KR19980020657U - 배기가스 재순환장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스테핑 모터를 이용하여 정밀하게 배기가스를 조절할 수 있으며 구조가 간단한 자동차의 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation :EGR)에 관한 것으로서, 배터리; 배기구로부터 흡입구로 배기가스가 재순환 되도록 설치된 덕트; EGR율에 의해 제어신호를 발생하는 ECU; 상기 ECU에서 제공되는 제어신호에 응답하여 상기 배터리에서 공급되는 전원을 전달하는 릴레이; 상기 릴레이를 통해 전달되는 공급 전원에 의해 구동되는 스테핑모터; 상기 스테핑모터의 구동에 맞추어 상기 덕트의 구멍을 개방 또는 폐쇄하기 위한 배기가스 조절판을 구비한 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 배기가스를 재순환시키기 위해서 종래와 같이 모터 축의 변위를 전환하기 위한 축변위 전환수단 및 재순환 통로를 폐쇄하기 위한 스프링과 스프링 지지수단 등이 필요치 않으므로 스테핑모터를 이용하여 정밀하게 EGR율을 제어할 수 있으면서 구조도 간단한 배기가스 재순환장치를 제공할 수 있다.

Description

배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation)

본 고안은 자동차의 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation:EGR)에 관한 것으로서, 특히 스테핑모터를 이용하여 정밀하게 배기가스를 조절할 수 있으며 구조가 간단한 자동차 배기가스 재순환장치에 관한 것이다.

배기가스 재순환장치는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 감소시키는 수단으로서 배기가스의 일부를 흡기 계통에 다시 돌려보냄으로써 혼합기가 연소할 때 최고 온도를 낮추어 질소산화물의 생성량을 적게 하는 장치이다. 여기에서 흡기관에 되돌려 보내지는 배기가스량의 조절은 보통 배기관 내의 배기압에 의해 제어되는 EGR 밸브로써 조절을 하게 된다.

그러나 상기와 같이 EGR을 이용하여 배기가스를 재순환시키면 혼합기의 충진율은 낮아지는 결과가 되고, 재공급된 배기가스에는 질소(N₂)에 비해 열용량이 큰 탄산가스(CO₂)가 많이 함유된다. 즉 재공급된 배기가스는 더 이상 연소작용을 할 수 없기 때문에 동력행정시의 연소온도가 낮아지게 된다. 연소온도가 낮아지게 되면 질소산화물의 양은 현저하게 감소된다(약 60%까지). 그러나 가스중의 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 양은 저감되지 않는다.

따라서 EGR은 질소산화물의 저감 대책으로는 효과가 있으나, 반면으로 혼합기의 착화성이 불량해지고 기관의 출력이 감소하며, EGR율이 적당하지 않으면 배기가스 중의 일산화탄소와 탄화수소의 양은 오히려 증가하게 되므로 질소산화물이 많은 운전영역에서만 적정량의 배기가스를 재순환시켜야 할 필요성이 있다.

참고로 EGR율은 다음식 (1)과 같이 나타낸다.

------ (1)

상기 (1)식에서 최대 EGR율은 탄화수소의 배출량과 연료소비율, 기관의 운전정숙도 등에 의해서 제한을 받게 된다. 따라서 공진시와 난기운전중에는 EGR 되지 않도록 하며, 전부하시에는 농후한 혼합기로 운전되므로 질소산화물의 발생이 적고, 출력증대라는 기본목표 때문에 EGR시키지 않는다.

즉, 배기가스 재순환장치는 필요시에만 동작을 하도록 하고, 재순환시에는 알맞는 EGR율로 배기가스를 재순환시킬 수 있도록 함으로써 최대의 효과를 볼 수 있다.

그러나 보통 이용되는 배기압에 의한 EGR율의 제어는 알맞는 EGR율을 맞추기가 어렵다는 문제점이 있었기 때문에 스테핑모터를 이용하여 EGR율 정확하게 조절하는 방법이 개발되었다.

도 1은 종래의 스테핑모터를 이용한 배기가스 재순환장치의 블록도로서, 전원을 공급하는 배터리(1)와, 배기구(2-1)로부터 흡입구(2-2)로 배기가스가 재순환 되도록 설치된 덕트(2)와, 배기가스량을 조절하기 위한 EGR밸브(3)와, 상기 EGR밸브(3)의 개방정도를 제어하는 수단인 스테핑모터(4)와, 상기 스테핑모터(4) 출력측의 각 변위를 밸브(3)의 측방향 또는 역방향으로 전환하는 출력변위전환수단(5)과, 상기 밸브(3)에 응력을 가하여 EGR통로를 폐쇄시키도록 하는 스프링(6)과, 상기 스프링(6)을 지지하기 위한 지지수단(7)과, 제어신호에 응답하여 상기 스테핑모터(4)에 공급 전원을 전달해주는 릴레이(8)와, 상기 릴레이(8)에 제어신호를 제공하는 ECU(Electric Control Unit)(9)로 구성이 된다.

상기와 같은 구성에서 동작을 살펴보면, 배기가스 재순환시 상기 ECU(9)에서는 EGR율에 의해 상기 릴레이(8)를 제어하여 배터리(1)에서 공급되는 전원을 상기 스테핑모터(4)에 전달하게 된다. 그리고 공급된 전원에 의해 상기 스테핑모터(4)가 구동되어 상기 출력변위전환수단(5)을 동작하도록 함으로써 상기 스프링(6)이 상기 지지수단(7) 방향으로 응축되고, 상기 스프링(6)이 응축될 때 EGR밸브(3)는 EGR통로(2)를 개방하게 되어 배기가스가 흡입구(2-2)로 재순환 되는 동작을 하게 된다. 그리고 상기 ECU(9)에서 릴레이(8)에 제공되는 제어신호가 끊어질 때, 스프링이 복귀되어 밸브(3)가 EGR통로(2)를 폐쇄하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 배기가스 재순환장치는 스테핑모터(4)를 이용하여 EGR밸브(3)를 동작시킴으로써 재순환되는 배기가스량을 정밀하게 조절할 수 있다는 장점이 있으나, 스프링(6)을 이용하여 상기 밸브(3)의 폐쇄 동작을 하게 되므로 스프링 뿐만아니라 스프링을 응축시킬 때 스프링(6)을 지지하기 위한 지지수단(7)이 더 필요하게 되어 구조가 복잡하게 되며, 구조물 제작시에도 어려움이 따르게 된다.

본 고안은 상기와 같이 스테핑모터를 이용하여 EGR통로를 조절함에 있어서, 스프링과 스프링의 응축을 지지하기 위한 수단이 부가되므로 구조가 복잡해지며, 제작이 어려워지는 문제점을 해결하기 위하여 스테핑모터를 이용하여 정밀하게 배기가스를 조절할 수 있으며, 구조가 더 간단한 자동차 배기가스 재순환장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 배기가스 재순환장치는 배터리; 배기구로부터 흡입구로 배기가스가 재순환 되도록 설치된 덕트; EGR율에 의해 제어신호를 발생하는 ECU; 상기 ECU에서 제공되는 제어신호에 응답하여 상기 배터리에서 공급되는 전원을 전달하는 릴레이; 상기 릴레이를 통해 전달되는 공급 전원에 의해 구동되는 스테핑모터; 상기 스테핑모터의 구동에 맞추어 상기 덕트의 구멍을 개방 또는 폐쇄하기 위한 배기가스 조절판을 구비한 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래의 배기가스 재순환장치의 블록도.

도 2 는 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치의 블록도.

도 3 은 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치의 요부를 나타낸 도면.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치의 구조를 보인 도면으로서, 배터리(11)와, 배기구로부터 흡입구로 배기가스가 재순환 되도록 설치된 덕트(12)와, EGR율에 의해 제어신호를 발생하는 ECU(13)와, 상기 ECU(13)에서 제공되는 제어신호에 응답하여 상기 배터리(11)에서 공급되는 전원을 전달하는 릴레이(14)와, 상기 릴레이(14)를 통해 전달되는 공급 전원에 의해 구동되는 스테핑모터(15)와, 상기 스테핑모터(15)의 구동에 맞추어 상기 덕트(12)의 구멍을 개방 또는 폐쇄하기 위한 배기가스 조절판(16)으로 구성된다.

도 3은 도 2에 보인 배기가스 조절판(16)을 평면적으로 나타낸 도면으로서, 점선으로 나타낸 배기가스 EGR통로(12-1)를 조절판(16)의 일부가 덮고 있으며, 상기 조절판(16)의 다른 일부는 점으로 나타낸 상기 스테핑모터(15)의 축에 의해 회전이 될 때 상기 EGR통로(12-1)를 개방시켜주기 위한 통공(16-1)이 형성되었음을 보인다.

상기와 같은 구성으로 배기가스 재순환시 상기 ECU(13)에서는 EGR율에 의해 상기 릴레이(14)를 제어하여 배터리(11)에서 상기 스테핑모터(15)에 전원이 공급되도록 하고, 공급된 전원에 의해 상기 스테핑모터(14)가 구동되어 상기 조절판(16)이 회전되도록 함으로써 상기 조절판(16)의 통공부분(16-1)이 상기 EGR통로(12-1)에 위치하도록 한다. 그리고 상기 EGR통로(12-1)를 폐쇄해야 하는 경우에는 상기 모터(15)를 일방향으로 다시 회전시킴으로써 조절판(16)의 통공(16-1)이 다시 이동하도록 하고, 상기 ECU(13)에서 상기 릴레이(14)에 브레이크 신호를 주어 상기 스테핑모터(15)에 전원이 공급되지 않도록 한다.

즉 배기가스 재순환시에는 상기 스테핑모터(15)에 전원이 공급되도록 하여 조절판(16)에 형성된 통공(16-1)을 EGR통로(12-1)에 위치하도록 하고, 배기가스 재순환 중단 동작시에는 다시 축을 기점으로 일정각도로 조절판(16)을 회전시켜 EGR통로(12-1)가 폐쇄되도록 하는 것이다.

본 고안은 배기가스를 재순환시키기 위해서 종래와 같이 모터 축의 변위를 전환하기 위한 축변위 전환수단 및 EGR통로를 폐쇄하기 위한 스프링과 스프링 지지수단 등이 필요치 않으므로 스테핑모터를 이용하여 정밀하게 EGR율을 제어할 수 있으면서 구조도 간단한 배기가스 재순환장치를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 배터리; 배기구로부터 흡입구로 배기가스가 재순환 되도록 설치된 덕트; EGR율에 의해 제어신호를 발생하는 ECU; 상기 ECU에서 제공되는 제어신호에 응답하여 상기 배터리에서 공급되는 전원을 전달하는 릴레이; 상기 릴레이를 통해 전달되는 공급 전원에 의해 구동되는 스테핑모터; 및 상기 스테핑모터의 구동에 맞추어 상기 덕트의 구멍을 개방 또는 폐쇄하기 위한 배기가스 조절판을 구비한 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치.