KR19990061845A - 자동차의 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 배기가스 정화장치를 개시한다.

본 발명은, 공기청정기와 스로틀바디의 흡기계통을 거쳐서 유입되는 흡입공기가 일시 저장되며 그 단부가 흡기매니홀드와 연결되는 써지 탱크와, 흡기매니홀드의 내부와 연통되도록 결합되고 일측이 배기계통과 연결되며 타측이 엔진의 냉각수통로에 근접되게 마련되도록 볼트 등으로 엔진의 일측에 결합되는 본체와, 본체의 내부에 마련되며 소정의 제 1부압수단에 의해서 배기계통으로 흡입공기를 선택적으로 공급시키는 리드밸브와, 본체의 내부에 수용되며 소정의 제 2부압수단에 의해서 배기계통의 배기가스를 흡기매니홀드의 내부에 선택적으로 공급시키는 배기가스 재순환밸브를 구비한 것으로써, 공기 청정기와 EGR밸브 및 리드 밸브가 하나의 조립체로 이루어져 있기 때문에 자동차 내부의 공간을 효율적으로 활용할 수 있게되며, 특히 부품수를 감소시킬 수 있게되어 제작성의 향상과 단가절감을 도모할 수 있는 이점이 있다. 또한 배기가스를 정화시키기 위한 장치가 즉, EGR밸브와 리드 밸브등이 모두 마련되어 있기 때문에 배기가스의 정화효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

자동차의 배기가스 정화장치.

본 발명은 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것으로써, 특히 EGR밸브와 2차공기 공급장치가 하나의 조립체로 이루어지도록 한 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.

근래에 들어와서 세계적으로 공해(公害)에 대한 문제점이 크게 대두되고 있다.

이와같은 공해의 발생원인중 특히 자동차로부터 배출되는 배기가스 중의 유해 가스는 가장 큰 공해의 원인이 되는 것으로서, 최근에 들어와서는 이와같은 자동차의 배기가스에 의한 공해를 줄이기 위하여 배기 규제를 철저히 행하고 있다.

따라서 자동차로부터 배출되는 배기가스 중의 유해 가스를 정화시키기 위한 각종 방법이 제안되고 있다.

이와같은 배기가스의 정화 방법으로써는, 배기가스 재 순환장치(EGR; Exhaust Gas Recirculation), 전기 가열 촉매 방법(EHC;Electrically Heated Catalyst), 엔진근접 촉매 변환장치(CCC; Close Coupled Catalyst), 버너 가열 촉매 방법(BHC; Burner Heated Catalyst), 2차 공기 공급장치 등이 제안되어 있다.

이와같은 배기가스의 정화 방법중 특히 촉매 변환장치는, 배기가스 재 순환장치와 또는 2차 공기 공급장치등과 함께 사용되고 있다.

이때 배기가스 재순환장치(이하에서는 EGR장치라 약칭함)는, 흡기 계통에 배기가스의 일부를 재순환시킴으로써 연소시의 최고 온도를 낮추어 유해 가스의 발생을 억제하는 장치이며, 2차 공기 공급장치는, 배기계통에 신선한 공기를 유입시킴으로써 유해 가스의 함유량을 줄이도록 된 장치이다.

한편, EGR장치와 2차 공기 공급장치는, 자동차의 배기가스 허용치에 따라 어느 하나의 것만 마련되거나 또는 2장치가 함께 병용되어 설치되도록 되어 있다.

그러나 이와같이 EGR장치와 2차 공기 공급장치중 어느 하나의 것만 마련함에 있어서는, 배기가스의 정화효율이 떨어지는 단점이 있으며, 이에 반하여 함께 병용하여 설치함에 있어서는 배기가스의 정화효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있는 반면에 상호간이 각각 별도의 조립체로 존재함으로써 자동차의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 없는 문제점과 다수의 부품을 구비하여야 함으로써 작업성의 저하 및 단가상승을 초래하는 문제점을 야기시켰다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 배기가스의 정화효율을 향상시킬 수 있으며, 제작이 용이하고 특히 단가절감을 도모할 수 있는 자동차의 배기가스 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치는, 공기청정기와 스로틀 바디의 흡기계통을 거쳐서 유입되는 흡입공기가 일시 저장되며 그 단부가 흡기매니홀드와 연결되는 써지 탱크와, 상기 흡기매니홀드의 내부와 연통되도록 결합되고 일측이 배기계통과 연결되며 타측이 엔진의 냉각수통로에 근접되게 마련되는 본체와, 상기 본체의 내부에 마련되며 소정의 제 1부압수단에 의해서 상기 배기계통으로 상기 흡입공기를 선택적으로 공급시키는 리드 밸브와, 상기 본체의 내부에 수용되며 소정의 제 2부압수단에 의해서 상기 배기계통의 배기가스를 상기 흡기매니홀드의 내부에 선택적으로 공급시키는 배기가스 재순환밸브를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 정화장치의 단면도.

도 2 내지 도 4는 도 1의 A,B,C부 확대 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 공기 청정기 11,12,13 : 제 1, 2, 3 진공호스

20 : 리드 밸브 21 : 리드

22 : 하우징 24 : 스프링

26 : 제 1다이아후렘 40 : 솔레노이드 밸브

50 : 전자제어장치 60 : EGR밸브

62 : 밸브몸체 64 : 탄성부재

66 : 제 2다이아후렘 70 : 써머 밸브

72 : 샤프트 73 : 탄성스프링

74 : 유체저장실 75 : 밸브케이스

76 : 대기통로 77 : 필터

78 : 캡 100 : 본체

200 : 스로틀 바디 300 : 써지 탱크

400 : 흡기매니홀드 500 : 냉각수통로

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 정화장치의 단면도이고, 도 2 내지 도 4는 도 1의 A,B,C부 확대 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 정화장치는, 공기청정기(10)와 스로틀 바디(200)의 흡기계통을 거쳐서 유입되는 흡입공기가 일시 저장되며 그 단부가 흡기매니홀드(400)와 연결되는 써지탱크(300)와, 상기 흡기매니홀드(400)의 내부와 연통되도록 결합되고 일측이 배기계통과 연결되며 타측이 엔진의 냉각수통로(500)에 근접되게 마련되도록 볼트 등으로 엔진의 일측에 결합되는 본체(100)와, 상기 본체(100)의 내부에 마련되며 소정의 제 1부압수단에 의해서 상기 배기계통으로 상기 흡입공기를 선택적으로 공급시키는 리드 밸브(20)와, 상기 본체(100)의 내부에 수용되며 소정의 제 2부압수단에 의해서 상기 배기계통의 배기가스를 상기 흡기매니홀드(400)의 내부에 선택적으로 공급시키는 배기가스 재순환밸브(60 ; 이하 EGR밸브라 약칭함)를 구비한다.

상기 제 1부압수단은 상기 리드 밸브(20)의 일측에 상기 써지탱크(300)의 내부와 연통되도록 제 1진공호스(11)가 연결되고, 상기 제 1진공호스(11)와 리드 밸브(20) 사이에 마련되며 전자제어장치(50)의 제어에 의해서 상기 제 1진공호스(11)를 통해 유입되는 흡입공기를 리드 밸브(20)에 선택적으로 공급시키는 솔레노이드밸브(40)를 구비하여서 된 것이다.

상기 전자제어장치(50 ; 이하 ECU라 약칭함)는 미도시된 진공 스위치와 엔진 냉각수온센서 및 엔진 속도센서 등의 센서로부터 출력된 신호를 비교 판단하여 상기 리드 밸브(20)를 실질적으로 개폐시키는 솔레노이드밸브(40)를 ON/OFF 동작시키는 제어신호를 출력하는 기능을 갖는다.

상기 제 2부압수단은 상기 스로틀 바디(200)의 내부와 연통되도록 제 2진공호스(12)가 연결되고, 상기 엔진의 냉각수통로(500)에 근접하게 마련되어 상기 엔진의 온도에 따라 상기 제 2진공호스(12)를 통해 유입된 흡입공기의 부압을 선택적으로 해제시키는 써머 밸브(70)가 마련된다.

상기 리드 밸브(20)는 상기 제 1진공호스(11)가 연결되고 일측에 흡기계통과 연결된 제 1유로(82)가 연통되도록 마련되고 타측에 배기계통과 연결된 제 2유로(84)가 마련되는 하우징(22)과, 상기 하우징(22)의 내부에 슬라이딩가능하도록 수용되며 소정의 탄성력을 갖는 스프링(24)에 의해 탄지되어 상기 제 1,2유로(82,84)를 개폐시키는 제 1다이아후렘(26)과, 상기 제 2유로(84)의 내부에 수용되며 상기 배기계통으로부터 전달되는 압력에 따라 상기 제 2유로(84)를 선택적으로 개폐시키는 리드(21)를 포함하여 된 구조를 갖는다.

또한, 상기 리드 밸브(20)는 상기 배기계통(예를 들어 촉매변환기)측의 압력이 부압일 때 상기 리드(21)가 회동되어 상기 공기청정기(10)측의 흡입공기를 제 1유로(82) 및 제 2유로(84)를 통해 공급시키는 기능을 갖는다.

상기 EGR밸브(60)는 일측에 제 2진공호스(12)가 연결되고 타측에는 상기 써머 밸브(70)의 일측과 연통된 제 3진공호스(13)가 연결되며 내부에 상기 배기계통의 배기가스가 이동되는 제 3유로(86)와 상기 흡기매니홀드(400)의 내부와 연통되는 제 4유로(88)가 마련되는 밸브몸체(62)를 갖는다.

그리고, 상기 밸브몸체(62)는 그 내부에 탄성부재(64)의 탄성지지력에 의해 지지되어 슬라이딩가능한 제 2다이아후렘(66)과, 상기 제 2다이아후렘(66)의 슬라이딩동작에 따라 연동되어 상기 제 3,4유로(86,88)를 선택적으로 개폐시키는 니들밸브(61)가 수용되어 있다.

상기 써머 밸브(70)는 일측이 상기 EGR밸브(60)에 제 3진공호스(13)를 통해 연결되며, 하단 내부에 상기 엔진의 냉각수통로(500)와 근접되게 설치되어 상기 엔진의 온도에 따라 팽창수축되는 체적변화를 갖는 유체(예를 들어 왁스 또는 에테르)가 충전된 유체저장실(74)이 마련되고, 상단에는 대기와 연통되는 대기통로(76)가 마련되는 밸브케이스(75)를 갖는 구조로 되어있다.

또, 상기 밸브케이스(75)는 상기 대기통로(76)의 입구측 내부에는 캡(78)에 의해 지지되는 필터(77)가 수용되어 있으며, 상기 유체저장실(74)의 입구측 단부에 결합되며 탄성스프링(73)에 의해 탄성지지되어 상기 유체의 팽창에 따라 상기 대기통로(76)측으로 슬라이딩되어 밀폐시키는 샤프트(72)가 수용되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명 자동차의 배기가스 정화장치는 다음과 같은 작용을 갖는다.

배기계통의 배기관(30)으로 배출되는 배기가스는 인체에 유해한 일산화탄소소(CO)와 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NOx) 등의 성분이 함유되어 있다.

따라서 본 발명은 이러한 유해성분의 배기가스를 EGR밸브(60) 및 리드 밸브(20)를 통해서 인체에 무해한 무해가스로 정화시키는 과정을 갖는 것인바, 그 중 특히 EGR밸브(60)는 질소산화물을 감소시키는 기능을 가지며, 리드 밸브(20)는 도면에 미도시된 촉매변환장치측에 공기청정기(10)측으로 이송된 공기의 일부를 공급시켜 정화시키는 기능을 갖는 것이다.

상기 EGR밸브(60)는 엔진의 워밍업이전에 배기가스의 일부가 흡기매니홀드(400)의 내부로 공급되면 엔진 쇼크가 발생되므로, 충분한 엔진의 워밍업동작후에 ON 동작되도록 되어야 한다.

그러므로, 상기 EGR밸브(60)의 ON/OFF 동작 제어는 엔진의 냉각수온에 따라 개폐되는 써머 밸브(70)를 통해 조작되도록 되어있다.

상기한 바와 같은 기능을 수행하기 위한 본 발명의 EGR밸브(60)와 리드 밸브(20)의 동작을 각각 설명하기로 한다.

먼저 리드 밸브(20)의 작동과정은 ECU로부터 ON 동작신호가 출력되면, 솔레노이드밸브(40)가 ON 동작되어 제 1진공호스(11)가 개방되고, 이 제 1진공호스(11)를 통해 흡기계통(즉, 스로틀 바디)의 진공부압에 의해서 상기 하우징(22) 내부에 진공부압이 발생된다.

이어서, 상기 하우징(22) 내부에 수용된 제 1다이아후렘(26)이 스프링(24)을 수축시키면서 상측으로 슬라이딩되어 제 1유로(82)를 개방시킨다. 따라서, 그 하우징(22) 내부에 상기 제 1유로(82)를 통해서 2차공기가 하우징(22) 내부로 유입되고, 상기 하우징(22) 내부에 유입된 흡기계통의 2차공기에 의해서 배기계통과 연결된 제 2유로(84)에 상대적으로 진공부압이 형성된다.

그러므로, 상기 리드(21)가 그 압력 차이에 의해서 회전되어 개방되고, 이 리드(21)의 개방에 따라 상기 제 1유로(82)의 2차공기가 연통된 제 2유로(84)를 통해서 촉매변환장치로 이송되는 배기가스의 유로측에 공급된다.

한편, 상기 리드 밸브(20)의 OFF 동작을 설명하면, ECU로부터 OFF 동작신호가 출력되면 솔레노이드밸브(40)가 OFF 동작되어 제 1진공호스(11)의 내부를 폐쇄시킨다.

이어서, 상기 제 1다이아후렘(26)에 걸리는 진공부압이 제거되고, 이에 따라 상기 제 1다이아후렘(26)이 스프링(24)의 복원탄성력에 의해서 하측으로 슬라이딩되어 제 1유로(82)가 폐쇄된다.

따라서, 상기 하우징(22)의 내부에는 상기 제 1유로(82)로부터 공급되는 흡기계통의 2차공기가 차단되고, 상기 제 2유로(84)의 내부압력이 정압으로 변화됨에 따라 리드(21)가 닫히게 된다.

즉, 상기 리드(21)는 제 2유로(84)의 내부압력이 정압으로 변화됨에 따라 회전동작되어 제 2유로(84)를 차단시켜 역류를 방지한다.

또한, 상기한 EGR밸브(60)의 작동을 설명하면, 밸브몸체(62)의 양측에 각각 제 2진공호스(12)와 제 3진공호스(13)가 연결되어 이들의 압력차이에 의해서 제 2다이아후렘(66)이 상측으로 슬라이딩동작되고 이 동작에 연동되어 니들밸브(61)가 상승되어 제 3유로(86) 및 제 4유로(88)를 개방/폐쇄동작된다.

그리고, 상기한 압력은 제 3진공호스(13)와 연결된 써머 밸브(70)의 작동에 따라 변화되므로, 상기 써머 밸브(70)의 작동과정을 먼저 설명하면, 상기 써머 밸브(70)는 엔진이 냉각된 상태에서는 EGR밸브(60)를 OFF 동작시켜야 하고, 어느정도 시간이 경과한 후에(즉, 엔진의 워밍업이후에) 냉각수의 온도가 상승된 상태에서는 EGR밸브(60)를 ON 동작시켜야 한다.

상기한 바를 만족시키기 위한 써머 밸브(70)의 작동과정은, 엔진이 워밍업되기전과 워밍업된 후의 동작이 다르게 작동되므로, 이를 각각 설명하기로 한다.

먼저 엔진이 워밍업되기전 상태는, 유체저장실(74)의 유체 체적변화가 일어나지 않으므로, 상기 샤프트(72)는 탄성스프링(73)에 의해 지지되어 대기통로(76)가 개방된 상태를 갖는다.

그러므로, 상기 EGR밸브(60)는 써지탱크(300)에 연결된 제 2진공호스(12)로부터 발생된 진공부압이 상기 개방된 대기통로(76)를 통해 유입되는 외기에 의해서 해소되므로, OFF 동작된다.

그후에 엔진이 워밍업된 후에는 엔진의 냉각수가 가열되고, 그 열이 냉각수통로(500)를 통해서 유체저장실(74)에 전달된다.

이어서, 상기 유체는 상기한 냉각수온의 전달에 따라 체적이 팽창되고, 이 유체의 팽창력으로 상기 샤프트(72)를 상기 대기통로(76)측으로 슬라이딩시킨다.

이때 상기 샤프트(72)는 탄성스프링(73)을 수축시키면서 슬라이딩되어 상기 대기통로(76)를 밀폐시킨다.

따라서, 상기 EGR밸브(60)는 상기 제 3진공호스(13)의 단부가 막혀 있으므로, 제 2진공호스(12)로부터 발생되는 진공부압에 의해서 제 2다이아후렘(66)이 탄성부재(64)를 수축시키면서 들어올려지게 되고, 이어서 상기 제 2다이아후렘(66)과 연결된 니들밸브(61)가 상승되어 제 3유로(86)와 제 4유로(88)가 서로 연통된다.

그러므로, 상기 제 3유로(86) 내로 이동되는 배기가스가 상기 제 4유로(88)를 통해서 흡기매니홀드(400) 내부로 유입되어 재순환된다.

한편, 엔진이 정지된 후의 EGR밸브(60)의 작동을 설명하면, 상기 엔진이 정지됨에 따라 엔진의 냉각수온이 일정온도 이하로 떨어지게 된다. 이어서, 상기 냉각수온이 내려감에 따라 상기 유체의 체적이 수축되어 샤프트(72)를 대기통로(76)측으로 밀어올리는 힘이 제거된다.

따라서, 상기 샤프트(72)는 탄성스프링(73)의 복원력에 의해서 다시 원위치로 복귀하게 되면서 대기통로(76)가 다시 대기와 연통되고, 이에 따라 상기 EGR밸브(60)의 제 2다이아후렘(66)에 작용되는 진공부압이 사라지게 된다.

이어서, 상기 제 2다이아후렘(66)은 상기 탄성부재(64)의 복원력으로 원위치로 이동되면서 니들밸브(61)를 연동시켜 제 3유로(86)와 제 4유로(88) 사이를 차단시킴으로써, 상기한 EGR밸브(60)의 OFF동작이 완료된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치에 의하면, 공기 청정기와 EGR밸브 및 리드 밸브가 하나의 조립체로 이루어져 있기 때문에 자동차 내부의 공간을 효율적으로 활용할 수 있게되며, 특히 부품수를 감소시킬 수 있게되어 제작성의 향상과 단가절감을 도모할 수 있는 이점이 있다. 또한 배기가스를 정화시키기 위한 장치가 즉, EGR밸브와 리드 밸브등이 모두 마련되어 있기 때문에 배기가스의 정화효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 공기청정기와 스로틀 바디의 흡기계통을 거쳐서 유입되는 흡입공기가 일시 저장되며 그 단부가 흡기매니홀드와 연결되는 써지탱크와, 상기 흡기매니홀드의 내부와 연통되도록 결합되고 일측이 배기계통과 연결되며 타측이 엔진의 냉각수통로에 근접되게 마련되는 본체와, 상기 본체의 내부에 마련되며 소정의 제 1부압수단에 의해서 상기 배기계통으로 상기 흡입공기를 선택적으로 공급시키는 리드 밸브와, 상기 본체의 내부에 수용되며 소정의 제 2부압수단에 의해서 상기 배기계통의 배기가스를 상기 흡기매니홀드의 내부에 선택적으로 공급시키는 배기가스 재순환밸브를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1부압수단은 상기 리드 밸브의 일측에 상기 써지 탱크의 내부와 연통되도록 제 1진공호스가 연결되고, 상기 제 1진공호스와 리드 밸브 사이에 마련되며 전자제어장치의 제어에 의해서 상기 제 1진공호스를 통해 유입되는 흡입공기를 리드 밸브에 선택적으로 공급시키는 솔레노이드밸브를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2부압수단은 상기 스로틀 바디의 내부와 연통되도록 제 2진공호스가 연결되고, 상기 엔진의 냉각수통로에 근접하게 마련되어 상기 엔진의 온도에 따라 상기 제 2진공호스를 통해 유입된 흡입공기의 부압을 선택적으로 해제시키는 써머 밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 리드 밸브는 상기 제 1진공호스가 연결되고 일측에 흡기계통과 연결된 제 1유로가 연통되도록 마련되고 타측에 배기계통과 연결된 제 2유로가 마련되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 슬라이딩가능하도록 수용되며 소정의 탄성력을 갖는 스프링에 의해 탄지되어 상기 제 1,2유로를 개폐시키는 제 1다이아후렘과, 상기 제 2유로의 내부에 수용되며 상기 배기계통으로부터 전달되는 압력에 따라 상기 제 2유로를 선택적으로 개폐시키는 리드를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화장치.
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 배기가스 재순환밸브는 일측에 제 2진공호스가 연결되고 타측에 상기 써머 밸브의 일측과 연통된 제 3진공호스가 연결되며 내부에 상기 배기계통의 배기가스가 이동되는 제 3유로와 상기 흡기매니홀드의 내부와 연통되는 제 4유로가 마련되는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내부에 탄성부재의 탄성지지력에 의해 지지되어 슬라이딩가능한 제 2다이아후렘과, 상기 제 2다이아후렘의 슬라이딩동작에 따라 연동되어 상기 제 3,4유로를 선택적으로 개폐시키는 니들밸브를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 써머 밸브는 일측에 상기 제 3진공호스가 연결되고 내부에 소정공간을 갖는 밸브케이스와, 상기 밸브케이스의 하단에 마련되며 상기 엔진의 냉각수통로에 근접되게 설치되어 엔진의 냉각수온에 따라 체적이 변화되는 유체가 충전된 유체저장실과, 상기 밸브케이스의 상단에 대기와 연통되도록 마련되는 대기통로와, 상기 유체저장실의 단부 내부에 수용되고 소정탄성을 갖는 탄성스프링에 의해 탄성지지되며 상기 유체의 체적변화시 슬라이딩동작되어 상기 대기통로를 개폐시키는 샤프트를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화장치.