KR200278747Y1 - 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브 - Google Patents

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이현우
이창훈
양갑진
강웅석
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Abstract

본 고안은 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 관한 것으로서, 그 구성은 내부공간(10a)이 형성되고 그 하단부에 코어(10b)가 마련된 케이스(10)와, 솔레노이드코일(12)을 갖는 보빈(14)과, 이 보빈(14)의 내주면으로 배치되는 요크(16)와, 이 요크(16)의 중공(16a)내에 배치되고 상기 솔레노이드코일(12)로의 전류인가에 따라 이 중공(16a)내에서 상하로 유동되는 플런저(18)와, 이 플런저(18)의 하단부에 결합되어 연동되고 그 하단부가 코어(10b)의 중공(10c)을 통해 하단 외부로 돌출되는 밸브로드(20)와, 상기 케이스(10)의 저면에 배치되고 배기가스의 흡입 및 배기를 위한 흡입구(22a)와 배기구(22b)가 형성된 바디하우징(22) 및 이 바디하우징(22)의 배기구(22b)에 배치되어 밸브로드(20)의 작동에 따라 배기구(22b)를 개폐시키는 밸브시트(24)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 따라서, 휘발유차 엔진에서 연료 연소후 발생되는 각종 유해물질을 저감시킬 수 있고, 밸브의 위치를 제어함으로써 적절한 배기가스의 양을 제어할 수 있으며, 열전달에 의한 악영향을 최소화하여 오작동을 방지하고 온도에 의한 배기가스량의 변화를 극소화시킬 수 있는 등의 효과를 얻는다.

Description

휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브{Electronic control type E.G.R valve for gasoline engine}
본 고안은 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경유자동차의 연소시 필연적으로 발생되는 대기오염물질인 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물, 입자상물질 등의 배출가스가 대기중으로 바로 방출되는 것을 방지하기 위하여 연소후의 배기가스를 다시 연소실로 재순환시켜 전체 질소산화물의 발생량을 낮춤으로써 배기가스를 저감시키는 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 관한 것이다.
이지알, 즉, 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation)은 질소산화물, 입자상물질, 매연의 저감을 위한 가장 효과적인 방법의 하나로서, 휘발유차 엔진에서는 기계식 이지알밸브가 실용화되어 사용하고 있는데, 그 이유는 배기가스 중 불활성가스가 흡기의 일부와 친화되어 혼입됨으로써 혼합기의 열용량이 증대되어 실린더내 연소가스의 상승을 억제할 뿐만 아니라, 공기가압율을 낮추어서 가열 질소산화물의 발생량을 억제하여 전체 질소산화물의 발생량을 줄이거나, 또는, 흡기의 일부가 낮은 산소농도를 갖는 배기가스로 치환됨으로써 연소실내의 산소가 감소되기 때문에 결과적으로 질소산화물의 생성이 억제된다.
이러한 휘발유차 엔진의 기계식 이지알밸브는 재순환되는 배기가스가 연료혼합기와 균일하게 혼합되기 때문에 연소화염을 효율적으로 냉각시키기는 하지만, 배기가스 중 탄화수소, 일산화탄소, 입자상 물질이 연소실에 재순환되어 엔진오일을 급격하게 열화시키고, 이에 따라 피스톤과 밸브 계통의 마모 및 부식 등을 초래하므로 신뢰성과 내구성에 문제점이 많았다.
또한, 이러한 기계식 이지알밸브는 흡기관과 배기관의 차압을 이용하는 것으로써 이 차압이 다이아프램실로 보내어지는 압력으로 작용하여 다이아프램의 면적만큼 부압에 의한 힘이 발생하게 되고, 이 힘을 이용하여 밸브의 하단부에 장치되어 있는 포핏을 들어 올림으로써 배기가스를 연소실로 재공급하게 된다.
그러나, 이러한 부압을 이용한 이지알밸브는 부압량에 따른 직진선도, 응답시간 및 제어범위의 정밀도가 없어서 신속하고 정밀한 제어가 불가능하였고, 최근에는 대기오염방지 차원에서 배기가스 규제가 점차 강화됨에 따라 엔진 회전속도와 부하, 냉각수온도 등을 감지하고 엔진작동상태를 파악하여 신속하고 정밀한 제어가 가능한 이지알밸브의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 고안은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 고온의 염소화염에 의한 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물, 입자상물질의 발생을 억제할 수 있으며, 엔진의 회전속도와 부하, 냉각수 온도, 밸브의 열림 정도를 감지하여 엔진의 작동상태를 파악하고 이 신호를 제어장치로 보내어 정밀제어가 가능하도록 한 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브의 작동상태를 나타낸 단면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10 : 케이스 10a : 내부공간
10b : 코어 10c : 관통공
12 : 솔레노이드코일 14 : 보빈
16 : 요크 16a : 중공
18 : 플런저 19 : 픽셔
20 : 밸브로드 22 : 바디하우징
22a : 흡입구 22b : 배기구
24 : 밸브시트 24a : 중공
26 : 센서로드 28, 46 : 부싱
32 : 캡 32a : 내부공간
34 : 센서스프링 36 : 플레이트로어
38 : 가변저항체 40 : 체결볼트
42 : 냉각핀 44 : 터미널
이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브는 내부공간이 형성되고 그 하단부에 코어가 마련된 케이스와, 이 케이스의 내부공간 내주면에 배치되고 솔레노이드코일을 갖는 보빈과, 이 보빈의 내주면으로 배치되는 요크와, 이 요크의 중공내에 배치되고 상기 솔레노이드코일로의 전류인가에 따라 이 중공내에서 상하로 유동되는 플런저와, 이 플런저와 결합되어 연동되고 그 하단부가 케이스의 관통공을 통해 하단 외부로 돌출되는 밸브로드와, 상기 케이스의 저면에 배치되고 배기가스의 흡입 및 배기를 위한 흡입구와 배기구가 형성된 바디하우징 및 이 바디하우징의 배기구에 배치되어 밸브로드의 작동에 따라 배기구를 개폐시킬 수 있도록 이 밸브로드와 밀착되는 밸브시트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 있어서, 상기 케이스의 상단부에는 내부공간을 갖는 캡이 덮어씌워지고, 이 캡의 내부공간에는 그 하단부가 플런저의 상단부에 결합되어 이 플런저와 일체로 유동되면서 이 플런저의 상하 유동거리를 제어하도록 하는 센서로드가 마련됨이 바람직하다.
또한, 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 있어서, 상기 센서로드의 외주부에는 이 센서로드가 직진성을 갖고 상하로 승강될 수 있도록 지지하는 플레이트로어가 설치됨이 바람직하다.
또한, 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 있어서, 상기 센서로드의 측부에는 이 센서로드의 작동에 따라 저항변화를 일으켜 이 저항변화의 값을 자동차의 전자제어단자에 보내 연소에 필요한 재순환 배기가스량을 계산하고 배기가스량을 최적화할 수 있도록 하여 상기 전자제어단자에 사전 입력된 값과 비교, 제어되도록 하는 가변저항체가 마련됨이 바람직하다.
또한, 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 있어서, 상기 플런저와 로드 사이에는 이들이 일체로 유동될 수 있도록 연결하는 픽셔가 마련됨이 바람직하다.
또한, 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 있어서, 상기 케이스의 관통공과 밸브로드 사이에는 이 밸브로드가 직진성을 갖고 상하로 원활히 승강될 수 있도록 하는 부싱이 설치됨이 바람직하다.
또한, 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브에 있어서, 상기 케이스와 바디하우징의 사이에는 배기가스의 온도가 상부의 케이스에 전달되는 것을 방지함으로써 열에 의한 솔레노이드코일, 플런저 등의 오작동 및 배기가스량의 변화를 최소화할 수 있도록 하는 냉각핀을 설치시킴이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면에 의거 본 고안을 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에서 나타낸 것과 같이, 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브는 내부공간(10a)이 형성되고 그 하단부에 코어(10b)가 마련된 케이스(10)와, 솔레노이드코일(12)을 갖는 보빈(14)과, 이 보빈(14)의 내주면으로 배치되는 요크(16)와, 이 요크(16)의 중공(16a)내에서 상하로 유동되는 플런저(18)와, 이 플런저(18)의 하단부에 결합되는 밸브로드(20)와, 흡입구(22a)와 배기구(22b)가 형성된 바디하우징(22)과, 상기 배기구(22b)를 개폐시키는밸브시트(24)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 케이스(10)는 상부가 개방되고 내부공간(10a)이 형성되어 있으며 바닥면에 관통공(10c)이 형성된 원통 형상으로, 그 내부 하단에는 전류인가시 자기력이 집중되어 밸브로드(20)를 잡아당기는 코어(10b)가 마련되어 있다.
상기 보빈(14)은 케이스(10)의 내부공간(10a) 내주면에 배치되고 그 외주면으로 솔레노이드코일(12)이 권선되어 있다.
상기 요크(16)는 솔레노이드코일(12)에서 발생되는 자장이 누설되는 것을 방지하기 위해 보빈(14)의 상부 내주면으로 배치되어 플런저(18)의 상부 외주부를 감싸는 형상으로 되어 있다.
상기 플런저(18)는 요크(16)의 중공(16a)내에 배치되고 상기 솔레노이드코일(12)로의 전류인가에 따라 이 중공(16a)내에서 상하로 유동되는 원기둥 형상으로, 그 상단부에는 센서로드(26)가 연결되고 그 하단부에는 밸브로드(20)가 연결되어 있다.
여기서, 상기 플런저(18)와 밸브로드(20)는 일체로 유동될 수 있도록 픽셔(19)에 의해 견고히 고정되어 있다.
그리고, 상기 케이스(10)의 관통공(10c)과 밸브로드(20) 사이에는 상기 플런저(18) 및 밸브로드(20)의 작동성과 직진성이 원활히 이루어지도록 하는 부싱(28)이 설치되어 있다.
상기 센서로드(26)는 케이스(10)의 상단부를 덮어씌우는 캡(32)의 내부공간(32a)에 배치되고 그 하단부가 플런저(18)의 상단부에 결합되어 이플런저(18)와 일체로 유동되면서 이 플런저(18)의 상하 유동거리를 제어하기 위한 것으로써, 그 상단부에는 이 센서로드(26)가 탄력적으로 상하 승강되도록 하는 센서스프링(34)이 마련되어 있다.
그리고, 상기 센서로드(26)의 하단 외주부에는 이 센서로드(26)가 직진성을 갖고 상하로 승강될 수 있도록 지지하는 원판 형상의 플레이트로어(36)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 센서로드(26)의 측부에는 이 센서로드(26)의 작동에 따라 저항변화를 일으켜 이 저항변화의 값을 자동차의 전자제어단자(ECU)(미도시)에 보내 연소에 필요한 재순환 배기가스량을 계산하고 배기가스량을 최적화할 수 있도록 하여 상기 전자제어단자에 사전 입력된 값과 비교, 제어되도록 하는 가변저항체(38)가 마련되어 있다.
상기 밸브로드(20)는 플런저(18)의 하단부에 결합되어 일체로 연동되고 그 하단부가 케이스(10)의 관통공(10c)을 통해 하단 외부로 돌출되어 그 하단부에 배치되어 있는 바디하우징(22)의 밸브시트(24) 중공(24a)에 밀착되어 있다.
상기 바디하우징(22)은 케이스(10)의 저면에 밀착 배치되고 체결볼트(40)에 의해 고정되는 형상으로, 그 하단부에는 배기가스가 흡입되는 흡입구(22a)와 이 배기가스가 배출되도록 하는 배기구(22b)가 각각 형성되어 있다.
그리고, 상기 바디하우징(22)의 배기구(22b)에는 밸브로드(20)의 작동에 따라 상기 배기구(22b)가 개폐되도록 하는 중공(24a)이 형성된 밸브시트(24)가 마련되어 있다.
그리고, 상기 케이스(10)와 바디하우징(22)의 사이에는 배기가스의 온도가 상부의 케이스(10)에 전달되는 것을 방지함으로써 열에 의한 솔레노이드코일(12), 플런저(18) 등의 오작동 및 배기가스량의 변화를 최소화할 수 있도록 하는 냉각핀(42)이 설치되어 있다.
미설명 부호 21은 플런저스프링이고, 44는 터미널이며, 46은 부싱을 나타낸 것이다.
이러한 구성에 따른 본 고안의 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브는 휘발유 자동차의 이지알 구동장치(미도시)와 연결되어 있으며 적정 듀티율에 의하여 전원이 솔레노이드코일(12)에 인가되면 자장이 형성되어 요크(16)와 플런저(18)가 자화되는 동시에 플런저(18)와 밸브로드(20)가 하강하게 되고, 이 하강하는 밸브로드(20)의 하단부가 밸브시트(24)의 중공(24a)으로부터 이탈되면서 배기구(22b)를 개방시키면 연소된 배기가스가 흡입구(22a)로 유입되어 바로 배기구(22b)로 배출되게 된다.
이때, 바디하우징(22)의 상부에 설치된 냉각핀(42)에 의하여 그 온도가 상부의 케이스(10)에 전달되는 것을 방지함으로써 열에 의한 솔레노이드코일(12), 플런저(18) 등의 오작동 및 배기가스량의 변화를 최소화할 수 있는 것이다.
그리고, 플런저(18) 상단부와 연결된 센서로드(26)의 작동에 의해 측부의 가변저항체(38)가 저항변화를 일으키게 되고, 이러한 저항변화의 값을 자동차의 전자제어단자(ECU)에 보내 연소에 필요한 재순환 배기가스량을 계산하며, 배기가스량을 최적화할 수 있도록 하여 상기 전자제어단자에 사전 입력된 값과 비교, 제어되도록한다.
즉, 전자제어단자에 의해 솔레노이드코일(12)에 전원이 인가되어 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브를 구동시킬 수 있는 신호가 보내어지면 플런저(18)가 자화되면서 로드(20)를 작동시키고, 이와 동시에 이 로드(20)의 하단부는 바디하우징(22)의 밸브시트(24)에서 이탈되어 흡입구(22a)와 배기구(22b)를 개방시키게 되어 결과적으로 배기가스가 상기 흡입구(22a)에서 배기구(22b)로 배출될 수 있도록 하는 것이다.
이상에서와 같이 본 고안에 따른 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브는 휘발유차 엔진에서 연료 연소후 고온에서 발생한 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물, 입자상물질 등 각종 유해물질을 저감시킬 수 있고, 엔진의 회전수와 부하에 따른 재순환 배기가스량을 사전 입력값에 의해 이지알밸브의 위치센서(센서로드)를 제어함으로써 적절한 배기가스의 양을 제어할 수 있으며, 높은 배기가스의 온도가 케이스로 전달되는 것을 방지함으로써 열전달에 의한 악영향을 최소화하여 오작동방지 및 온도에 의한 배기가스량의 변화를 극소화시킴으로써 자동차의 배기가스 방출에 의한 환경오염분야에 널리 활용할 수 있는 등의 효과를 얻는다.
이상의 설명에서와 같이 본 고안은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 고안의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

  1. 내부공간이 형성되고 그 하단부에 코어가 마련된 케이스;
    상기 케이스의 내부공간 내주면에 배치되고 솔레노이드코일을 갖는 보빈;
    상기 보빈의 내주면으로 배치되는 요크;
    상기 요크의 중공내에 배치되고 상기 솔레노이드코일로의 전류인가에 따라 이 중공내에서 상하로 유동되는 플런저;
    상기 플런저와 결합되어 연동되고 그 하단부가 케이스의 관통공을 통해 하단 외부로 돌출되는 밸브로드;
    상기 케이스의 저면에 배치되고 배기가스의 흡입 및 배기를 위한 흡입구와 배기구가 형성된 바디하우징; 및
    상기 바디하우징의 배기구에 배치되어 밸브로드의 작동에 따라 배기구를 개폐시킬 수 있도록 이 밸브로드와 밀착되는 밸브시트;
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 케이스의 상단부에는 내부공간을 갖는 캡이 덮어씌워지고, 이 캡의 내부공간에는 그 하단부가 플런저의 상단부에 결합되어 이 플런저와 일체로 유동되면서 이 플런저의 상하 유동거리를 제어하도록 하는 센서로드가 마련됨을 특징으로 하는 상기 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센서로드의 외주부에는 이 센서로드가 직진성을 갖고 상하로 승강될 수 있도록 지지하는 플레이트로어가 설치됨을 특징으로 하는 상기 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브.
  4. 제2항에 있어서, 상기 센서로드의 측부에는 이 센서로드의 작동에 따라 저항변화를 일으켜 이 저항변화의 값을 자동차의 전자제어단자에 보내 연소에 필요한 재순환 배기가스량을 계산하고 배기가스량을 최적화할 수 있도록 하여 상기 전자제어단자에 사전 입력된 값과 비교, 제어되도록 하는 가변저항체가 마련됨을 특징으로 하는 상기 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플런저와 로드 사이에는 이들이 일체로 유동될 수 있도록 연결하는 픽셔가 마련됨을 특징으로 하는 상기 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 케이스의 관통공과 밸브로드 사이에는 이 밸브로드가 직진성을 갖고 상하로 원활히 승강될 수 있도록 하는 부싱이 설치됨을 특징으로 하는 상기 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 케이스와 바디하우징의 사이에는 배기가스의 온도가상부의 케이스에 전달되는 것을 방지함으로써 열에 의한 솔레노이드코일, 플런저 등의 오작동 및 배기가스량의 변화를 최소화할 수 있도록 하는 냉각핀이 설치됨을 특징으로 하는 상기 휘발유차 엔진용 전자제어식 이지알밸브.
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