KR19980020531A - 디젤엔진용 배기가스 재순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 엔진의 배기 매니폴드를 통하여 배출되는 배기가스 중의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시켜 연소실의 온도를 낮추는 디젤엔진용 배기가스 재순환장치로서, 상기 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드를 연통되게 연결하는 배기가스 재순환라인과, 상기 배기가스 재순환라인 중에 설치되어 이 라인을 따라 흡기 매니폴드 측으로 흘러가는 배기가스의 흐름을 단,속하는 것으로써 외부에서 인가되는 진공에 의해 개,폐 동작하는 이지알밸브와, 상기 이지알밸브의 진공원인 얼터네이터와, 상기 얼터네이터에서 발생한 진공을 이용하여 이지알밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브에 이지알밸브의 동작 신호를 송출하는 것으로써 엔진의 회전수, 부하 및 온도 등을 센싱하여 이 센싱값에 부합하는 배기가스 재순환이 수행되도록 솔레노이드 밸브에 신호를 보내는 전자제어유니트로 구성된다. 이와 같은 본 발명은 디젤 엔진에서 엔진의 회전수, 부하 및 온도에 따라 이에 부합하는 적정한 배기가스 재순환이 이루어지면서 연소실의 온도를 낮추어 질소 산화물의 생성을 억제시키는 작용을 한다. 따라서 환경 보호는 물론 자동차의 수출 활로 개척에 큰 기여를 할 수 있다.

Description

디젤엔진용 배기가스 재순환장치

본 발명은 배기가스의 일부를 흡기 계통으로 재순환시켜 연소시의 최고온도를 낮춤으로써 질소 산화물(NOx)의 발생을 억제하는 배기가스 재순환(EGR : Exhaust Gas Recirculation)장치에 관한 것으로, 특히 최근 배기가스의 규제가 엄격해지고 있는 디젤 엔진에 적합하도록 한 디젤엔진용 배기가스 재순환장치에 관한 것이다.

최근 들어서, 자동차의 배출가스로 인한 대기 오염을 방지하는 것이 환경 위생상 중요한 문제로 대두되고 있으며, 그 대책이 시급히 요청되고 있다. 자동차에서 배출되는 가스는 배기 파이프에서 배출되는 배기가스, 기관의 크랭크 케이스에서 발생되는 블로바이(blow-by) 가스, 및 연료 탱크나 기화기등에서 증발하는 연료 증발가스로 구분된다. 이 중 배기가스에 포함된 질소 산화물은 스모그(Smog) 현상을 일으키는 대기오염원의 하나로 각종 호흡기 장애를 유발하므로 특히 억제가 요구되고 있고, 이제까지는 규제를 하지 않던 디젤 차량에 대해서도 엄격한 규제를 행하고 있다.

상기한 바와 같은 질소 산화물의 발생을 억제하기 위해서는 연소실의 온도를 떨어뜨려야 하는데, 그 방안으로 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시켜 연소시의 최고온도를 낮추는 배기가스 재순환장치가 강구되었다.

이러한 배기가스 재순환장치는 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드를 연결하는 파이프, 상기 파이프의 중간에 설치되어 배기 매니폴드에서 흡기 매니폴드로 재순환되는 배기가스의 흐름을 선택적으로 단속하는 이지알밸브(EGR Valve) 및 상기 상기 이지알밸브의 작동을 제어하는 전자제어유니트(ECU)를 포함하고 있다.

이와 같은 장치는 전자제어유니트의 신호에 따라 이지알밸브가 열리면서 배기 매니폴드를 통하여 배출되는 배기가스 일부가 파이프를 통해 흡기 매니폴드로 재순환되고, 흡입 공기와 혼합되어 연소실로 유입되게 된다. 이와 같이 배기가스 재순환을 하게 되면 흡입 공기량 중 일부를 배기가스가 차지하게 되고, 따라서 연소에 필요한 산소 농도가 저하되어 결국 연소 온도가 떨어지게 된다. 이러한 연소실의 온도 저하로 질소 산화물의 생성을 억제할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 배기가스 재순환장치는 가솔린 엔진에 설치된 예를 설명하고 있는 것으로, 이제까지 배기가스 규제가 엄격하지 않았던 디젤 엔진에는 상기한 바와 같은 배기가스 재순환장치가 적용되어 있지 않았다. 따라서 가솔린 엔진보다도 많은 양의 질소 산화물을 배출하는 디젤 엔진으로부터 발생되는 가스로 인해 환경 오염은 심각한 정도에 다다랐고, 이에 각국에서는 자동차의 배기가스 규제를 엄격히 행하고 있으며, 디젤 엔진 탑재 차량의 배기가스 대책이 시급해지고 있는 실정에 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 디젤 엔진 차량에서 배출되는 질소 산화물을 효과적으로 억제 및/또는 저감시킬 수 있는 디젤엔진용 배기가스 재순환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 디젤엔진용 배기가스 재순환장치의 구성을 보인 계통도.

도 2는 본 발명의 요부를 이루는 이지알밸브의 구조 및 작용을 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2;배기 매니폴드 3;흡기 매니폴드

4;배기가스 재순환라인 10;이지알밸브

11;하우징 12;케이스

13; 밸브본체 14;차단판

15;로드 16;다이아 프램

17;스프링 18;니플

20;솔레노이드 밸브 30;얼터네이터

40;전자제어유니트

상기와 같은 본 발명의 목적은, 디젤 엔진의 배기 매니폴드를 통하여 배출되는 배기가스 중의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시켜 연소실의 온도를 낮추는 디젤엔진용 배기가스 재순환장치로서, 상기 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드를 연통되게 연결하는 배기가스 재순환라인과, 상기 배기가스 재순환라인 중에 설치되어 이 라인을 따라 흡기 매니폴드 측으로 흘러가는 배기가스의 흐름을 단,속하는 것으로써 외부에서 인가되는 진공에 의해 개,폐 동작하는 이지알밸브와, 상기 이지알밸브의 진공원인 얼터네이터와, 상기 얼터네이터에서 발생한 진공을 이용하여 이지알밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브에 이지알밸브의 동작 신호를 송출하는 것으로써 엔진의 회전수, 부하 및 온도 등을 센싱하여 이 센싱값에 부합하는 배기가스 재순환이 수행되도록 솔레노이드 밸브에 신호를 보내는 전자제어유니트를 구비하여 구성되는 디젤엔진용 배기가스 재순환장치를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 이지알밸브는 하부에 배기가스 유입공이 형성되고 이 배기가스 유입공과 연통되는 배기가스 토출공이 측면에 형성된 하우징과 이 하우징의 상부에 결합되는 케이스로 이루어지는 밸브본체와, 상기 밸브본체의 하우징에 형성되어 있는 배기가스 유입공을 차단하도록 설치된 차단판과, 상기 차단판의 중앙으로부터 상부를 향하여 설치되는 로드와, 상기 로드에 일체로 형성되어 밸브본체의 케이스에 진공챔버를 형성하는 다이아 프램과, 상기 다이아 프램과 케이스 사이에 설치되어 다이아 프램을 하향 탄력지지하는 스프링과, 상기 밸브본체의 케이스에 진공 챔버와 연통되도록 설치되는 것으로써 진공 챔버의 부압 형성을 위한 진공 라인을 연결하는 니플로 구성된다.

이와 같은 본 발명은 디젤 엔진에서 엔진의 회전수, 부하 및 온도에 따라 이에 부합하는 적정한 배기가스 재순환이 이루어지면서 연소실의 온도를 낮추어 질소 산화물의 생성을 억제시키는 작용을 한다. 따라서 디젤 엔진에서 문제시되고 있는 질소 산화물의 배출을 억제 및/또는 저감시킬 수 있으므로 환경 보호는 물론 세계 각국으로의 원활한 수출 활로를 개척할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 의한 디젤엔진용 배기가스 재순환장치의 구성을 보인 계통도 이고, 도 2는 본 발명의 요부를 이루는 이지알밸브의 구조 및 작용을 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 실린더(1)의 배기 매니폴드(2)와 흡기 매니폴드(3)가 배기가스 재순환라인(4)에 의해 서로 연통되도록 연결되어 배기 매니폴드(2)를 통하여 배출되는 배기가스 중의 일부가 상기의 라인(4)을 타고 흡기 매니폴드(3)측으로 순환되도록 구성되어 있다.

상기 배기가스 재순환라인(4)에는 이 라인을 선택적으로 개폐하는 이지알밸브(10)가 설치되어 배기가스의 흡기 매니폴드로의 흐름을 단,속하도록 되어 있다.

상기 이지알밸브(10)는 외부로부터 인가되는 진공에 의해 동작하는 밸브로써, 이의 동작을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브(20)와 연결되어 있으며, 이 솔레노이드 밸브(20)에는 진공원인 얼터네이터(30)가 연결되어 있다.

상기 솔레노이드 밸브(20)는 전자제어유니트(40)로부터 소정의 전기적인 신호를 받고, 얼터네이터(30)에서 발생하는 진공을 이용하여 이지알밸브(10)의 동작을 제어하도록 되어 있다.

상기 전자제어유니트(40)는 엔진의 회전수, 부하 및 온도 등을 센싱하여 적정한 배기가스 재순환이 수행되도록 솔레노이드 밸브(20)에 신호를 전송한다.

도 1에서 미설명 부호 50은 에어 필터이다.

한편, 상기한 이지알밸브(10)는 도 2에서 보는 바와 같이, 하부에 배기가스 유입공(11a)이 형성되고 이 배기가스 유입공(11a)과 연통되는 배기가스 토출공(11b)이 측면에 형성된 하우징(11)과 이 하우징(11)의 상부에 결합되는 케이스(12)로 이루어지는 밸브본체(13)와, 상기 밸브본체(13)의 하우징(11)에 형성되어 있는 배기가스 유입공(11a)을 차단하도록 설치된 차단판(14)과, 상기 차단판(14)의 중앙으로부터 상부를 향하여 설치되는 로드(15)와, 상기 로드(15)에 일체로 형성되어 밸브본체(13)의 케이스(12)에 진공챔버를 형성하는 다이아 프램(16)과, 상기 다이아 프램(16)과 케이스(12) 사이에 설치되어 다이아 프램(16)을 하향 탄력지지하는 스프링(17)과, 상기 밸브본체(13)의 케이스(12)에 진공 챔버와 연통되도록 설치되는 것으로써 진공 챔버의 부압 형성을 위한 진공 라인을 연결하는 니플(18)로 구성되어 있다.

상기 케이스(12)의 상부에는 포지션 센서(19)가 설치되어 있다. 도면중 미설명 부호 11-1은 홀더 이고, 11-2는 로드 지지용 부시이다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 디젤엔진용 배기가스 재순환장치의 작용을 설명한다.

엔진의 동작중 전자제어유니트(40)는 계속하여 엔진의 회전수, 부하 및 온도 등을 센싱하며, 센싱된 값을 토대로 현재 엔진의 동작 조건을 판단하여 적정한 배기가스의 재순환이 수행되도록 하기 위한 전기적인 신호를 솔레노이드 밸브(20)로 전송한다. 솔레노이드 밸브(20)는 전자제어유니트(40)로부터 전기적인 신호를 받아 얼터네이터(30)에서 발생한 진공을 이용하여 이지알밸브(10)를 제어한다. 한편, 이지알밸브(10)는 솔레노이드 밸브(20)에 의해 제어되는 진공으로 개폐 동작을 하면서 배기가스가 흡기측으로 흘러가도록 하는데, 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전자제어유니트(40)에 의한 신호로 얼터네이터에서 발생한 진공이 솔레노이드 밸브를 거쳐 밸브본체의 케이스에 형성되어 있는 진공 챔버로 인가되면, 이 부분에 부압이 형성되고, 따라서 다이아 프램이 상승하게 된다. 이와 같은 다이아 프램의 상승에 따라 이와 일체인 로드와 차단판이 상승하게 되어 밸브본체의 배기가스 유입공이 열리게 되어 배기가스가 밸브를 통하여 흡기측으로 흘러 들어가게 된다.

상기와 같은 작용에 의해 배기가스 중의 일부가 흡기 매니폴드로 재순환되어 연소실의 온도를 낮출 수 있는 것이다. 따라서 온도가 상승하는 것에 비례하여 발생하는 질소 산화물의 배출을 억제 및/또는 저감시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 디젤 엔진에서 문제가 되는 질소 산화물의 배출을 저감 및/또는 억제할 수 있으므로 환경 보호는 물론 세계 각국으로의 원활한 수출 활로를 개척할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 의한 디젤엔진용 배기가스 재순환장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 디젤 엔진의 배기 매니폴드를 통하여 배출되는 배기가스 중의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시켜 연소실의 온도를 낮추는 디젤엔진용 배기가스 재순환장치로서,

   상기 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드를 연통되게 연결하는 배기가스 재순환라인과, 상기 배기가스 재순환라인 중에 설치되어 이 라인을 따라 흡기 매니폴드 측으로 흘러가는 배기가스의 흐름을 단,속하는 것으로써 외부에서 인가되는 진공에 의해 개,폐 동작하는 이지알밸브와, 상기 이지알밸브의 진공원인 얼터네이터와, 상기 얼터네이터에서 발생한 진공을 이용하여 이지알밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브에 이지알밸브의 동작 신호를 송출하는 것으로써 엔진의 회전수, 부하 및 온도 등을 센싱하여 이 센싱값에 부합하는 배기가스 재순환이 수행되도록 솔레노이드 밸브에 신호를 보내는 전자제어유니트를 구비하여 구성되는 디젤엔진용 배기가스 재순환장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이지알밸브는 하부에 배기가스 유입공이 형성되고 이 배기가스 유입공과 연통되는 배기가스 토출공이 측면에 형성된 하우징과 이 하우징의 상부에 결합되는 케이스로 이루어지는 밸브본체와, 상기 밸브본체의 하우징에 형성되어 있는 배기가스 유입공을 차단하도록 설치된 차단판과, 상기 차단판의 중앙으로부터 상부를 향하여 설치되는 로드와, 상기 로드에 일체로 형성되어 밸브본체의 케이스에 진공챔버를 형성하는 다이아 프램과, 상기 다이아 프램과 케이스 사이에 설치되어 다이아 프램을 하향 탄력지지하는 스프링과, 상기 밸브본체의 케이스에 진공 챔버와 연통되도록 설치되는 것으로써 진공 챔버의 부압 형성을 위한 진공 라인을 연결하는 니플로 이루어지며, 전자제어유니트에 의한 신호로 진공 챔버에 부압이 형성되면 다이아 프램이 상승하게 되고 이에 따라 로드와 차단판이 상승하여 배기가스 유입 통로를 개방하도록 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 배기가스 재순환장치.