KR20010019120A

KR20010019120A - 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의일체화 장치

Info

Publication number: KR20010019120A
Application number: KR1019990035384A
Authority: KR
Inventors: 양승필
Original assignee: 정주호; 대우자동차 주식회사
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-15

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치에 관한 것이다. 본 발명은 엔진(10)의 배기다기관(20)과 터보차저(22) 사이를 연결하는 배기파이프(24)로 부터 분지된 유도관(40)과, 상기 유도관(40)이 흡기다기관(30)과 후방측의 배기파이프(24)에 연통되도록 상기 유도관(40)의 타단부에 형성된 분기부(50) 및 상기 분기부(50)로 유입된 배기가스의 유출방향을 선택적으로 가변시킬 수 있도록 상기 분기부(50)에 설치되어 상기 전자제어장치(60)로 제어되는 작동부(70)로 구성된 것으로, 본 발명에 의하면, 상기 압력제어밸브(77)와 배기가스 재순환밸브(73)가 일체화되어 제어됨으로써, 각 밸브(77,73)가 차지하는 엔진룸의 공간을 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 압력제어밸브(77)와 배기가스 재순환밸브(73)를 별도로 설치하기 위한 부품이 삭제될 수 있고, 상기 압력제어밸브(77)와 배기가스 재순환밸브(73)를 작동시키기 위한 배선과 커넥터가 한곳으로 집중되거나 일원화됨으로써, 원가절감은 물론, 각 부품의 정비성이 향상될 수 있는 유용한 발명이다.

Description

디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치{AN INTEGRATION DEVICE OF A TURBO CHARGER PRESSURE CONTROL VALVE AND EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE OF A DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치에 관한 것으로, 특히 터보차저의 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 일체화시킴으로써, 상기 압력제어밸브와 재순환밸브가 엔진룸에서 차지하는 공간을 줄일 수 있고, 상기 각 장치의 제어를 위한 배선 및 커넥터가 일원화되어 원가를 절감할 수 있는 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진에는 터보차저(TURBO CHARGER)가 설치되고, 배기가스 재순환밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)가 설치되는데, 상기 터보차저는 실린더내에 공기를 압축 공급하여 제한된 용적에 비해 보다 큰 출력을 얻기 위하여 설치되는 것이고, 배기가스 재순환밸브는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOｘ)를 감소시키기 위하여 설치되는 것이다.

상기 터보차저는 도 1a에 도시된 바와 같이 배기다기관(1)에 설치되어 배기가스로 작동되는 터빈(2)과, 흡기다기관(3)에 설치되어 상기 터빈(2)에 의해 작동하여 공기를 압축하는 압축기(4)로 구성되어, 상기 흡기다기관(3)으로 유입되는 공기를 대기압 이상으로 가압하여 실린더내에 공급시킴으로써, 엔진(5)의 충전효율을 높이고 평균유효압력을 높여 출력을 증대시키게 되는 것이다.

이때, 상기 터보차저(6)에는 터보차저(6)의 압력을 제어하기 위한 압력제어밸브(7)가 설치되는데, 이 압력제어밸브(7)는 터보차저(6)의 작동으로 인하여 공급되는 공기의 압력이 설정값 이상이 되면, 터보차저(6)로 공급되던 배기가스를 곁길로 배출시켜 압력의 과도한 상승을 방지하여 엔진(5)을 보호하는 기능을 갖는 것이다.

이러한 압력제어밸브(7)는 여러가지 방법에 의해 제어되는데 특히, 엔진의 회전수나 부하의 신호를 받는 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되기 때문에, 상기 터보차저(6)는 적절하게 작동될 수 있는 것이다.

한편, 도 1b에 도시된 배기가스 재순환밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)(8)는 상기 배기다기관(1)과 흡기다기관(3)을 연통되게 설치된 유도관(9)에 설치되어 배기가스의 일부를 흡기다기관(3)으로 재 순환시키는 장치이다.

이러한 배기가스 재순환밸브(8)는 엔진(5)의 고부하 또는 가속시에 질소산화물이 많이 발생되기 때문에, 이때 상기 유도관(9)을 개방하여 배기가스를 재 순환시키도록 작동되어 질소산화물의 감소 효과를 얻을 수 있는 것으로, 상기 엔진(5)으로 흡입되는 공기량이나 엔진(5)의 회전수나 부하 등을 입력받는 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에 의한 터보차저(6)의 압력제어밸브(7)와, 배기가스 재순환밸브(8)는 배기다기관(1)과 흡기다기관(3)에 각각 별도로 설치됨으로써, 엔진룸의 공간을 많이 차지하는 문제점을 발생시켰고, 전자제어장치(ECU)로 상기 압력제어밸브(7)와 배기가스 재순환밸브(8)를 작동시키기 위한 배선 및 커넥터(도시되지 않음)가 별도로 설치됨으로써 원가절감의 저해요인이 되었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 일체화시킴으로써, 상기 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브가 차지하는 엔진룸의 공간을 줄일 수 있고, 배선 및 커넥터를 일원화시켜 원가를 절감하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 기술적 과제는 전자제어장치로 제어되는 터보차저의 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 구비한 디젤엔진에 있어서, 상기 엔진의 배기다기관과 터보차저 사이를 연결하는 배기파이프로 부터 분지된 유도관; 상기 유도관이 흡기다기관과 상기 터보차저의 후방측 배기파이프에 연통되도록 상기 유도관의 타단부에 형성된 분기부; 및 상기 분기부로 유입된 배기가스의 유출방향을 선택적으로 가변시킬 수 있도록 상기 분기부에 설치되어 상기 전자제어장치로 제어되는 작동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

한편, 제 1실시예에 의한 작동부는 상기 흡기다기관측으로 향하는 흡기측에 설치되어 제 1액츄에이터에 의해 개폐되는 배기가스 재순환밸브; 및 상기 배기파이프측으로 향하는 배기측에 설치되어 제 2액츄에이터에 의해 개폐되는 압력제어밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제 2실시예에 의한 작동부는 상기 분기부의 분기영역에 설치되고 제 3액츄에이터로 작동되어 상기 분기부의 흡기측 및 배기측을 각각 선택적으로 개폐가능한 양방향밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 의한 터보차저의 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 도시한 개략도로, 1a는 터보차저의 압력제어밸브를 도시한 개략적 구성도이고, 1b는 배기가스 재순환밸브를 도시한 개략적 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 터보차저의 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치를 도시한 개략적 구성도.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 의한 작동부를 개략적으로 도시한 확대 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 작동부의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 확대 단면도로, 4a는 배기측이 개폐되는 상태 단면도이고, 4b는 흡기측이 개폐되는 상태 단면도이며, 4c는 흡기측과 배기측이 개방되는 상태 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 엔진 20 : 배기다기관

22 : 터보차저 24 : 배기파이프

30 : 흡기다기관 40 : 유도관

50 : 분기부 51 : 흡기측

55 : 배기측 60 : 전자제어장치

70 : 작동부 72 : 제 1액츄에이터

73 : 배기가스 재순환밸브 76 : 제 2액츄에이터

77 : 압력제어밸브 78 : 제 3액츄에이터

79 : 양방향밸브

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 엔진(10)의 배기다기관(20)과 터보차저(22)을 연결하는 배기파이프(24)로 부터 일단부가 연통되게 분지된 유도관(40)과, 상기 유도관(40)이 흡기다기관(30)과 후방측의 배기파이프(24)에 연통되도록 상기 유도관(40)의 타단부에 형성된 분기부(50)와, 상기 분기부(50)로 유입된 배기가스의 유출방향을 선택적으로 가변시킬 수 있도록 상기 분기부(50)에 설치되어 상기 전자제어장치(60)로 제어되는 작동부(70)로 구성된 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 상기 유도관(40)은 그 일단부가 배기파이프(24)와 연통되게 형성되는 것으로, 상기 배기다기관(20)으로부터 배출되는 배기가스가 유입되는 것이다.

상기 분기부(50)는 상기 유도관(40)의 타단부에 형성되는 것으로, 상기 배기파이프(24)로부터 유입된 배기가스가 흡기다기관(30)으로 재순환되거나, 상기 터보차저(22)의 후방측 배기파이프(24)로 배출되도록 상기 흡기다기관(30)과 상기 터보차저(22)의 후방측 배기파이프(24)와 연통되게 형성된 것이다.

상기 작동부(70)는 상기 분기부(50)로 유입된 배기가스를 상기 흡기다기관(30)으로 유출시키거나, 후방측의 배기파이프(24) 측으로 배출시키도록 구성되고, 또는 동시에 양측으로 유출시키거나, 동시에 양측을 폐쇄하도록 구성된 것으로, 공지된 전자제어장치(60)에 의해 제어된다.

상기 전자제어장치(60)는 엔진의 회전수와 부하정도 그리고 흡입되는 공기량 등을 입력받아 상기 작동부(70)를 제어하게 되는 것이다.

이때, 상기 작동부(70)를 첨부도면을 토대로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 작동부(70)는 상기 분기부(50)의 흡기측(51)에 설치되고 제 1액츄에이터(72)로 작동되는 배기가스 재순환밸브(73)와, 상기 분기부(50)의 배기측(55)에 설치되고 제 2액츄에이터(76)로 작동되는 압력제어밸브(77)로 이루어진다.

상기 제 1,2액츄에이터(72,76)의 회전축은 상기 분기부(50)에 회전가능하게 설치되고, 이 회전축에는 상기 흡기측(51)과 배기측(55)을 각각 개폐하도록 형성된 배기가스 재순환밸브(73)와 압력제어밸브(77)가 고정 설치되는 것이다.

상기 제 1,2액츄에이터(72,76) 그리고 후술할 제 3액츄에이터(78)는 스텝모터나 솔레노이드를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제 1,2액츄에이터(72,76)는 상기 배기가스 재순환밸브(73)가 흡기측(51)을 개폐하거나, 상기 압력제어밸브(77)가 배기측(55)을 개폐하도록 상기 전자제어장치(60)에 의해 작동된다.

이와 같은 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전방측 배기파이프(24)에 연통되게 설치된 유도관(40)에 분기부(50)가 설치되고, 이 분기부(50)에는 전자제어장치(60)에 의해 작동되는 작동부(70)가 설치된 초기 상태에서는 상기 배기가스 재순환밸브(73)가 흡기측(51)를 폐쇄하고 있기 때문에, 배기가스는 흡기측(51)으로 재순환되지 못하게 되고, 상기 압력제어밸브(77)가 배기측(55)을 개방하여 배기가스를 배출시키기 때문에 상기 터보차저(22)는 작동하지 않게 된다.

이러한 상태에서 엔진의 각종정보를 입력받는 상기 전자제어장치(60)가 터보차저(22)를 작동시켜 엔진의 출력을 향상시키기 위해서 상기 작동부(70)의 제 2액츄에이터(76)를 작동시키게 되면, 상기 압력조절밸브(77)는 도 3에 일점쇄선으로 도시된 바와 같이 작동되어 상기 배기측(55)을 폐쇄하게 된다.

상기 분기관(50)의 배기측(55)이 폐쇄되면, 상기 유도관(40)으로의 배기가스 유입은 정지되고, 따라서, 배출되는 배기가스는 상기 터보차저(22)의 터빈을 회전시키면서 터보차저(22)의 후방측 배기파이프(24)로 배출되는 것이다.

이러한 상태에서 상기 전자제어장치(60)가 엔진의 출력을 저하시키기 위해서 상기 작동부(70)의 제 2액츄에이터(76)를 작동시키게 되면, 상기 압력조절밸브(77)는 도 3에 실선으로 도시된 바와 같이 작동되어 상기 배기측(55)을 개방하게 되고, 따라서, 상기 배기다기관(20)으로부터 배출되는 배기가스는 상기 유도관(40)과 분기부(50)를 통하여 후방측 배기파이프(24)로 배출되기 때문에 상기 터보차저(22)는 작동하지 않게 되거나, 작동하더라도 회전력이 저하되는 것이다. 이때, 상기 압력조절밸브(77)의 개폐정도를 조정함으로써, 상기 터보차저(22)의 작동을 조절할 수 있다.

한편, 상기 전자제어장치(60)가 배출가스에 포함된 질소산화물을 감소시키기 위하여 상기 작동부(70)의 제 1액츄에이터(72)를 작동시키게 되면, 상기 제 1액츄에이터(72)는 정방향으로 회전되고 따라서, 상기 배기가스 재순환밸브(73)는 도 3에 일점쇄선으로 도시된 바와 같이 작동되어 분기부(50)의 흡기측(51)을 개방하게 된다.

상기 배기가스 재순환밸브(73)가 흡기측(51)을 개방하게 되면, 상기 유도관(40)으로 유입된 배기가스는 상기 상기 분기부(50)의 흡기측(51)을 통하여 상기 흡기다기관(30)으로 유출되어 재순환되는 것이다.

이때, 상기 전자제어장치(60)는 상기 배기가스 재순환밸브(73)나 압력제어밸브(77)가 상기 흡기측(51)이나 배기측(55)의 개폐정도를 가변시킬 수 있도록 상기 제 1,2액츄에이터(72,76)를 제어할 수 있다.

한편, 상기 작동부(70)의 다른 실시예를 첨부된 도면중에서 도 4a, 4b, 4c를 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 의한 작동부(70)는 상기 분기부(50)의 중앙부에 회전축이 회전가능하게 설치되는 제 3액츄에이터(78)와, 상기 제 3액츄에이터(78)의 회전축에 고정 설치되어 상기 흡기측(51) 또는 배기측(55)을 개폐하거나, 동시에 개방하도록 형성된 양방향밸브(79)로 이루어진다. 따라서, 상기 상기 양방향밸브(79)를 제어하기 위한 배선이나 커넥터(도시되지 않음) 등은 일원화된다.

상기 양방향밸브(79)는 초기상태에서 흡기측(51)과 배기측(55)이 모두 폐쇄되도록 되어 있고, 상기 제 3액츄에이터(78)에 의해 상기 양방향밸브(79)가 도 4a에 실선으로 도시된 바와 같이 정방향(시계방향)으로 회전되면, 상기 흡기측(51)은 폐쇄되고, 상기 배기측(55)은 개방되는 것이다.

한편, 상기 제 3액츄에이터(78)에 의해 상기 양방향밸브(79)가 도 4b에 실선으로 도시된 바와 같이 역방향(반시계방향)으로 회전되면, 상기 배기측(55)은 폐쇄되고 흡기측(51)은 개방되는 것이다.

또한, 상기 제 3액츄에이터(78)에 의해 상기 양방향밸브(79)가 도 4c에 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, 정회전 또는 역회전으로 완전하게 회전하지 않고 회전도중 정지하게 되면, 상기 양방향밸브(79)는 흡기측(51)과 배기측(55)을 모두 개방하는 상태가 되는 것이다.

즉, 상기 양방향밸브(79)가 상기 제 3액츄에이터(78)에 의해 정방향 또는 역방향으로 45°정도 회동되면, 유입된 배기가스는 흡기측(51)과 배기측(55)으로 동시에 유출될 수 있는 것이며, 상기 양방향밸브(79)의 회전정도에 따라서 상기 흡기측(51)과 배기측(55)의 개방정도가 가변되어 유출되는 배기가스의 양을 조절할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 상기 압력제어밸브(77)와 배기가스 재순환밸브(73)를 일체화시키기 위하여 상기 유도관(40)의 타단부에 분기부(50)를 형성하고, 이 분기부(50)에 상기 전자제어장치(60)에 의해 작동하여 배기가스를 재순환시켜 질소산화물의 배출을 감소시키거나, 상기 터보차저(22)가 작동되지 않도록 배기가스를 배출시키는 배기가스 재순환밸브(73)와 압력제어밸브(77)를 각각 설치함으로써, 상기 압력제어밸브(77)와 배기가스 재순환밸브(73)가 차지하던 엔진룸의 공간이 현저하게 줄어들 수 있게 되고, 각종 배선 및 커넥터가 일원화될 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치는 디젤엔진에서 터보차저의 압력을 제어하는 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 분기부에 일체화시켜 설치한 것으로, 본 발명에 의하면, 상기 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브가 차지하는 엔진룸의 공간을 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 별도로 설치하기 위한 부품이 삭제될 수 있고, 상기 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 작동시키기 위한 배선과 커넥터가 한곳으로 집중되거나 일원화됨으로써, 원가절감은 물론, 각 부품의 정비성이 향상될 수 있는 유용한 효과가 제공되는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims

전자제어장치로 제어되는 터보차저의 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브를 구비한 디젤엔진에 있어서,

상기 엔진(10)의 배기다기관(20)과 터보차저(22) 사이를 연결하는 배기파이프(24)로 부터 분지된 유도관(40);

상기 유도관(40)이 흡기다기관(30)과 상기 터보차저(22)의 후방측 배기파이프(24)에 각각 연통되도록 상기 유도관(40)의 타단부에 형성된 분기부(50); 및

상기 분기부(50)로 유입된 배기가스의 유출방향을 선택적으로 가변시킬 수 있도록 상기 분기부(50)에 설치되어 상기 전자제어장치(60)로 제어되는 작동부(70)

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치.
제 1항에 있어서, 상기 작동부(70)는 상기 흡기다기관(30)측으로 향하는 흡기측(51)에 설치되어 제 1액츄에이터(72)에 의해 개폐되는 배기가스 재순환밸브(73)와; 및

상기 터보차저(22)의 후방측 배기파이프(24) 측으로 향하는 배기측(55)에 설치되어 제 2액츄에이터(76)에 의해 개폐되는 압력제어밸브(77)

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치.
제 1항에 있어서, 상기 작동부(70)는 상기 분기부(50)의 분기 영역에 설치되고 제 3액츄에이터(78)로 작동되어 상기 분기부(50)의 흡기측(51) 및 배기측(55)을 각각 선택적으로 개폐가능한 양방향밸브(79)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 터보차저 압력제어밸브와 배기가스 재순환밸브의 일체화 장치.