KR19980028046A - 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 운행정보에 따라 최적의 배기가스 리턴공급량을 제어하여 배기가스중의 NOx 성분을 저감시킬 수 있는 배기가스 리턴공급제어장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수단은 배기파이프와 드로틀바디를 접속하여 배기가스를 흡기측에 공급하는 리턴파이프와, 서지탱크에 접속되는 흡기부압관로와, 상기 흡기부압관로를 통해 작용하는 서지탱크측의 흡기부압에 따라 상기 리턴파이프의 열림량을 결정하는 EGR밸브와, 상기 흡기부압관로를 대기에 대하여 개방 또는 차단하는 솔레노이드밸브와, 차속센서와, 냉각수온도를 측정하는 수온센서, 흡기압센서 및 기어위치 신호센서등으로부터의 차량신호정보에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 전자제어장치와, 를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 한다.

Description

배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치

본 발명은 배기가스, 특히 NOx 성분의 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치에 관한 것이다.

종래 배기가스를 저감시키기 위한 장치로는 도 3에 도시하는 것과같이 배기매니폴드(5)와 흡기측(2)을 리턴파이프(6)로 연결하고 리턴파이프(6)의 도중에 흡기측의 흡기부압에 의해 개폐되는 EGR밸브(7, 배기가스 리턴용밸브)를 설치하므로써 흡기매니폴드측(2,3,4)의 부압형성 정도에 따라 EGR밸브(7)의 열림정도를 제어하여 배기가스의 리턴량을 조정하고 있다.

그러나 상기한 방식은 흡기부압의 변동이 심하여 엔진의 실제 운전상황에 맞추어 배기가스 리턴량을 조정해 주지 못하므로써 효율을 떨어뜨리는 문제점이 지적되고 있다.

즉 EGR제어는 일반적으로 배기가스를 회수 혼합하여 연소하므로써 연소온도를 낮추어 배기가스중의 NOx 배출량을 감소시키기 위한 것이므로 NOx 배출량 감소를 위해서는 정확한 EGR제어(Exhaust gas return control)가 중요하나 종래의 방식은 엔진 부하가 낮은 경우 오히려 많은량의 배기가스 리턴이 발생하여 연소가 불안정해져 시동이 꺼지는 등의 문제점이 발생되는 일이 있는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안된 것으로서 그의 목적으로 하는바는 엔진의 운행정보에 따라 최적의 배기가스 리턴공급량을 제어하여 배기가스중의 NOx 성분을 저감시킬 수 있는 배기가스 리턴공급제어장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수단은 배기파이프와 드로틀바디를 접속하여 배기가스를 흡기측에 공급하는 리턴파이프와, 서지탱크에 접속되는 흡기부압관로와, 상기 흡기부압관로를 통해 작용하는 서지탱크측의 흡기부압에 따라 상기 리턴파이프의 열림량을 결정하는 EGR밸브와, 상기 흡기부압관로를 대기에 대하여 개방 또는 차단하는 솔레노이드밸브와, 차속센서와, 냉각수온도를 측정하는 수온센서, 흡기압센서 및 기어위치 신호센서등으로부터의 차량신호정보에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 전자제어장치와, 를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급장치를 나타내는 도면

도 2는 본 발명의 작동제어를 나타내는 플로우차트

도 3은 종래기술

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 배기매니폴드 6 : 리턴파이프

7 : EGR밸브 8 : 흡기부압관로

9 : 다이어프램 10 : 밸브체

12 : 제1댐퍼 13 : 다이어프램실

15 : 솔레노이드밸브 16 : 차속센서

17 : 흡기온센서 20 : 전자제어장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치를 나타내는 도면으로 도면에 있어 부호 1은 엔진이며 엔진(1)에는 드로틀바디(2)와 서지탱크(3) 및 흡기매니폴드(4)를 통해 혼합기가 도입된다.

엔진(1)으로부터 연소된 가스는 배기매니폴드(5)를 통해 배출되며 배기매니폴드의 배기파이프(5')에는 배출되는 배기가스의 일부를 회수하여 흡기측에 공급하는 리턴파이프(6)가 접속되어 있다.

상기 리턴파이프(6)의 도중에는 배기가스의 리턴되는 량을 조정하기 위한 EGR밸브(7, Exhaust gas valve)가 설치되며 상기 EGR밸브(7)에는 서지탱크(3)측에 접속된 흡기부압관로(8)를 통해 다이어프램(9)에 흡기부압이 작용하고 있다.

상기 다이어프램(9)에는 리턴파이프(6)의 열림정도를 결정하는 밸브체(10)가 형성되어 있으며 흡기부압에 대해 상기 다이어프램(9)을 탄발하는 지지스프링(11)을 구비하고 있다.

상기 EGR밸브(7)의 다이어프램(9)에 작용하는 흡기부압의 변동을 감소시키기 위해 상기 흡기부압관로(8)의 도중에 제1댐퍼(12)가 형성되어 있으며 또한 제1댐퍼(12)를 통해 연장되어진 흡기부압관로의 끝단에는 상기 EGR밸브(7)의 다이어프램실(13)에 대기압을 가하기 위하여 외부공기를 유입시키는 공기유입구(14)를 개방 또는 차단하도록 작동하는 솔레노이드밸브(15)가 설치되어 있다.

상기 솔레노이드밸브(15)의 개폐 작동은 차속센서(6)와 수온센서(17), 흡기압센서(18) 및 기어위치신호센서(19)등으로부터의 차량운행정보에 따라 전자제어장치(20)로부터 작동제어신호(on, off신호)를 인가받아 작동하며 상기 배기가스 리턴파이프(6)의 도중에는 리턴되는 배기가스의 변동(Fluctuation)을 감소시키기 위한 제2댐퍼(21)가 형성되어 있다.

이하 본 발명의 작동을 도 2의 플로우차트에 의해 설명한다.

엔진이 시동되면(단계 가) 수온센서(17)로부터 냉각수온을 검출하여 그 정보를 전자제어장치(20)에 인가한다(단계 나). 수온센서(17)로부터 감지된 냉각수온이 기준치 이하, 즉 냉간시동 상태임을 나타내주는 50℃이하라면 전자제어장치(20)는 솔레노이드밸브(15)를 완전개방시켜(단계 다) 공기유입구(14), 제1댐퍼(12)를 통해 다이어프램실(13)에 대기를 충분히 유입시키게 되며 이에따라 다이어프램(9)이 대기압 작용에 따라 이동하여 그의 선단의 밸브체(10)가 리턴파이프(6)를 차단하게 되므로써 차속과 흡기부압에 무관하게 배기가스 리턴공급을 중지시킨다(단계 라).

이와같이 냉간상태에서의 운전시 배기가스 리턴공급을 중지시키도록 제어하는 이유는 배기가스가 공급될 경우 연소불안정에 따른 엔진의 안정성(stability)이 크게 떨어지기 때문이다.

상기 단계(나)에서 냉각수온이 50℃이상으로 검출되면 다음에는 차속센서(16)로부터의 현재 차량속도검출 신호를 기다려(단계 마) 차속이 저속, 예를들면 60㎞/h 이하로 검출되면 전자제어장치(20)는 솔레노이드밸브(15)를 약간만 개방하도록 제어하여(단계 바) EGR밸브(7)의 다이어프램실(B)에 최소량의 대기를 공급하여 흡기부압의 영향을 크게 받도록 하므로써 EGR밸브(7)의 열림폭을 크게 한다(단계 사).

이와같이 저속운행 구간에서 배기가스 리턴량을 많게 조정하는 이유는 저속상태인 시내 주행등에서 배기가스가 인체에 미치는 영향이 크므로 흡기계의 로드가 커짐에 따라 배기가스 리턴량을 많게 하기위해 전자제어장치로부터 솔레노이드 밸브의 개방정도를 작게 제어하여 EGR밸브가 흡기부압의 영향을 크게 받아 많이 열리도록 제어하는 것이다.

한편 단계(마)에서 차속이 고속, 예를들면 60㎞/h 이상으로 검출되었다면 흡기압센서(18)로부터의 로드에 반비례하여 솔레노이드밸브(15)의 열림정도를 저속운전시보다 크게 해주므로써(단계 아) 저속시보다 많은 대기가 다이어프램실(13)에 공급되어 흡기부압을 상쇄시켜 주도록하여 EGR밸브(7)의 열림폭이 작게 되도록 제어한다(단계 자).

이는 차속이 고속으로 검출되었다면 시내에서의 저속주행 상태가 아닌 고속화도로를 주행하고 있는 것이므로 고속주행시는 차량의 동력성능이 가속에 중요한 인자이기 때문에 또한 한적한 교외에서는 배기가스영향을 덜 받기 때문에 리턴되는 배기가스량이 적게되도록 제어하는 것이다.

이하에 본 발명의 운전조건에 따른 시스템의 작동과정을 표 1로서 정리하여 나타내었다.

EGR (배기가스리턴)	운전조건	시스템의 작동
	차속	냉각수온	솔레노이드밸브	EGR밸브 열림상태	EGR밸브 부압
하지않음	무관	냉시동시 (50℃이하)	밸브완전개방 (대기압 연결)	닫힘	대기압 상태
많음	60㎞/h이하	난기시 (50℃이상)	밸브열림량 작음	열림폭이 큼	부압이 크다
적음	60㎞/h이상		밸브열림량 큼	열림폭이 작음	부압이 작다

이상과 같은 본 발명에 의하면 엔진의 냉간시동상태에서는 외기를 도입하여 배기가스리턴을 차단하여 엔진의 불안정성을 방지하게 되며 난기운전시에는 차속에 따라 주로 시내운행 상태인 저속운전시에는 배기가스리턴량을 많게하여 배기가스 배출량을 현저하게 저하시키며 주로 시외에서의 운전조건인 고속운행 상태에서는 배기가스에 의한 영향이 시내 주행시보다는 덜 하므로 동력성능을 증대시키기 위해 배기가스 리턴량을 작게되도록 제어하므로써 획일적인 조건에 따라 배기가스 리턴공급을 수행하는 것이 아니라 여러 가지 운전조건에 따라 배기가스 리턴량을 제어하게 되므로써 최적의 운전조건을 유지하는 것이 가능하다.

Claims (5)

1. 배기파이프와 드로틀바디를 접속하여 배기가스를 흡기측에 공급하는 리턴파이프와, 서지탱크에 접속되는 흡기부압관로와, 상기 흡기부압관로를 통해 작용하는 서지탱크측의 흡기부압에 따라 상기 리턴파이프의 열림량을 결정하는 EGR밸브와, 상기 흡기부압관로를 대기에 대하여 개방 또는 차단하는 솔레노이드밸브와, 차속센서와, 냉각수온도를 측정하는 수온센서, 흡기압센서 및 기어위치 신호센서등으로부터의 차량신호정보에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 전자제어장치와, 를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 EGR밸브는 스프링으로 지지되는 다이어프램과 상기 다이어프램에 작용하는 압력에 의해 리턴파이프의 열림량을 조정하는 밸브체와로 구성된 것임을 특징으로 하는 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 리턴파이프에는 리턴되는 배기가스의 변동을 완화하기 위한 댐퍼가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전자제어장치는 냉시동시에는 상기 솔레노이드 밸브를 완전개방하도록 제어하며 난기운전시에는 차량속도에 따라 솔레노이드밸브의 열림량을 조정 제어하는 것임을 특징으로 하는 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 난기 운전시 차량속도가 저속일때는 솔레노이드밸브를 약간만 개방하여 EGR밸브의 열림폭을 크게하여 리턴되는 배기가스량이 많도록 제어하며 차량속도가 고속일때는 솔레노이드밸브를 크게 열어 EGR밸브의 열림폭을 작게하므로써 리턴되는 배기가스량이 작게되도록 제어하는 것임을 특징으로 하는 배기가스 배출저감을 위한 배기가스 리턴공급제어장치.