 현대 EGR 시스템에 의하여 사용되는 상당히 긴 재순환 경로를 도모하게 된다. 특히, EGR 경로가 길어질수록 EGR 시스템의 응답성을 낮추고 엔진의 응답에 영향을 끼칠 수 있다.
관련 기술들의 문제점을 해결하기 위하여, 더욱 좋은 성능, 향상된 연비를 보이고, 종래의 EGR 시스템보다 더 작은 EGR 시스템의 개발이 요구되고 있다.
배경기술에 기재된 정보들은 단지 본 발명의 배경기술에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐이고, 이에 따라 이 나라에서 당업자에게 이미 알려진 선행 기술을 구성하는 것이 아닌 정보를 포함할 수 있다.
본 발명은 컴팩트하고 효율적인 방식으로 엔진 내에서 배기 가스를 재순환하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 특히, 엔진 오일을 냉매로 사용하는 낮은 프로파일 배기 가스 쿨러가 사용될 수 있다. 배기 가스 쿨러는 엔진 내에 위치하여 배기 가스를 위한 짧은 재순환 경로가 활용된다.
하나의 실시예에서, 엔진용 배기가스 재순환(EGR) 시스템이 개시된다. 상기 EGR 시스템은 재순환된 엔진 배기 가스를 냉각하고 엔진 내의 실린더 헤드의 밸브 커버와 밸브 트레인 사이에 장착되는 EGR 쿨러를 포함한다. 몇몇 양상에서, EGR 쿨러는 실린더 헤드의 점화 플러그 구멍에 대응하는 복수개의 구멍을 정의할 수 있다.
다양한 양상에 따르면, EGR 시스템은 재순환된 배기 가스를 위한 냉매로 엔진 오일을 사용할 수 있다. EGR 쿨러는 엔진 오일이 EGR 쿨러로부터 엔진의 오일 팬에 흘러가도록 하는 엔진 오일을 위한 유동 경로를 포함할 수 있다. 냉매로 사용되는 엔진 오일의 적어도 일부분이 밸브 트레인 자체에 의하여 EGR 쿨러 상에 튀겨질 수 있다. 하나의 양상에서, EGR 쿨러는 엔진 오일을 실린더 헤드로부터 공급받는다.
다양한 양상에 따르면, EGR 시스템은 냉각을 위하여 엔진의 배기 매니폴드로부터 EGR 쿨러로 배기 가스를 보내는 EGR 라인을 포함할 수 있다. EGR 시스템은 냉각된 배기 가스를 EGR 쿨러로부터 받고 엔진의 실린더들에 상기 배기 가스를 고르게 분배하는 EGR 분배 조립체를 포함할 수 있다. 예를 들어, EGR 분배 조립체는 엔진의 흡기 매니폴드의 흡기 런너(intake runner)들에 냉각된 배기 가스를 고르게 분배할 수 있다. 상기 EGR 시스템은 선택적으로 엔진 오일을 냉각하는 오일 쿨러를 포함할 수 있고, 몇몇 경우에 오일 쿨러가 엔진 오일을 냉각할 것인지를 선택하는 오일 쿨러의 바이패스 밸브를 작동시키는 전자 제어기를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 엔진의 웜업 시기 동안 오일 쿨러에 의한 엔진 오일의 냉각을 방지하도록 되어 있다.
하나의 실시예에서, 엔진용 EGR 시스템이 개시된다. 상기 EGR 시스템은 엔진 오일을 냉매로 사용하여 엔진에서 재순환된 배기 가스를 냉각하기 위한 수단을 포함한다. 다양한 실시예에서, EGR 시스템은 냉각된 배기 가스를 엔진의 실린더들에 골고루 분배하기 위한 수단, 엔진 오일을 냉각하기 위한 수단, 엔진 오일을 냉각할 시점을 선택적으로 조절하기 위한 수단, 및/또는 냉각을 위하여 배기 매니폴드로부터 배기 가스를 보내기 위한 수단을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 엔진으로부터 엔진 내의 실린더 헤드의 밸브 커버와 밸브 트레인 사이에 장착된 EGR 쿨러로 배기 가스를 보내는 방법이 개시된다. 상기 배기 가스는 실린더 헤드로부터 엔진 오일을 냉매로 사용하여 냉각될 수 있다. 상기 냉각된 배기 가스는 엔진의 실린더들에 분배될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방법은 엔진 오일 쿨러를 통하여 엔진 오일을 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 엔진 오일을 엔진 오일 쿨러에 공급할지를 제어하는 바이패스 밸브가 작동될 수 있다. 상기 방법은 엔진이 웜업 시기인 것을 판단하는 단계와, 엔진의 웜업 시기 동안 엔진 오일 쿨러를 우회하도록 바이패스 밸브를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
유리하게도, 여기에서 개시되는 시스템과 방법은 컴팩트하고 효율적인 방식으로 엔진 내에서 배기 가스를 재순환하기 위한 기술을 제공한다. EGR 시스템의 짧은 재순환 경로는 다른 이익들 중에서도 엔진 반응을 보다 부드럽게 하고, 연비 및 엔진의 경제성을 향상시키며, 엔진 마찰을 줄일 수 있다.
앞에서 언급한 본 발명의 특징들 및 다른 특징들은 예시의 목적으로만 아래에서 주어져 있으며 이에 따라 본 발명을 한정하지 않는 첨부된 도면들에 도시된 몇몇 실시예들을 참조하여 자세히 설명된다.
도 1은 배기가스 재순환(EGR) 시스템의 평면도이다.
도 2는 도 1의 EGR 시스템의 측면 단면도이다.
도 3은 도 1의 EGR 시스템의 분해도이다.
도 4는 엔진 내에서 배기 가스를 재순환시키기 위한 간략화된 절차의 예시도이다.
앞에서 참조한 도면들은 축적이 정확하지 않으며 본 발명의 기본적인 원리들을 나타내는 다양한 특징들을 다소 간략화한 표현으로 나타내고 있음을 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 특정 치수, 방향성, 위치, 그리고 형상을 포함하는 본 발명의 특정한 특징들은 특별히 의도된 응용 분야 및 사용 환경에 의하여 부분적으로 결정될 수 있다.
도면에서, 도면 번호는 전체 도면에 걸쳐 본 발명의 동일하거나 동등한 부분을 언급한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 당업자가 용이하게 구현할 수 있도록 기재된다.
본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(sports utility vehicles; SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량을 포함한다. 여기에서 언급된 바와 같이, 하이브리드 차량은, 예를 들어 가솔린과 전기에 의하여 구동되는 차량과 같이 두 개 이상의 동력원을 가진 차량이다.
추가적으로, 몇몇 방법들은 적어도 하나의 제어기에 의하여 실행될 수 있다. 제어기라는 용어는 메모리와, 알고리즘 구조로 해석되는 하나 이상의 단계들을 실행하도록 된 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 언급한다. 상기 메모리는 알고리즘 단계들을 저장하도록 되어 있고, 프로세서는 아래에서 기재하는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위하여 상기 알고리즘 단계들을 특별히 실행하도록 되어 있다.
더 나아가, 본 발명의 제어 로직은 프로세서, 제어기 또는 이와 유사한 것에 의하여 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단 상의 일시적이지 않고 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단의 예들은, 이에 한정되지는 않지만, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래쉬 드라이브, 스마트 카드 및 광학 데이터 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 재생 매체는 네트웍으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 예를 들어 텔레매틱스 서버나 CAN(Controller Area Network)에 의하여 분산 방식으로 저장되고 실행될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 특정 실시예들만을 기재하기 위한 것으로 본 발명을 한정하기 위한 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수 형태들은, 맥락에서 명백히 이와 다르게 지칭하고 있지 않는 한, 복수 형태들을 함께 포함한다. "포함하다" 및/또는 "포함하는" 등과 같은 용어는 본 명세서에서 사용되었을 때 기재된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 부품들이 존재하는 것을 나타내며, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 요소들, 부품들 및/또는 그들의 그룹들이 존재하는 것 또는 추가되는 것을 배제하기 위한 것이 아님을 이해하여야 할 것이다. 본 명세서에서 사용된 "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 연관되고 리스트에 언급된 항목들 중 어느 하나 및 모든 조합을 포함한다.
본 발명은 상당히 짧은 재순환 경로를 사용하는 배기가스 재순환(EGR) 시스템을 제공한다. 특히, 본 발명은 배기 가스를 냉각하기 위하여 엔진 냉각수를 사용하는 많은 기존 시스템과는 달리, EGR 쿨러가 배기 가스를 위한 냉매로서 엔진 오일을 사용하도록 하는 기술을 포함한다. 또한, 기존 시스템과는 달리, 엔진의 흡기 매니폴드의 각 흡기 런너에 가스들을 분배함으로써 냉각된 가스가 엔진의 실린더들에 고르게 분배되도록 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 엔진의 웜업 기간 동안 엔진 오일 쿨러를 우회하도록 함으로써 엔진 오일이 선택적으로 냉각되는 기술이 개시된다. 그렇게 함으로써, 보다 뜨거운 엔진 오일이 엔진 마찰을 줄이고, 그것에 의하여 엔진의 연비가 향상되는 결과를 낳게 된다.
본 발명에 따르면, 엔진용 EGR 시스템이 개시된다. 상기 EGR 시스템은 재순환된 배기 가스를 냉각하고 엔진 내의 실린더 헤드의 밸브 커버와 밸브 트레인 사이에 장착되는 EGR 쿨러를 포함한다.
도 1을 참고하면, 다양한 실시예에 따른 EGR 시스템의 평면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, EGR 시스템(100)은 연소 결과 엔진에서 생성되는 배기 가스(102)를 냉각하도록 된 EGR 쿨러(138)를 포함한다. 엔진은 배기 가스(102)를 배기 매니폴드(130)를 통하여 배출한다. 배기 가스(102)의 적어도 일부는 최단 경로 EGR 라인(134)을 통하여 EGR 쿨러(138)로 다시 되돌려진다. EGR 쿨러(138)는 EGR 라인(134)으로부터 재순환된 배기 가스(104)를 공급 받고, 상기 가스를 냉각하며, 냉각된 배기 가스(120)를 EGR 분배 조립체(118)로 공급한다. 그러면, EGR 분배 조립체(118)는 냉각된 배기 가스(120)를 흡기 매니폴드(116)를 통하여 엔진의 밸브들에 분배한다. 따라서, 엔진 내에서 일어나는 연소는 흡기 매니폴드(116)로부터 흡기 가스와, 스로틀(114)에 의하여 제어된 연료와, 재순환된 배기 가스(120)를 활용한다. 배기 가스를 다시 연소 과정에 도입함으로써, 엔진에 의하여 생성되는 NOx 가스의 양은 줄어들 수 있다.
상기 엔진에는 복수개의 실린더들이 일자로, 일 열로 배치되어 있다.
다양한 실시예에서, EGR 쿨러(138)는 재순환된 배기 가스(104)를 냉각하기 위한 냉매로서 엔진 오일을 사용한다. 예를 들어, EGR 쿨러(138)는 EGR 라인(134)으로부터 재순환된 배기 가스를 공급받고 상기 가스(104)를 다수의 EGR 쿨러 라인들(110)을 따라 안내하는 가스 입구 매니폴드(106)를 포함할 수 있다. 쿨러 라인(110)은 재순환된 배기 가스(104)에 존재하는 열 에너지를 엔진 오일에 전달하고, 결국 EGR 쿨러(138)로부터 제거되는 가스-오일 열 교환기로 작동할 수 있다. 따라서, 가스 입구 매니폴드(106)의 반대쪽의 EGR 쿨러(138)의 끝단에는 냉각된 배기 가스(128)가 발생하고, 이것은 EGR 쿨러(138)의 가스 출구 매니폴드(124)로 보내진다. 그러면, 가스 출구 매니폴드(124)는 EGR 쿨러(138)에 결합된 EGR 라인(132)을 통하여 냉각된 배기 가스(120)를 EGR 분배 조립체(118)에 공급하여 상기 가스를 엔진의 연소실에 다시 분배한다.
EGR 쿨러(138)는 엔진의 밸브 커버(126) 밑에(즉, 엔진의 실린더 헤드의 밸브 트레인 위에) 장착되도록 된 낮은 프로파일 쿨러일 수 있다. 유리하게도, 이 위치는 고압 및 저압(예를 들어, 터보 챠져로부터 오는 저압)의 EGR 가스 모두를 EGR 쿨러(138)에 다시 보낼 때 EGR 라인(134)이 상당히 짧아지도록 할 수 있다. 유사하게, EGR 쿨러(138)의 위치는 분배를 위해 냉각된 배기 가스(120)를 다시 엔진의 밸브들로 다시 안내할 때 EGR 라인(132) 역시 짧아지도록 할 수 있다. EGR 시스템(100) 내에서의 배기 가스의 짧아진 전체 경로는 시스템(100)의 응답 시간을 높이고 보다 부드러운 엔진 응답을 제공한다.
몇몇 양상에서, 엔진 오일이 엔진의 실린더 헤드로부터 직접 EGR 쿨러(138)에 공급될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, EGR 쿨러(138)는 실린더 헤드의 오일 공급 채널에 결합된 하나 이상의 오일 입구 포트(122)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 오일은 쿨러 라인(110)을 흘러가는 배기 가스의 효율적인 냉각이 가능하도록 배기 가스(104)의 흐름에 대하여 교차하는 방식으로 EGR 쿨러(138)를 통하여 흐를 수 있다. 그러면, 엔진 오일은 하나 이상의 오일 드레인(108)을 통하여 EGR 쿨러(138)로부터 벗어날 수 있다. 몇몇 경우에, 하나 이상의 오일 드레인(108)은 엔진 오일을 엔진의 오일 팬에 다시 보내기 위하여 엔진에 의하여 이미 사용되고 있는 실린더 헤드 및 엔진 블록 내의 구멍들에 대응될 수 있다.
도 2를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 EGR 시스템(100)의 단면 측면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, EGR 쿨러(138)는 실린더 헤드(154)의 밸브 커버(126)와 밸브 트레인 사이에 위치할 수 있다. 하나의 실시예에서, EGR 쿨러(138)는 엔진의 점화 플러그 구멍에 대응하는 복수의 구멍들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(154)는 점화 플러그(152)가 위치하는 점화 플러그 구멍(142)을 포함할 수 있다. 점화 플러그(152)는 엔진 내에서 연료의 연소를 시작하고, 그것에 의하여 밸브 트레인 캠샤프트(160)를 구동시킨다. 알 수 있는 바와 같이, 여기에서 개시된 내용을 이용하여 EGR 쿨러(138)는 다양한 개수의 점화 플러그와 엔진 실린더를 수용하도록 되어 있을 수 있다. 또한, 도 2에는 듀얼 오버헤드 캠(dual overhead cam; DOHC) 형상이 도시된 반면, EGR 쿨러(138)는 여기에서 개시된 내용을 이용하여 다른 엔진 레이아웃에도 사용될 수 있다. 더 나아가, 상기 엔진은 점화 플러그에 의하여 연료의 연소가 시작되는 가솔린 엔진일 수 있다.
앞에서 논의한 바와 같이, 연소에서 생성된 배기 가스는 배기 포트(156)를 통하여 배기 매니폴드(130)로 보내진다. 이 가스(즉, 배기 가스(104) 중 적어도 일부는 EGR 라인(134)에 의하여 엔진을 향하여 되돌려져서 EGR 쿨러(138)에 공급된다. 실린더 헤드(154)로부터 엔진 오일이 배기 가스(104)를 냉각하기 위하여 EGR 쿨러(138) 내에서 사용된다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, 가압된 냉각 오일 공급 라인(158)은 배기 가스(104)를 냉각하기 위하여 EGR 쿨러(138)에 엔진 오일을 공급할 수 있다. EGR 쿨러(138)로부터 엔진 오일은 또한 엔진 오일이 엔진으로 다시 드레인되는 복귀 경로(150)를 따라갈 수 있다. 몇몇 실시예에서, EGR 쿨러(138)는 밸브 트레인 캠샤프트(160)에 근접하여 장착되어 엔진 오일(144)의 일부가 EGR 쿨러(138)에 튀겨지도록 할 수 있고, 그것에 의하여 배기 가스(104)를 더욱 냉각할 수 있다.
EGR 쿨러(138)에 의하여 배기 가스(104)가 냉각되면, EGR 쿨러(138)는 냉각된 배기 가스(120)를 EGR 분배 조립체(118)에 공급한다. 하나의 실시예에서, EGR 분배 조립체(118)는 냉각된 배기 가스(120)를 흡기 매니폴드(116)의 흡기 런너들에 균등하게 분배할 수 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, EGR 분배 조립체(118)는 흡기 매니폴드(116)의 흡기 런너(146)를 통하여 연장된 경로(148)를 통하여 실린더에 냉각된 배기 가스(120)를 분배할 수 있다. 경로(148)는 EGR 시스템(100) 내에서 배기 가스를 위한 단축된 전체 경로를 제공하고, 그것에 의하여 시스템의 응답 시간을 감소시키고 다른 효과들을 제공한다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 EGR 시스템(100)의 분해도가 도시되어 있다. 앞에서 강조한 바와 같이, EGR 쿨러(138)는 재순환된 배기 가스(104)로부터 열을 빼앗기 위하여 엔진으로부터 오일을 활용할 수 있다. 특히, 배기 가스(104)는 EGR 쿨러(138)의 입구 매니폴드(106)를 지나 공급 라인(158)을 통하여 EGR 쿨러(138)에 공급되는 엔진 오일에 의하여 냉각된다. 그러면, 그 결과로 생긴 냉각된 배기 가스(120)는 가스 출구 매니폴드(124)를 통하여 EGR 분배 조립체(118)에 보내지고, 거기에서 배기 가스는 실린더에 되돌려진다. 몇몇 경우에, EGR 분배 조립체(118)는 다시 엔진으로 돌아가는 배기 가스의 흐름을 조절하는 EGR 분배 밸브(112)를 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 엔진 오일 공급 라인(158)은 엔진 블록(162)으로부터 실린더 헤드(154)를 통하여 연장될 수 있다. 몇몇 경우에, 공급 라인(158)을 통한 오일은 오일 팬(166)에 모인 엔진 오일을 공급 라인(174)을 통하여 다시 엔진 블록(162)으로 펌핑하는 오일 펌프(176)를 통하여 가압될 수 있다. 예를 들어, 오일 펌프(176)는 오일 팬(166) 내에 위치한 오일 펌프 픽업(oil pump pickup)(168)을 포함하거나 그렇지 않으면 결합될 수 있다. 이 오일은 엔진의 밸브 트레인을 위한 윤활제로 사용될 뿐만 아니라 배기 가스(104)를 냉각시킬 수 있다. 하나의 실시예에서, 오일 공급 시스템은 오일 팬(166)으로부터 펌핑된 오일을 공급 받고 거르는 오일 필터(170)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 오일 쿨러(172)가 공급 라인(174)에 결합되어 오일이 엔진 블록(162)으로 되돌아가기 전에 오일을 냉각할 수 있다. 오일 쿨러(172)는 라인(174)을 따라 이동하는 오일이 오일 쿨러(172)에 의하여 냉각될 것인지를 제어하도록 작동하는 바이패스 밸브를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 엔진 제어 유닛(engine control unit; ECU) 또는 다른 제어기와 같은 엔진 제어기는 엔진의 상태에 기초하여 바이패스 밸브의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 엔진이 웜업 시기에 있으면, 오일 쿨러(172)는 엔진 오일의 온도를 상승시키도록 우회된다. 엔진을 윤활하기 위하여 더 뜨거운 오일을 사용함으로써, 엔진 마찰이 감소되고 엔진의 연비가 더 좋아질 수 있다. 오일이 적절한 온도(즉, 원하는 작동 온도)에 도달하면, 오일은 이 온도를 유지하는데 필요하도록 오일 쿨러(172)로 보내질 수 있다.
엔진 오일이 EGR 쿨러(138)를 통과한 후, 상기 오일은 실린더 헤드(154)와 엔진 블록(162)의 경로(150)를 통하여 오일 팬(166)으로 되돌아간다. 하나의 실시예에서, 복귀 경로(150)는 밸브 트레인으로부터 오일(예를 들어, 밸브 트레인을 윤활하기 위하여 사용된 오일)을 오일 팬(164)으로 복귀시키기 위하여 엔진에서 사용되는 오일 복귀 경로와 공유될 수 있다. 예를 들어, 상기 오일은 엔진 블록(162)을 통하여 연장된 하나 이상의 드레인(164)을 통하여 오일 팬(164)에 복귀될 수 있다.
도 4를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 엔진에서 배기 가스를 재순환하기 위한 간략화된 절차의 예가 도시되어 있다. 절차(400)는 402 단계에서 시작되어, 앞에서 상세히 기재한 바와 같이 엔진으로부터 배기 가스가 엔진의 밸브 커버와 밸브 트레인 사이에 장착된 EGR 쿨러로 보내지는 404 단계로 진행한다. 예를 들어, 짧은 경로의 공급 라인이 엔진의 배기 매니폴드로부터의 배기 가스의 적어도 일부를 냉각을 위하여 EGR 쿨러로 다시 보낸다. 406 단계에서, 앞에서 상세히 기재한 바와 같이, 배기 가스는 엔진 오일을 냉매로 사용하는 EGR 쿨러에 의하여 냉각된다. 다양한 실시예에서, 엔진의 오일 공급 채널은 엔진 오일의 일부가 EGR 쿨러를 통하여 전달되도록 되어 있을 수 있다. 몇몇 경우에, 만약 EGR 쿨러가 밸브 트레인에 충분히 가깝게 장착되어 있다면, 밸브 트레인으로부터 EGR 쿨러에 튕겨지는 엔진 오일에 의하여 더 많은 냉각이 제공될 수 있다. 절차(400)는, 앞에서 상세히 기재한 바와 같이, 냉각된 배기 가스가 엔진의 실린더에 분배되는 408 단계로 진행한다. 다양한 실시예에서, EGR 분배 조립체는 냉각된 배기 가스를 엔진의 흡기 매니폴드의 각 흡기 런너로 균등하게 분배할 수 있다. 그러면, 절차(400)는 401 단계에서 종료한다.
절차(400)의 일부 또는 모든 단계들은 선택적일 수 있고, 도 4에 도시된 단계들은 단순히 설명을 위한 예일 수 있음을 주목해야 한다. 원하는 경우 여기에 기재된 내용에 따라 몇몇 다른 단계들이 포함되거나 절차(400)로부터 배제될 수 있다. 더 나아가, 상기 단계들의 특정 순서가 도 4에 도시된 반면, 상기 순서는 단순히 예시적이며 여기의 실시예들의 범위를 벗어나지 않고서 상기 단계들의 적절한 배열이 사용될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (20)

  1. 엔진용 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation; EGR) 시스템에 있어서,
    상기 엔진에는 복수개의 실린더들이 일 자로, 일열로 배치되어 있으며,
    상기 엔진은 점화 플러그에 의하여 연료의 연소가 시작되는 가솔린 엔진이고,
    재순환된 엔진 배기 가스를 냉각하고, 엔진 내의 실린더 헤드의 밸브 커버와 밸브 트레인 사이에 장착된 EGR 쿨러를 포함하며,
    상기 EGR 쿨러는 실린더 헤드 내의 점화 플러그 구멍에 대응하는 복수개의 구멍을 정의하며,
    상기 EGR 쿨러는 엔진 오일을 냉매로 사용하여 재순환된 배기 가스를 냉각시키되, 상기 엔진 오일은 밸브 트레인을 위한 윤활제로 사용되고, 상기 엔진 오일의 일부는 실린더 헤드로부터 EGR 쿨러에 직접 공급되어 냉매로 사용되며, 밸브 트레인의 윤활을 위한 엔진 오일의 일부는 EGR 쿨러 상에 튀겨지는 배기가스 재순환 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    냉각을 위하여 엔진의 배기 매니폴드로부터 EGR 쿨러로 배기 가스를 보내는 EGR 라인을 더 포함하는 배기가스 재순환 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    냉각된 배기 가스를 EGR 쿨러로부터 받고 엔진의 실린더들에 상기 배기 가스를 고르게 분배하는 EGR 분배 조립체를 더 포함하는 배기가스 재순환 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    EGR 분배 조립체는 엔진의 흡기 매니폴드의 흡기 런너(intake runner)들에 냉각된 배기 가스를 고르게 분배하는 배기가스 재순환 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러는 실린더 헤드로부터 엔진 오일을 공급받는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러는 엔진 오일이 EGR 쿨러로부터 엔진의 오일 팬에 흘러가도록 하는 유동 경로를 포함하는 배기가스 재순환 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    엔진 오일을 선택적으로 냉각하는 오일 쿨러를 더 포함하는 배기가스 재순환 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    오일 쿨러가 엔진 오일을 냉각할 것인지를 선택하는 오일 쿨러의 바이패스 밸브를 작동시키는 전자 제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는 엔진의 웜업 시기 동안 오일 쿨러에 의한 엔진 오일의 냉각을 방지하도록 되어 있는 배기가스 재순환 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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