KR20010014212A - 배기가스 환류밸브의 부착장치 - Google Patents

Abstract

엔진의 배기가스 환류로를 개폐하는 배기가스 환류밸브의 밸브 본체 및 밸브를 개폐제어 구동하는 스테핑 모터가 배기가스의 고열로 과열되는 것을 방지하는 배기가스 환류밸브의 부착장치이며 엔진 구성부(100)의 배기가스 온도 보다 온도가 낮은 부분에 배기가스 환류밸브의 밸브보디(201)를 매입한 것이다.

이에따라 배기가스의 고열을 엔진 구성부에서 흡수 확산하여 방열할 수 있고 이 때문에 냉각수 체임버등과 같은 특별한 수냉구조를 필요로 하지 않으며 배기가스의 고열에 기인한 스테핑 모터(300)의 이상 과열을 방지할 수 있다.

Description

배기가스 환류밸브의 부착장치{Mounting Device for Exhaust Gas Re-circulation Valve}

도 1은 압식 전동제어밸브장치인 스테핑 모터 구동식의 배기가스 환류밸브의 내부 구성도이다. 도면에서 하우징(밸브보디)(1)은 엔진의 배기계(도시하지 않음)에 연통하는 입력포트(2)와 엔진의 흡기계(도시하지 않음)에 연통하는 출력포트(3) 환류통로(4)를 가진다.

밸브시트(6)는 환류통로(5)내에 압입되고 롤핀(13)으로 빠져 나오지 못하게 하고 있다. 9는 베어링인 부시,8은 부시(9)로의 침적물 진입방지를 위한 홀더이고, 밸브시트(6)와 동일 축상에서 하우징(1)과의 사이에 끼워져 있다.

5는 밸브이며 밸브시트(6)에 맞닿도록 배치되고 밸브시트(7)에 코킹구조에 의해 고정된다. 밸브샤프트(7)는 부시(9)를 관통 그 타단에는 스프링 홀더(10) 및 와셔(50)를 코킹구조로 고정하고 있다.

12는 스프링이고 스프링 홀더(10)와 하우징(1) 사이에 밸브(5)가 밸브폐쇄 방향으로 작동 하도록 축설되어 있다. 14는 모터 및 밸브 본체의 냉각을 하는 냉각수 통로이다.

20은 스테핑 모터 본체이고 부착나사(46)에 의해 축심이 일치 하도록 하우징 (1)에 부착되어 있다.

22는 보빈이고 코일(23)이 감겨지며 외주에 자로를 마련하는 요크(24), 요크 (25)가 설치되어 있다. 29는 터미널이고 코일(23)과 전기적으로 접속되어 있으며 모터 하우징(21)과 코넥터부를 형성한다.

27은 2개의 코일부를 자기적으로 차폐하는 플레이트, 26은 모터 하우징(21)이 외장 성형될때에 코일부 내주에 수지가 흘러 들어가는 것을 방지하는 플레이트이다.

31은 마그넷, 32는 마그넷(31)을 보존하고 내주부에 모터 샤프트(33)의 나사부(33a)와 맞물리는 나사부(32a) 및 모터 샤프트의 축방향 스토퍼(32b)를 형성하는 로터, 30은 로터(32)의 양단에 장착된 베어링, 28은 베어링 측압용의 판 스프링, 33은 로터(32)의 회전을 나사부(32a),(33a)에 의해 직선 운동으로 변환하여 왕복운동하는 모터샤프트, 34는 모터 샤프트(33)에 압입된 스토퍼 핀, 41은 모터 샤프트 (33)의 베어링 작용 및 D홀에 의해 회전방지 작용을 하는 모터 부시이다.

40은 모터 하우징(21)에 동심으로 하우징(1) 사이에 배치된 모터 홀더이고, 베어링(30) 및 모터 부시(41)를 보존한다. 모터 샤프트(33)의 선단에는 스프링 홀더(42) 및 조인트(43)가 코킹구조에 의해 고정되어 있다.

44는 스프링이고 스프링 홀더(42)와 모터홀더(40) 사이에 밸브(5)가 개방하는 방향으로 작동 하도록 축설되어 있다.

밸브의 동작을 도2의 밸브위치에 대응한 힘을 기준으로 하여 설명한다.

도 1, 도 2에서는 우선 밸브의 완전폐쇄 상태로 부터 스타트 하는 경우 밸브 개방 동작시는 터미널(29)에 컨트롤 유닛( 도시하지 않음)로 부터 보내진 펄스상의 전압에 의해 마그넷(31)을 포함하는 로터(32)가 스텝상으로 밸브 개방 방향 회전을 한다.

이때, 송신 펄스수와 스텝수는 일치하고 있으며 정확한 오픈 루프 제어가 시행된다. 이 스텝상의 회전을 로터(32)의 나사부(32a)와 모터 샤프트(33)의 나사부 (33a)에 의해 직선운동으로 변환하고, 모터 샤프트는 밸브 개방 방향(도면표시 아래쪽)으로 이동한다. 이때, 모터 샤프트(33)는 스프링(44)의 힘에 의해 그 이동이 보조된다. 그리고 이동이 진행되어 조임트(43)와 스프링 홀더(10)가 맞닿는 순간 스프링(12)의 힘이 가해지기 때문에 모터의 이동에 필요한 힘은 양 스프링의 차로 된다. 그 후의 이동에서는 양 스프링의 스프링 정수를 가한 하중분 증가 하는 것으로 된다.

밸브개방 동작시는 상기와는 역의 작동이 되고 터미널(29)에 컨트롤 유닛(도시하지않음)로 부터 보내진 펄스상의 전압에 의해 마그넷(31)을 포함하는 로터(32)가 스텝상으로 밸브 폐쇄 방향 회전을 한다.

그리고, 밸브 폐쇄가 진행하여 조인트(43)와 스프링 홀더(10)가 떨어진 순간에 모터 샤프트(33)에는 스프링(44)의 하중이 가해지며 밸브(5)에는 폐쇄력으로서의 스프링(12)의 하중이 가해지는 것으로 된다.

상기, 작동상태를 구체적 수치로 한예를 표시하면 스프링의 설정은 밸브 개방위치를 기준으로 하여 설정하고 스프링(12)에서는 세트위치에서의 하중을 2Kgf, 스프링 정수를 0.05Kgf/mm, 스프링(44)에서는 세트위치에서의 하중을 1.2Kgf,스프링 정수를 0.05Kgf/mm,모터 샤프트 기동으로 부터 밸브개방에 이르는 스트로크를 1mm, 밸브 개방 하고서 부터 완전 개방에 이르는 스트로크를 4.5mm로 하면 도 2에 표시하는 바와 같이 모터에 가해지는 최대의 하중은 모터 구동 개시점 및 완전 개방점이 동일하게 1.25Kgf로 된다.

한편, 밸브의 폐쇄력은 스프링(A12)의 세트위치에서의 하중과 같으며 2Kgf이다.

또한, 참고로 종래의 구성(스프링(44)이 없는 경우)에서는 도 2와 같은 폐쇄력을 얻기 위하여는 스프링(12)의 하중 조건은 같으므로 모터의 필요력은 최대시(밸브 완전 개방시) 2.225Kgf가 된다.

종래의 배기가스 환류밸브는 이상과 같이 구성되어 있으므로 냉각수 통로 (14)에 냉각수가 도입 됨으로써 그 냉각수에 의해 스테핑 모터 및 밸브 본체의 냉각을 할 수 있으나, 그러나 하우징(1)의 주위에 냉각수 통로(14)를 형성하기 때문에 밸브 본체가 대형화 하고 더구나, 냉각수 통로(14)를 엔진계통의 냉각수 통로에 접속 하기 위한 배관을 필요로 하는등 부품점수가 많고 구성이 복잡한 특별한 수냉구조로 하지 않으면 않되며 코스트업으로 된다는 과제가 있었다.

이 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하게 된 것으로 특별한 수냉구조를 필요로 하지 않고 배기가스 환류 밸브를 구동제어하는 스테핑 모터 및 밸브본체가 배가가스의 고열로 과열되는 것을 방지할 수 있고, 배기가스 환류밸브의 소형화 및 코스트 다운을 도모할 수 있는 배기가스 환류밸브의 부착장치를 얻는것을 목적으로 한다.

또, 이 발명은 엔진 블록에 배기가스 환류밸브를 용이하게 부착할 수 있고 또한, 배기가스의 고열의 고열이 스테핑 모터에 전달되지 않도록 할 수 있는 배기가스 환류밸브를 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 이 발명은 밸브시트의 탈락방지와 부착부의 실(Seal)을 공용화하고 코스트 다운을 도모하는 것을 목적으로 한다.

[발명의 개시]

이 발명에 관한 배기가스 환류밸브의 부착장치는 엔진의 배기가스 환류로에 접속배치되는 밸브보디와, 이 밸브보디의 내부에 설치된 밸브 시트와, 상기 밸브보디에 축방향으로 이동 가능하게 부착된 밸브샤프트와, 이 밸브샤프트에 연결되고 상기 밸브 샤프트의 일방향 이동시에 상기 밸브 시트에 접근, 맞닿는 방향으로 이동하고 또한 상기 밸브샤프트의 타 방향 이동시에 상기 밸브 시트로부터 떨어지는 방향으로 이동하는 밸브와, 상기 밸브샤프트를 통하여 상기 밸브를 개폐방향으로 구동제어하는 스테핑 모터를 구비한 배기가스 환류밸브의 부착장치에 있어서, 엔진 구성부로서의 워터 아우트, 인테이크 매니폴드, 스로틀 체임버등의 온도가 낮은 부분에 상기 밸브보디를 매입 한 것이다.

이와같은 배기가스 환류밸브의 부착장치에 의하면 엔진 구성부의 온도가 낮은 부분에 배기가스 환류 밸브의 밸브보디를 매입함으로써 배기가스의 고열을 엔진구성부에서 흡수 확산하여 방열할 수 있고, 이 때문에 냉각수 체임버등과 같은 특별한 수냉구조를 필요로 하지 않으며 배기가스의 고열에 의한 스테핑 모터의 과열을 엔진 구성부에서 방지할 수 있다.

이 발명에 관한 배기가스 환류밸브의 부착장치는 엔진 구성부의 온도가 낮은 부분에 밸브 부착 구멍을 설치하고, 이 밸브 부착구성에 밸브보디를 끼워넣서 매설한 것이다.

이와같은 배기가스 환류밸브의 부착장치에 의하면 엔진 구성부의 온도가 낮은 부분에 밸브 부착 구멍으로 배기가스 환류 밸브의 밸브보디를 끼워넣는 것만으로 배기가스 환류 밸브를 엔진 구성부에 용이하게 부착할 수 있다.

이 발명에 관한 배기가스 환류밸브의 부착장치는 엔진 구성부가 갖은 냉각수 통로의 근처에 밸브 부착구성을 설치한 것이다.

이와같은 배기가스 환류 밸브의 부착장치에 의하면 엔진 구성부의 냉각수 통로를 흐르는 엔진 냉각수에 의해 엔진 구성부가 냉각되고, 그 냉각수 분위기에 밸브보디가 보존되기 때문에 배기가스의 고열에 의한 밸브보디의 이상 과열을 방지할 수 있는 동시에 스테핑 모터의 이상 과열을 한층 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 냉각수가 없는 곳에서도 인테이크 매니폴드와 같이 흡기에어가 대량으로 흐르고 있는 개소에서는 엔진 구성부가 냉각되고 상기와 같은 이점이 얻어진다.

이 발명에 관한 배기가스 환류 밸브의 부착장치는 배기가스 환류로에 접속되는 배기가스 유입로 및 배기가스 유출로를 엔진 구성부가 가지고 있는 것으로 배기가스를 원활하게 환류 시킬 수 있다.

이 발명에 관한 배기가스 환류밸브의 부착장치는 밸브보디의 배기가스 유입구의 개구단측에 엔진 구성부와의 사이를 밀봉하고 또한, 밸브시트의 빠짐방지를 겸하는 실 부재를 배치 한 것이다.

이와같은 배기가스 환류 밸브의 부착장치에 의하면 하나의 밀봉부재에 의해 엔진구성부와 밸브보디 사이로 부터 배기가스가 누설되는 것을 방지할 수 있는 동시에 밸브보디로 부터 밸브시트가 빠져 떨어지는 것을 방지 할 수 있다.

이 발명은 내연기관의 배기가스 환류로에 배치되는 배기가스 환류밸브의 부착위치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 배기가스 환류밸브를 표시하는 단면도,

도 2는 밸브 구동모터의 필요 구동력을 나타내는 설명도,

도 3은 이 발명의 실시의 형태 1에 의한 배기가스 환류밸브의 부착장치를 표시하는 단면도,

도 4는 도 3의 요부 확대 단면도이다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 이발명을 보다 상세하게 설명하기 위하여 이 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대하여 첨부된 도면에 따라 설명한다.

실시의 형태 1.

도 3은 이 발명의 형태 1에 의한 배기가스 환류 밸브의 부착장치를 표시하는 단면도, 도 4는 도3의 요부 확대 단면도이다.

도면에서 100은 엔진의 배기가스 온도 보다도 온도가 낮은 MAX 120℃ 정도의 엔진 구성부(이하 엔진블록이라 칭한다)이고 예컨대, 수냉식 엔진의 실린더 블록이나 엔진 냉각수의 워터 아우트, 인테이크 매니폴드, 스로틀 체임버등의 부분이다.

101은 엔진블록(100)에 설치되어 엔진계통을 냉각하는 냉각통로 또는 공기통로, 오일통로등의 냉각 유체통로이고 이 냉각 유체통로(101)는 수냉식 엔진의 엔진블록이 본래 가지고 있는 것이다.

102는 엔진블록(100)의 냉각 유체통로(101)의 근처에 설치된 밸브 부착구멍, 103은 엔진블록(100)에 설치되어 밸브 부착구멍(102)에 연통하는 배기가스 유입로이고, 이 배기가스 유입로(103)는 배기가스 환류로의 1차측 유로(배기통로)에 접속된다.

104는 마찬가지로 엔진블록(100)에 설치되어 밸브부착 구멍(102)에 연통하는 배기가스 유출로이고, 이 배기가스 유출로(104)는 배기가스 환류로의 2차측 유로(흡기통로)에 접속된다.

105는 밸브부착 구멍(102)과 배기가스 유입로(103)의 연통부에 설치된 실 (Seal)부이다.

200은 엔진블록(100)에 장착된 배기가스 환류밸브, 201은 배기가스 환류밸브 (200)의 밸브보디이며 이 밸브보디(201)는 상기 엔진블록(100)의 밸브 부착구멍 (102)에 삽입 매설되어 있다.

202는 밸브보디(201)의 배기가스 유입구, 203은 밸브보디(201)의 배기가스 유출구, 204는 상기 배기가스 유입구(202)내에 설치된 밸브시트 고정용의 고정단부, 205는 상기 배기가스 유입구(202)내에 압입되어 상기 고정단부(204)에 맞닿은 밸브시트, 206은 상기 배기가스 유입구(202)에 삽입되고 장착된 실 부재이고, 이 실부재(206)는 상기 밸브시트(205)의 하면에 맞닿서 이 밸브시트(205)를 상기 고정단부(204)와의 사이에 끼워 넣어져 있다.

이와같은 실부재(206)는 스테인레스등의 강성을 가진 탄성부재로 되어 외주연부에 굴곡 형성된 스커트부(206a)를 가지고 있다.

이 스커트부(206a)는 스스로의 탄성력에 의해 엔진블록(200)의 실부(105)에 압접되어 밸브보디(201)의 하단과의 사이를 밀봉하고 있다.

따라서, 상기 실부재(206)는 엔진블록(100)의 실부(105)와 밸브보디(201)의 하단 사이로 부터 배기가스가 누설되는것을 방지하는 밀봉기능과, 밸브보디(201)의 배기가스 유입구(202)로 부터 밸브시트(205)가 빠져 떨어지는것을 방지하는 밸브시트 빠짐 방지 기능을 다하는 것이다.

207은 밸브보디(201)에 축방향으로 이동 가능하게 부착된 밸브샤프트, 208은 밸브샤프트(207)의 하단에 연결된 밸브, 209는 밸브샤프트(207)의 베어링, 210은 상기 밸브샤프트(207)의 상단에 부착된 스프링시트, 211은 그 스프링시트(210)를 통하여 상기 밸브샤프트(207)를 상기 밸브(205)가 닫히는 방향으로 작동하는 리턴 스프링이다.

300은 상기 밸브 샤프트(207)를 통하여 상기 밸브(208)로 개폐방향으로 구동제어하는 스테핑모터, 301은 그 스테핑모터(300)의 모터 하우징이고 이 모터 하우징(301)은 밸브보디(201)의 상단에 스페이서(302)를 통하여 체결나사(303)로 조여서 고정되어 있다.

304는 스테핑 모터(300)의 코일, 305는 스테핑 모터의 로터, 306은 스테핑 모터(300)의모터 샤프트이며 로터(305)와 모터 샤프트(306)는 나사에 의해 나사 맞춤되어 있다.

307은 상기 모터 샤프트(306)의 하단에 연결된 스프링 시트, 308은 그 스프링시트(307)와 상기 스페이서(302)와 사이에 개재시킨 어시스트 스프링이고 이 어시스트 스프링(308)은 상기 모터 샤프트(306)를 밸브 개방 방향으로 작동하며 모터 구동력을 어시스트하고 있다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

우선, 밸브의 완전 폐쇄상태로 부터 스타트 하는 경우 밸브개방 동작시는 터미널(309)에 컨트롤 유닛(도시하지 않음)로 부터 보내진 펄스상의 전압에 의해 마그넷(310)을 포함하는 로터(305)가 스텝상으로 밸브 개방방향 회전을 한다.

이때, 송신펄스수와 스텝수는 일치되어 있고 정확한 오픈 루프제어가 시행된다.

이 스텝상의 회전을 로터(305)의 나사부(305a)와 모터 샤프트(306)의 나사부 (306a)에 의해 직선운동으로 변환하고 모터 샤프트는 밸브 개방방향(도면표시 아래쪽)으로 이동한다.

이때, 모터 샤프트(306)는 스프링(308)의 힘에 의해 그 이동이 보조된다. 그리고, 이동이 진행되어 죠인트(311)와 스프링 홀더(210)가 맞닿는 순간 스프링 (211)의 힘이 가해지기 때문에 모터의 이동에 필요한 힘은 양 스프링의 차가 된다.

그 후의 이동에서는 양 스프링의 스프링 정수를 더한 하중분이 증가하는 것으로 된다.

이와같이 하여 밸브(208)이 열리면 엔진의 연소실로 부터 배기가스 환류로에 흐르는 배기가스는 엔진블록(100)의 배기가스 유입로(103)밸브보디(201)의 배기가스 유입구(202)밸브보디(201)내밸브보디(201)의 배기가스 유출구(203)엔진블록(100)의 배기가스 유출로(104)를 통하여 엔진의 연소실로 되돌아오는 흐름이 된다.

이와같이 하여 엔진블록(100)을 배기가스가 흐름으로써 그 배기가스 온도보다도 온도가 낮은 엔진블록(100)은 배기가스의 고열을 흡수, 확산, 방열한다.

더구나, 엔진블록(100)은 냉각유체 통로(101)를 흐르는 냉각수에 의해 냉각되어 있으므로 배기가스의 고열이 밸브보디(201)로 부터 스테핑 모터(300)로 전달되는 것과 같은 일이 없고 이 때문에 배기가스의 고열에 의한 스테핑 모터(300)의 이상 과열을 방지할 수 있다.

이상 설명한 실시의 형태 1에 의하면 배기가스 온도 보다도 온도가 낮은 엔진블록(100)에 밸브보디(201)을 매입하고 그 밸브보디(201)의 상부에 스테핑 모터 (300)을 부착 하였으므로 배기가스의 고열을 엔진블록(100)에서 흡수 확산하여 방열할 수 있고, 이 때문에 종래의 냉각수 체임버와 같은 특별한 수냉구조를 필요로 하지 않고 배기가스의 고열에 의한 스테핑 모터(300)의 이상 과열을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또, 상기 엔진블록(100)에는 이 엔진브록(100)이 갖는 냉각유체 통로(101)의 근처에 밸브 부착구멍(102)을 설치하고 이 밸브 부착구멍(102)에 상기 밸브보디 (201)를 끼워넣어서 매입 하였으므로 상기 밸브보디(201)를 상기 밸브 부착구멍 (102)에 끼워넣는 것만으로 엔진블록(100)에 대한 배기가스 환류 밸브의 매입에 의한 부착을 간단하게 할 수 있고 더구나, 상기 냉각 유체통로(101)를 흐르는 엔진 냉각수에 의해 엔진블록(100)이 냉각되며 그 냉각수 분위기에 밸브보디(201)가 보존되기 때문에 이 밸브보디(201)가 이상 과열되는 일 없이 스테핑 모터(300)의 이상 과열을 한층 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 엔진블록(100)의 실부(105)에 실부재(206)의 스커트부(206a)를 압접함으로써 그 스커트부(206a)가 엔진블록(100)의 실부(105)와 밸브보디(201)의 하단 사이의 밀봉기능을 다하여 그 양자간으로 부터 배기가스가 누설되는 것을 방지할 수 있는 동시에 상기의 실부재(206)를 밸브시트(205)의 하면에 맞대게 함으로써 밸브시트(205)의 탈락도 방지할 수 있다는 효과가 있다.

이상과 같이 이 발명에 관한 배기가스 환류밸브의 부착장치에 의하면 엔진블록의 배기가스 온도 보다 온도가 낮은 부분에 배기가스 환류밸브의 밸브보디를 매입함으로써 냉각수 체임버등과 같은 특별한 수냉구조를 필요로 하지않고 배기가스의 고열을 엔진블록에서 흡수 확산하여 방열할 수 있고, 이 때문에 배기가스의 고열에 의한 스테핑모터의 이상 과열을 엔진 블록에서 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 엔진의 배기가스 환류로에 접속배치되는 밸브보디와, 이 밸브보디의 내부에 설치된 밸브시트와, 상기 밸브보디에 축방향으로 이동 가능하게 부착된 밸브 샤프트와, 이 밸브 샤프트에 연결되어 상기 밸브보디내에 수용되고, 상기 밸브 샤프트의 일방향 이동시에 상기 밸브시트에 접근 맞닿는 방향으로 이동하며 또한, 상기 밸브 샤프트의 타 방향 이동시에 상기 밸브시트로 부터 떨어지는 방향으로 이동하는 밸브와, 상기 밸브 샤프트를 통하여 상기 밸브를 개폐방향으로 구동제어하는 스테핑 모터를 구비한 배기가스 환류밸브의 부착장치에 있어서,

   배기가스 온도 보다 온도가 낮은 엔진 구성부에 상기 밸브 보디를 매입한 것을 특징으로 하는 배기가스 환류밸브의 부착장치.
2. 엔진 구성부에는 밸브부착 구멍이 설치되고 이 밸브부착 구멍에 밸브보디가 끼워져서 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 청구의 범위 제1항 기재의 배기가스 환류밸브의 부착장치.
3. 밸브부착 구멍은 엔진 구성부가 갖는 냉각 유체 통로의 근처에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 청구의 범위 제2항 기재의 배기가스 환류밸브의 부착장치.
4. 엔진 구성부는 배기가스 환류로에 접속되는 배기가스 유입로 및 배기가스 유출로를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 청구의 범위 제1항 또는 청구의 범위 제 2항 또는 청구의 범위 제3항 기재의 배기가스 환류밸브의 부착장치.
5. 밸브보디의 배기가스 유입구의 개구단측에는 엔진 구성부와의 사이를 실하고, 또한 밸브시트의 빠짐방지를 겸하는 실부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 청구의 범위 제1항 또는 제2항 기재의 배기가스 환류밸브의 부착장치.