KR19990039692U - 차량의 배기가스 재순환장치 - Google Patents

Abstract

차량의 다양한 운전영역에서 배출되는 배기가스의 압력이 가변됨에 따라 흡입측으로 재순환시키는 배기가스의 양을 조절하는 차량의 EGR장치에 관한 것이다. 상기 차량의 EGR장치는 상기 차량의 배기 통로를 통해 배출되는 배기가스의 압력이 가변됨에 따라 작동되며, 상기 차량의 흡기 통로와 배기 통로를 연결하는 EGR파이프내에 설치되어 상기 흡기 통로를 통해 재순환되는 배기가스의 흐름을 조절하는 EGR조절기를 포함하여 구성한다. 상기 차량의 EGR장치는 배기 통로와 흡기 통로를 연결하는 단일통로에 설치하므로써 전자식 제어방식에 비해 구성부품이 간소화하여 제품단가를 낮출 수 있고, 기계식 제어방식보다 제어성이 양호한 효과가 있다.

Description

차량의 배기가스 재순환장치

본 고안은 차량의 EGR장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 다양한 운전영역에서 배출되는 배기가스의 압력이 가변됨에 따라 흡입측으로 재순환시키는 배기가스의 양을 조절하는 차량의 EGR장치에 관한 것이다.

통상적으로, 엔진의 배기가스 제어장치로 사용되는 차량의 배기가스 재순환(EGR:Exhaust Gas Recirculation 이하 "EGR"이라 함)장치는 NO_X의 배출을 저감하기 위해, 배기가스의 일부를 흡기에 환원하는 장치이다. 상기 EGR장치는 기본적으로 흡기와 배기 다기관을 연결하는 밸브이다. 상기 EGR밸브는 흡기 다기관의 진공신호에 따라 연소실내로 재순환되는 배기가스의 양을 조절하게 된다. 상기 EGR밸브가 열려 있으면 배기가스의 일부는 보다 압력이 낮은 흡기 다기관 내에 흘러 들어간다. 상기 EGR밸브는 흡기 다기관의 부압과 배기 다기관의 압력을 이용하여 EGR밸브의 개폐를 제어하는 뉴매틱 방식과 전자제어방식이 있다. 상기 뉴매틱 방식은 5∼10%정도의 소량 EGR을 하는 엔진에 사용되고 상기 전자제어방식은 제어의 자유도가 크기 때문에 15∼20%정도의 대량 EGR을 하는 엔진에 사용된다.

상기 EGR밸브의 구조에는 여러 가지가 있지만 대표적인 것을 예로 들어 기본적인 동작을 설명해 본다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이 에어 크리너 12와 스로틀 바디 14를 통해 유입된 공기는 흡기 다기관 18을 거쳐 엔진 20으로 흡입된다. 상기 엔진 20으로 흡입되는 공기의 양은 스로틀 밸브 16과 스로틀 바디 14사이의 면적에 의해 변화되며, 상기 엔진 20에서 연소된 혼합기는 배기 다기관 22를 통해 배출된다. 이러한 엔진 20의 연소과정에서 종래의 EGR밸브 26은 일종의 다이어프램 밸브로서, 이는 스프링 힘에 의해 보통은 닫혀져 있는 상태에 있게 된다. 이와 같은 상태에서 스로틀 바디 16의 진공은 연결 파이프 30을 통해 EGR밸브 26으로 전달된다. 이때 상기 EGR밸브 26은 열리게 되며 EGR파이프 24를 통해 배기가스가 흡기 다기관 18로 유입된다.

참조번호 28은 EGR-BPT(EGR-Back Pressure Transducer)밸브이다. 상기 EGR-BPT밸브 28은 배기가스의 압력과 흡기 다기관 18의 진공상태에 의해 다이어프램이 작동하여 EGR밸브 26에 작용하는 진공 변화량을 조절한다.

위와 같은 방법을 사용할 때 종래의 EGR-BPT형식은 부품수가 많고 구성이 복잡하며, 전자식 EGR밸브의 경우 제어기에 많은 부하를 주고 별도의 EGR로직을 구성해야 하는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 차량의 다양한 운전조건에서 배기가스의 배압이 변화함에 따라 흡기측에 유입되는 배기가스의 양을 제어할 수 있는 차량의 EGR장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 EGR장치를 EGR파이프에 삽입함으로써 간결한 구성을 가지며 배기가스의 제어성을 향상시킬 수 있는 차량의 EGR장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 차량의 EGR장치에 있어서, 상기 차량의 배기 통로를 통해 배출되는 배기가스의 압력이 가변됨에 따라 작동되며, 상기 차량의 흡기 통로와 배기 통로를 연결하는 EGR파이프내에 설치되어 상기 흡기 통로를 통해 재순환되는 배기가스의 흐름을 조절하는 EGR조절기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 EGR장치의 배치도.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 차량의 EGR장치의 배치도.

도 3a는 도 2에 도시된 EGR 조절기의 작동에서 EGR량이 적은 상태를 도시한 단면도.

도 3b는 도 2에 도시된 EGR 조절기의 작동에서 EGR량이 많은 상태를 도시한 단면도.

이하 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호가 사용되고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 고안을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략됨을 유의하여야 한다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 차량의 EGR장치의 배치도이다. 도 3a는 도 2에 도시된 EGR 조절기의 작동에서 EGR량이 적은 상태를 도시한 단면도이다. 도 3b는 도 2에 도시된 EGR 조절기의 작동에서 EGR량이 많은 상태를 도시한 단면도이다.

먼저 상기 도면을 참조하면 에어 크리너 12와 스로틀 바디 14를 통해 유입된 공기는 흡기 다기관 18을 거쳐 엔진 20으로 흡입된다. 상기 엔진 20으로 흡입되는 공기의 양은 스로틀 밸브 16과 스로틀 바디 14사이의 면적에 의해 변화되며, 상기 엔진 20에서 연소된 혼합기는 배기 다기관 22를 통해 배출된다. 이와 같은 구성의 엔진에서 상기 EGR장치는 배기 다기관 22를 통해 배출되는 배기가스의 압력이 가변됨에 따라 작동되는 EGR조절기 34를 포함하여 구성한다. 상기 EGR조절기 34는 흡기 통로와 배기 통로를 연결하는 EGR파이프 32를 통해 흡기 다기관18측으로 재순환되는 배기가스의 양을 조절한다. 상기 차량의 EGR장치는 상기 EGR파이프 32와 EGR조절기 34를 통해 상기 흡기 다기관 18측으로 재순환되는 배기가스의 양을 제어하는 EGR솔레노이드 밸브 36을 부가하여 설치한다. 상기 EGR솔레노이드 밸브 36은 EGR조절기 34와 흡기 다기관 18을 연결하는 EGR파이프 32에 장착된다. 상기 EGR솔레노이드 밸브 36은 상기 차량의 소정의 위치에 설치되는 냉각수 온도 검출센서 37과, 엔진 회전수 검출센서 38의 출력값을 감지하여 상기 EGR솔레노이드 밸브 36으로 출력 제어신호를 공급하는 제어기 39에 의해 제어된다.

상기 EGR조절기 34는 하우징 40, 제1, 제2, 제3프레임 42, 46, 52, 스프링 48, 플랜지 50등을 포함하여 구성한다. 상기 하우징 40은 원통형의 형상을 갖고 일단과 타단에 각각 EGR파이프 32가 결합된다. 상기 제1, 제2, 제3프레임 42, 46, 52는 상기 하우징 40내에 일정한 간격을 두고 설치되며 중앙에 각각 구멍이 형성된 원판형의 형상을 갖는다. 상기 제1프레임 42의 구멍 주변에는 일정한 크기를 갖는 오리피스 44가 형성된다. 상기 제1프레임 42에 형성되는 오리피스 44의 개수는 4개이며 각각의 오리피스 44는 원주방향으로 90도의 간격을 두고 형성된다. 상기 스프링 48은 상기 제1프레임 42와 제2프레임 46의 사이에 설치되며 상기 제2프레임 46의 일측면에 일단이 결합된다. 상기 플랜지 50은 상기 제1프레임 42와 제3프레임 52의 사이에 장착되며, 상기 스프링 48의 타단이 결합된다. 상기 플랜지 50은 단면이 영문 대문자 아이( Ⅰ ) 형이다. 상기 제1, 제2, 제3프레임 42, 46, 52에 형성되는 구멍의 크기는 상기 스프링 48이 결합되는 플랜지 50의 면보다 크기가 작다.

상기 도면을 참조하여 본 고안의 일실시예에 따른 차량의 EGR장치의 동작과정을 설명한다.

먼저, 엔진의 성능저하를 최소한으로 하며 효과적인 EGR을 행하기 위해서는 운전조건에 대응하여 EGR의 양을 세밀하게 제어하는 것이 필요하다. 이를 위해 상기 차량의 EGR장치는 엔진의 냉각수 온도, 엔진 회전수 등에 따라 제어되는데 엔진의 냉각수 온도가 대략 70℃이하 및 엔진의 회전수가 1,500rpm 이하에서는 운전성 향상을 위하여 EGR솔레노이드 밸브 36이 작동되지 않도록 제어한다. 결국 상기 차량의 EGR장치에서 EGR 온/오프는 EGR솔레노이드 밸브 36에 의해 행해진다. 본 고안을 설명함에 있어서 상기 EGR솔레노이드 밸브 36이 온된 상태임을 가정하여 설명한다.

상기 차량의 EGR장치는 배압의 세기에 의해 플랜지 50이 좌우로 움직여 엔진의 부하에 따라 EGR %를 자동으로 결정하게 된다. 즉, 엔진의 회전수가 낮을 경우 배압이 상대적으로 낮아지게 되어 배압보다 스프링 48의 장력이 커지게 된다. 이때 상기 스프링 48에 의해 플랜지 50은 좌측으로 이동하게되며 제1프레임 42의 구멍을 막게되고 상기 제1프레임 42에 형성된 오리피스 44를 통해 배기가스가 순환된다. 결국 배압이 스프링 48의 힘보다 낮은 경우에는 상기 오리피스 44를 통해 EGR량이 결정된다.

이와는 반대로 엔진의 회전수가 높은 경우 배압이 상대적으로 높아지게 되며 배압이 스프링 48의 장력보다 더 커지게 된다. 이때 상기 플랜지 50은 우측으로 이동하게되고 오리피스 44와 제1프레임 42의 구멍을 통해 배기가스가 순환된다. 즉, 배압이 스프링 48의 힘보다 높은 경우에는 상기 오리피스 44와 제1프레임 42의 구멍을 통해 EGR량이 결정된다.

상기 차량의 EGR장치에서 상기 플랜지 50의 좌우 움직임은 상기 EGR조절기 34내를 통해 흡기 다기관 18로 유입되는 배기가스의 양을 결정하게 되고 이것은 엔진회전수와 배압에 따라 조절된다. 즉, 상기 플랜지 50의 움직임은 배기 다기관 22의 배압과 흡기 다기관 18의 부압, 그리고 스프링 48의 장력에 의해 결정된다.

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 차량의 EGR장치는 배기 통로와 흡기 통로를 연결하는 단일통로에 설치하므로써 전자식 제어방식에 비해 구성부품이 간소화하여 제품단가를 낮출 수 있고, 기계식 제어방식보다 제어성이 양호한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 흡기 통로와 배기 통로를 갖는 엔진을 구비하는 차량의 배기 가스 재순환 장치에 있어서,

   상기 흡기 통로와 배기 통로 사이를 연결하는 배기 가스 재순환 파이프에 설치되며, 상기 배기 통로내의 배기 가스의 압력 변화에 따라 작동되어 상기 배기 통로상의 배기 가스를 상기 흡기 통로로 재순환 시키는 배기 가스 재순환 장치 제어기를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 차량의 배기 가스 재순환장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 EGR파이프에 설치된 배기 가스 재순환 장치 제어기(조절기)의 배기측에 접속되어, 배기 통로로부터 상기 흡기 통로로 재순환되는 배기가스의 양을 제어하는 EGR 솔레노이드 밸브와, 상기 차량의 엔진 냉각수의 온도와 엔진의 회전수를 검출하는 온도 검출 센서 및 엔진 회전수 검출 센서의 출력에 따라 상기 EGR솔레노이드 밸브를 구동하는 제어기를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 차량의 배기가스 재순환장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 EGR조절기는 원통형의 형상을 갖고 일단과 타단에 각각 EGR파이프에 결합되는 하우징과, 상기 하우징 내면에서 일정한 간격을 두고 각각 설치되며 중앙에 구멍이 형성된 원판형의 제1, 제2, 제3프레임과, 상기 제1프레임의 구멍에 인접되게 형성되는 오리피스와, 상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에 설치되며 상기 제2프레임의 일측면에 일단이 결합되는 스프링과, 상기 제1프레임과 제3프레임의 사이에 장착되며 상기 스프링의 타단이 결합되는 플랜지를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 차량의 배기가스 재순환장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 플랜지는 배압보다 스프링의 장력이 더 크면 상기 스프링의 힘에 의해 상기 플랜지가 제1프레임의 구멍을 막고 상기 제1프레임의 오리피스에 의해 배기가스가 순환되며, 배압이 스프링의 장력보다 더 크면 상기 플랜지는 제2프레임측으로 이동하여 상기 제1프레임의 구멍과 오리피스를 통해 배기가스가 순환됨을 특징으로 하는 차량의 배기가스 재순환장치.