KR20040045366A

KR20040045366A - 내연 기관의 배기 가스 재순환 장치

Info

Publication number: KR20040045366A
Application number: KR1020030083425A
Authority: KR
Inventors: 가에찌리끼
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤; 르노 에스. 아. 에스. 소시에떼 빠르 악시옹 셍쁠리피에
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-11-24
Publication date: 2004-06-01
Also published as: EP1422412A3; CN2723706Y; EP1422412A2; CN1502801A; CN1298970C; JP2004176554A

Abstract

촉매 변환기는 내연 기관의 배기 시스템 내에 장착된다. 본 발명에 따르면, 내연 기관에 사용하기 위한 것이며, 촉매 변환기의 하류부 내에 제공된 EGR 가스 입구 포트와, EGR 가스 입구 포트로부터 엔진의 흡기 시스템까지 연장된 EGR 가스 통로 라인을 포함하는 배기 가스 재순환 장치가 제공된다. 또한, EGR 가스 통로 라인의 적어도 일부에는 촉매 변환기의 측벽을 따라 그 위에 일체로 형성된 EGR 가스 통로가 구성된다.

Description

내연 기관의 배기 가스 재순환 장치{EXHAUST GAS RECIRCULATION DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 배기 가스 재순환(EGR) 장치에 관한 것으로, 특히 크기가 소형화되고 구조가 간단해져서 차량 엔진룸의 제한된 공간에 장착되기 쉬운 형태의 배기 가스 재순환 장치에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 배기 가스 재순환 장치(또는 시스템)는 배기 가스의 일부를 엔진의 흡기 시스템 내로 순환시켜 엔진 내에 공기/연료의 연소 온도를 낮춤으로써 엔진으로부터의 NOx 방출량을 감소시키도록 설계된다.

이런 배기 가스 순환 장치 중 하나는 일본실용신안출원공개 평1-78256호에개시되어 있으며, 이는 배기 가스를 배기 시스템에 제공된 배기 가스 입구 포트로부터 촉매 변환기의 하류로 받아들이도록 배열된다. 이런 형태의 EGR 장치에서, 엔진의 흡기 시스템은 탄화수소 및 PM(즉, 입상 물질)을 촉매 변환기에 의해 미리 제거하기 때문에 정화된 배기 가스를 내부에 수용할 수 있다. 따라서, EGR 장치의 EGR 통로 라인뿐만 아니라 엔진의 흡기 포트, 흡기 밸브, 분사기, 쓰로틀 밸브 등은 원치 않은 퇴적에 의해 오염되는 것이 방지된다.

그러나, 이제까지는 전술한 형태의 EGR 장치의 EGR 통로 라인의 단순화는 거의 고려되지 않았다. 실제로, 편의만을 위해 촉매 변환기 주변에 위치된 여러 엔진룸 부품들 사이에 한정된 제한된 공간을 통해 배기 가스 입구 포트에서부터 엔진의 흡기 시스템까지 연장된 긴 EGR 튜브가 사용되고 있다. 공지된 바와 같이, EGR 장치의 이런 배열은 크고 복잡한 구조를 야기시키고, 그로 인해 엔진룸 내에서의 EGR 장치의 조립 작업을 어렵거나 다소 곤란하게 만든다.

따라서, 본원 발명의 목적은 전술한 단점이 제거된 배기 가스 재순환 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 배기 시스템 내에 촉매 변환기를 갖는 내연 기관에 사용하기 위한 것으로,

촉매 변환기의 하류부 내에 제공된 EGR 가스 입구 포트와, EGR 가스 입구 포트로부터 엔진의 흡기 시스템까지 연장된 EGR 가스 통로 라인을 포함하는 배기 가스 재순환 장치가 제공되며,

EGR 가스 통로 라인의 적어도 일부에는 촉매 변환기의 측벽을 따라 그 위에 일체로 형성된 EGR 가스 통로가 구성된다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 촉매 변환기가 직접 연결되는 배기 다기관을 갖는 내연 기관에 사용하기 위한 것으로,

촉매 변환기의 하류부에 제공된 EGR 가스 입구 포트와, EGR 가스 입구 포트로부터 엔진의 흡기 시스템까지 연장된 EGR 가스 통로 라인을 포함하는 배기 가스 재순환 장치가 제공되며,

본 발명의 제3 태양에 따르면, 배기 다기관을 갖고, 촉매 변환기가 구형 커플러(spheric coupler)를 통해 배기 다기관에 연결되는 내연 기관에 사용하기 위한 것으로,

EGR 가스 통로 라인의 적어도 일부에는 촉매 변환기의 측벽을 따라 그 위에 일체로 형성된 EGR 가스 통로가 구성되며, EGR 가스 통로 라인의 적어도 일부에는 구형 커플러 내에 한정된 통로가 구성된다.

도1은 본 발명의 제1 실시예의 배기 가스 재순환 장치가 실제로 적용된 차량의 엔진룸의 개략도.

도2는 제1 실시예와 결합한 배기 다기관 및 거기에 연결된 촉매 변환기의 단면도.

도3은 도2와 유사하지만 다른 방향으로부터 취해진 단면도.

도4a는 촉매 변환기 케이스의 주요부의 단면도.

도4b는 촉매 변환기의 출구 디퓨저(defuser)의 단부도.

도5는 제1 실시예에 채용된 구형 커플러와 그 관련 부품의 확대된 단면도.

도6의 (a)는 도5의 화살표 "C"의 방향으로부터 취해진 도면.

도6의 (b)는 도5의 화살표 "D"의 방향으로부터 취해진 도면.

도7a는 조립된 상태의 구형 커플러의 단면도.

도7b는 구형 커플러의 기울어진 상태를 도시한 도7a와 유사한 도면.

도8은 본 발명의 제2 실시예의 배기 가스 재순환 장치가 실제로 적용된 배기 다기관 및 촉매 변환기를 포함하는 유닛의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 엔진

4 : 배기 다기관

6 : 구형 커플러

7 : 촉매 변환기

8 : 배기 파이프

14 : 환형 가스켓

15 : 촉매 지지부

16 : 유지 매트

17 : 원통형 케이스

18 : 디퓨저

이하에서, 2개의 실시예, 즉 본 발명의 제1 및 제2 실시예(100, 200)가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

이해를 쉽게 하기 위해, 이하의 설명에서는 좌, 우, 상, 하, 우향 등과 같은 다양한 방향 용어들이 사용된다. 그러나, 이러한 용어는 대응하는 부품 또는 부분이 도시된 도면에 대해서만 이해될 것이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예인 배기 가스 재순환 장치(100)가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 횡치형 내연 기관(1)이 차량의 엔진룸 내에 장착된다. 흡기 다기관(2)은 엔진(1)의 전방측에 연결되고 흡기 다기관(2)의 수집기 유닛(collector unit, 3)은 엔진(1) 상에 위치한다.

배기 다기관(4)이 엔진(1)의 후방측에 연결되고, 배기 다기관은 분기의 일체화된 하류부 상에 플랜지(5)를 갖는다. 촉매 변환기(7)가 구형 커플러(6)를 통해 플랜지(5)에 연결된다. 촉매 변환기(7)는 출구 포트(도면부호 생략)를 갖고 출구 포트로부터 배기 파이프(8)가 연장된다.

구형 커플러(6)의 사용으로 인해, 촉매 변환기(7)와 배기 다기관(4) 사이의 상대적인 피봇 결합이 허용된다. 따라서, 엔진의 작동 하에 부득이하게 발생되는 엔진(1)의 요동 운동은 구형 커플러(6)에 의해 적절하게 흡수되고, 그로 인해 촉매 변환기(7)는 요동으로부터 대부분 보호된다. 실제로, 이런 구형 커플러(6)를 사용하지 않고 배기 다기관(4)과 촉매 변환기 사이의 연결이 견고하게 체결된다면, 엔진(1)의 요동 운동은 촉매 변환기(7)의 증가된 요동을 유발하여, 촉매 변환기(7)가 차량 본체에 대해 부딪힐 가능성을 증가시킨다. 배기 다기관의 크기가 크고 그로인해 엔진으로부터 상당히 돌출된 경우에, 이런 구형 커플러(6)가 통상적으로 채용된다.

도1을 참조하면, EGR 가스 입구 포트(9)는 촉매 변환기(7)의 하류부 내에 형성된다. 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, EGR 가스 입구 포트(9)는 촉매 변환기(7)의 원통형 케이스를 따라 축방향으로 연장된 EGR 가스 통로(10)로 노출된다. EGR 가스 통로(10)는 출구를 갖고, 제1 EGR 튜브(11)는 출구로부터 구형 커플러(6) 내에 제공된 EGR 통로까지 연장된다. 제2 EGR 튜브(12)가 EGR 밸브(13)를 통해 구형 커플러(6)의 EGR 통로로부터 전술한 수집기 유닛(3)까지 연장된다.

이어서, 도2 및 도3을 참조하여 구형 커플러(6)를 통한 배기 다기관(4)과 촉매 변환기(7) 사이의 피봇식 연결이 상세히 설명될 것이다.

도시된 바와 같이, 배기 다기관(4)의 일체화된 부분의 하류에 연결된 플랜지(5)는 더 작은 직경의 튜브형 부분(5a)으로 형성되며, 환형 가스켓(14)이 튜브형 부분의 둘레에 압입에 의해 견고하게 개재된다.

이하에서 명백해지는 바와 같이, 환형 가스켓(14)은 구형 커플러(6)의 기본 요소를 형성하고, 볼록면(14a)으로 형성된 개방된 우측 단부를 갖는다.

촉매 변환기(7)는 원통형 케이스(17), 케이스(17) 내에 장착된 촉매 지지부, 원통형 케이스(17)와 촉매 지지부(15) 사이에 가압된 유지 매트(16), 케이스(17)의 입구 단부에 연결된 원뿔형 입구 디퓨저(18) 및 케이스(17)의 출구에 연결된 원뿔형 출구 디퓨저(18)를 포함한다.

플레어(flare) 플랜지 유닛(20)은 전술된 구형 커플러(6)의 다른 기본 요소를 형성하며, 환형 가스켓(14)의 볼록면(14a)과 직접 활주식으로 정합하는 오목면(20a)으로 형성된 개방된 좌측부를 갖고, 원뿔형 입구 디퓨저(18)에 연결된다. 볼록면(14a)과 오목면(20a) 사이의 활주식 정합으로 인해, 환형 가스켓(14)과 플레어 플랜지 유닛(20) 사이의 상대적인 피봇 결합이 달성된다.

2개의 볼트 구멍을 갖는 플레어 플랜지 유닛(20)의 주연부(20b)가 직경 방향으로 대향된 부분에 형성되며, 나사산이 형성된 2개의 볼트(21)가 볼트 구멍을 관통하여 플레어 플랜지 유닛(20)을 플랜지(5)에 느슨하게 연결시킨다. 즉, 이러한 연결을 위해 나사산이 형성된 볼트(21) 각각은 도시된 바와 같이 플랜지(5) 내에 형성된 나사산이 형성된 보어 내에 나사 결합된다. 플레어 플랜지 유닛(20)의 주연부(20b)를 플랜지(5) 쪽으로 당기도록 배열된 코일 스프링(22)이 나사산이 형성된 볼트(21) 각각의 주변에 배치된다. 코일 스프링(22)의 작동으로 인해, 플레어 플랜지 유닛(20)의 오목면(20a)은 환형 가스켓(14)의 볼록면(14a)에 대해 편향됨으로써 그들 사이에 확실한 밀봉을 달성한다.

2개의 볼트(21)가 마련되어 있기 때문에, 플레어 플랜지 유닛(20)은 환형 가스켓(14)에 대해 플레어 플랜지 유닛(20)을 직경 방향으로 가로지르면서 2개의 볼트(21)를 연결하는 가상축 "L"(도2 참조) 둘레로 피봇된다. 이런 피봇식 연결로 인해, 엔진(1)의 수직 진동에 의해 부득이하게 야기되는 배기 다기관(4)의 수직 요동 운동 및 촉매 변환기(7)의 수직 요동 운동은 효과적이고 확실하게 흡수된다.

이어서, 도면을 참조하여 배기 가스 재순환 장치(100)의 일부를 구성하는 부분에서 촉매 변환기(7)가 상세히 설명될 것이다.

도4a에서 알 수 있듯이, 원통형 케이스(17)는 단일 금속 플레이트를 만곡시킴으로써 제조된다. 즉, 이 도면으로부터 이해할 수 있듯이, 금속 플레이트는 큰 원형 상부와 작은 직사각형 하부를 갖는 대체로 S 형상인 단면을 갖도록 프레스 가공 또는 만곡된다. 그리고, 형성된 금속 플레이트의 종방향 플랜지형 에지가 소정 부분 "W"에 용접된다. 원통형 배기 가스 챔버(17a)가 이 단계에 의해 형성되고, 배기 가스 챔버는 내부에 수납된 촉매 지지부(15, 도시되지 않음)와 전술한 EGR 가스 통로(10)를 구성하는 축방향으로 연장된 통로를 갖는다. 도시된 바와 같이, EGR 가스 통로(10)는 원통형 배기 가스 챔버(17a)와 평행하게 연장되고 케이스(17)의 부분(17b)에 의해 배기 가스 챔버(17a)로부터 격리된다.

도4b에서 알 수 있듯이, 원뿔형 출구 디퓨저(19)는 원형 금속 플레이트를 프레스 가공함으로써 제조된다. 이 프레스 가공으로 인해, 금속 플레이트의 일부는 반경 외향 방향으로 확장되어 전술한 EGR 가스 입구 포트(9)로서 작용하는 반경 방향 홈형 확장부(23)를 생성한다.

도3에서 알 수 있듯이, 원뿔형 출구 디퓨저(19)가 원통형 케이스(17)에 적절하게 연결될 때, 홈형 확장부(23)의 내측부는 EGR 가스 통로(10)의 개방 단부에 노출된다. 이렇게, 적절한 연결에 의해 배기 가스 챔버(17a)와 EGR 가스 통로(10)는 EGR 가스 입구 포트(9)로 작용하는 홈형 확장부(23)를 통해 서로 연통한다.

도3에서 알 수 있듯이, EGR 가스 통로(10)는 원뿔형 입구 디퓨저(18)의 반경 방향 외측에 위치한 하류 개방 단부(10a)를 갖는다. 제1 EGR 튜브(11)는 하류 개방 단부(10a)로부터 구형 커플러(6)까지 연장된다.

도1에서 알 수 있듯이, 배기 시스템에 적절하게 장착된 때에, 촉매 변환기(7)는 해당 차량이 있는 노면에 대해 입구 포트가 출구 포트보다 더 높게 위치하도록 경사진다. 이런 촉매 변환기(7)의 경사로 인해, EGR 가스 통로(10)도 경사지게 되고, 그로 인해 통로(10) 내에 응축된 물의 정체가 방지된다.

이하에서, 배기 가스 재순환 장치(100)의 일부를 구성하는 부분에서의 구형 커플러(6)의 세부 사항이 도5, 도6, 도7a 및 도7b를 참조하여 설명될 것이다.

본 명세서에서 전술된 바와 같이, 전체적으로 구형 커플러(6)는 도5에 도시된 바와 같이, 소위 구형 베어링 연결구를 통해 서로 연결된 환형 가스켓(14)과 플레어 플랜지 유닛(20)이라는 2개 부분을 포함한다.

즉, 환형 가스켓(14)에는 볼록면(14a)이 형성되며, 플레어 플랜지 유닛(20)에는 오목면(20a)이 형성된다. 이러한 볼록 및 오목면(14a 및 20a)은 서로 긴밀하게 접촉하도록 정합된다. 필요하다면, 이와 반대로, 볼록면이 플레어 플랜지 유닛(20)에 의해 제공될 수 있고, 오목면은 환형 가스켓(14)에 의해 제공될 수 있다.

도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 환형 가스켓(14)에는 대향된 직경 부분에 2 개의 EGR 통로(24)가 형성될 수 있다. 또한, 플레어 플랜지 유닛(20)에는 대향된 직경 부분에 2 개의 EGR 개구(25)가 형성될 수 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 이러한 EGR 통로(24) 및 개구(25)는 상호 접촉하는 볼록 및 오목면(14a 및 20a)에서 서로 정합된다.

본 도면에 도시된 바와 같이, 2 개의 EGR 개구(25)는 내부 오목 부재(27a)와외부 오목 부재(27b) 사이에 한정된 오목 폐쇄 공간(26)에 노출된다. 도시된 바와 같이, 외부 부재(27b)는 플레어 플랜지 유닛(20)을 구성하기 위해 그 주연 에지부 "W"에서 내부 부재(27a)에 용접된다.

도5, 도7a 및 도7b로부터 알 수 있는 바와 같이, 플레어 플랜지 유닛(20)이 환형 가스켓(14)에 대하여 최대각 위치에 있다고 가정될 때에도, 플레어 플랜지 유닛(20)의 각각의 EGR 개구(25)는 환형 가스켓(14)의 대응 EGR 통로(24)의 개방 단부의 전체 영역을 커버하는 크기와 형상을 가진다. 도시된 실시예에서, EGR 통로(24)의 각 개방 단부 및 각 EGR 개구(25)는 타원형으로 형상화된다.

도2 및 도7b에 도시된 바와 같이, 2 개의 볼트(21)(도2 참조)의 제공으로 인해, 플레어 플랜지 유닛(20)은 가상축 "L"(도2 참조)의 둘레로 피봇될 수 있고, 따라서, 도7b에서 도면 부호 "θ"에 의해 지시된 최대각 위치를 가정할 수 있다.

도6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 환형 가스켓(14)의 EGR통로(24)의 개방 단부는 가상축 "L" 상에 위치되고 플레어 플랜지 유닛(20)의 EGR 개구(25)도 역시 가상축 "L" 상에 위치된다. 이러한 배열로 인하여, EGR 통로(24)의 개방 단부와 그 대응 EGR 개구(25) 사이의 상대적인 변위는 최소화되고, EGR 통로(24)의 개방 단부 및 EGR 개구(25)의 크기를 감소시킬 수 있다.

다시 도2 및 도3을 참조하면, 플레어 플랜지 유닛(20)의 오목 폐쇄 공간(26)은 제1 EGR 튜브(11)(도3 참조)와 마찬가지로 플레어 플랜지 유닛(20)의 외부 오목 부재(27b) 내에 형성된 입구 개구(28)를 통하여 환형 가스켓(14)(도2 참조)의 2 개의 EGR 통로(24)와 연통된다.

도1에 도시된 바와 같이, 배기 가스 재순환 장치(100)가 엔진룸 내에 적절하게 장착될 때, 입구 개구(28)는 관련 차량이 서 있는 노면에 대하여 외부 오목 부재(27b)의 최하부에 위치된다.

도2에 도시된 바와 같이, 배기 다기관(4)의 연합된 하류부 상에 제공된 플랜지(5)에는 각각 환형 가스켓(14)의 통로(24)와 연결된 2 개의 EGR 통로(29)가 형성된다. EGR 통로(29)는 연합된 후, EGR 밸브(13)(도1 참조)와 연결하기 위하여 제2 EGR 튜브(12)에 연결된다.

따라서, 도1, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, EGR 가스 입구 포트(9), EGR 가스 통로(10), 제1 EGR 튜브(11), 오목 폐쇄 공간(26), 2 개의 EGR 개구(25), 2 개의 EGR 통로(24), 2 개의 EGR 통로(29) 및 제2 EGR 튜브(12)는 정화된 배기 가스를 EGR 밸브(13)를 통해 수집기 유닛(3)으로 이송시키는 소위 "EGR 가스 통로 라인"을 구성한다.

이하에서, 배기 가스 재순환 장치(100)의 작동이 도면들, 특히 도1, 도2 및 도3을 사용하여 설명될 것이다.

도1에 도시된 바와 같이, 엔진(1)의 작동 하에서, 엔진(1)으로부터의 배기 가스는 배기 다기관(4) 및 구형 커플러(6)를 통하여 촉매 변환기(7) 내로 유도된다. 따라서, 배기 가스는 배기 파이프(8)를 통해 외부 공기로 배출되기 전에 촉매 변환기(7)에 의해 처리되고 정화된다.

이 과정에서, 도3에 도시된 바와 같이, 촉매 변환기(7)의 촉매 지지부(15)를 통과해 지나간 정화된 배기 가스의 일부는 원뿔형 출구 디퓨저(19)에 의해 한정된EGR 가스 입구 포트(9)로부터 EGR 가스 통로(10) 내로 유도된다. 정화된 배기 가스는 그 후, 제1 EGR 튜브(11), 플레어 플랜지 유닛(20)의 오목 폐쇄 공간(26)으로 유도되고, 그 후 도2에 도시된 바와 같이 환형 가스켓(14)의 EGR 통로(24) 내로, 그리고 플랜지(5)의 EGR 통로(29) 내로 유도되며, 그 후 도1에 도시된 바와 같이 제2 EGR 튜브(12) 내로, 그리고 마지막으로 EGR 밸브(13)를 통해 수집기 유닛(3)으로 유도된다. 본 명세서에서 전술된 바와 같이 EGR 가스 재순환으로 인하여, 엔진(1)으로부터의 NOx 배출 물질이 감소될 수 있다.

이제, 제1 실시예(100)의 전술된 배기 가스 재순환 장치의 이점이 설명될 것이다.

도3에 도시된 바와 같이, EGR 가스 입구 포트(9)와 EGR 가스 통로(10)로 구성된 부분인 EGR 가스 통로 라인의 상류부는 촉매 변환기(7)의 케이스(17)에 의해 말끔하고 콤팩트하게 일체식으로 제공된다. 따라서, 도1에서 알 수 있듯이, 배기 가스 재순환 장치(100)는 구조가 간단해지고 크기가 감소할 수 있다. 공지된 바와 같이, 이런 특징을 갖는 배기 가스 재순환 장치(100)는 엔진룸이 제한된 공간을 갖더라도 엔진룸 내에 용이하게 장착된다.

EGR 가스 입구 포트(9)는 원뿔형 출구 디퓨저(19, 도4b 참조)의 일부를 프레스 가공함으로써 제조되고, EGR 가스 통로(10)는 대체로 S 형상인 단면을 갖도록 단일 금속 플레이트를 만곡 또는 프레스 가공함으로써 제조된다(도4a 참조). 따라서, EGR 가스 통로 라인의 상류부는 저가로 제조될 수 있다.

EGR 가스 입구 포트(9)는 촉매 변환기(7)를 통과하는 정화된 배기 가스를 수용하도록 위치 및 구성되기 때문에, EGR 가스 통로 라인의 내부에 원하지 않는 퇴적물이 모이는 것을 완전히 막을 수 있다.

도1에서 알 수 있듯이, 차량에 장착된 촉매 변환기(7)는 노면에 대해 입구 포트가 출구 포트보다 더 높게 경사지도록 배치된다. 촉매 변환기(7)의 이러한 경사로 인해, EGR 가스 통로(10)도 경사지고, 그로 인해 통로(10) 내에 응축된 물의 정체가 방지된다. 따라서 통로(10)가 부식되는 것이 방지된다.

전술된 구조를 가지는 구형 커플러(6)의 제공으로 인하여, 플레어 플랜지 유닛(20)의 오목 폐쇄 공간(26)과 환형 가스켓(14)의 각 EGR 통로(24) 사이의 연결을 유지하면서, 엔진(1)의 수직 진동에 의해 부득이하게 야기되는 배기 다기관(4) 및 촉매 변환기의 수직 요동 운동이 확실하고도 효과적으로 흡수된다. 도1 및 도7b로부터 알 수 있는 바와 같이, 플레어 플랜지 유닛(20)과 환형 가스켓(14) 사이의 피봇 운동은 제1 및 제2 EGR 튜브(11 및 12)에 아무 응력도 가하지 않게 되고 따라서 EGR 가스 통로 라인 내의 가스 유동 저항의 증가를 야기시키는 상기 튜브(11 및 12)의 변형이 억제된다.

도6 및 7b에 도시된 바와 같이, 플레어 플랜지 유닛(20)의 각각의 EGR 개구(25)는 플레어 플랜지 유닛(20)이 환형 가스켓(14)에 대하여 큰 각을 이루더라도 환형 가스켓(14)의 대응 EGR 통로(24)의 개방 단부의 전체 영역을 커버하는 크기와 형상을 가진다. 따라서, EGR 가스 통로 라인 내의 EGR 가스 유동은 플레어 플랜지 유닛(20)과 환형 가스켓(14) 사이에 큰 상대각이 유지된다 하더라도 원활하고 확실하게 수행된다.

플레어 플랜지 유닛(20)을 배기 다기관(4)의 플랜지에 헐겁게 연결하는 2 개의 볼트(21, 도2 참조)를 제공함으로 인해, 플레어 플랜지 유닛(20)은 가상축 "L"의 둘레로 환형 가스켓(14)에 대하여 피봇되게 된다. 따라서, 환형 가스켓(14)의 EGR 통로(24)의 개방 단부와 플레어 플랜지 유닛(20)의 대응 EGR 개구(25) 사이의 상대 변위는 최소화되고, EGR 통로의 개방 단부 및 EGR 개구(25)의 크기를 감소시킬 수 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 환형 가스켓(14)의 2 개의 EGR 통로(24) 및 플레어 플랜지 유닛(20)의 2 개의 EGR 개구(25)는 구형 커플러(6)의 직경 방향으로 대향된 위치에 제공되기 때문에, 기계적으로 균형 잡힌 구조의 구형 커플러뿐만 아니라, 유압-기계적으로 균형 잡힌 EGR 가스의 유동이 EGR 가스 통로 라인 내에서 달성된다.

도3에 도시된 바와 같이, 플레어 플랜지 유닛(20)의 용접된 부분 "W"는 구형 커플러(6)의 상호 접촉하는 볼록 및 오목면(14a 및 20a)으로부터 이격되게 유지된다. 따라서, 용접 중에 발생된 열은 상기 면(14a 및 20a) 상에 실질적으로 아무 영향도 주지 않으며, 따라서, 면(14a 및 20a)이 가지는 밀봉 능력은 변화 없이 유지된다. 게다가, 용접된 부분 "W"가 개방 영역에 노출되기 때문에, 상기 부분 "W"에서의 용접은 용이하게 수행된다.

배기 가스 재순환 장치(100)의 조립시에, 플레어 플랜지 유닛(20)의 외부 오목 부재(27b)의 개구(28)는 상기 부재(27b)의 최하부에 위치된다. 따라서, 플레어 플랜지 유닛(20)의 오목 폐쇄 공간(26) 내에서 부득이하게 발생되는 응결된 물은이로부터 원활하게 배수되고, 따라서 플레어 플랜지 유닛(20)은 부식되는 것이 억제된다.

도8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예인 배기 가스 재순환 장치(200)가 도시된다.

본 실시예(200)에서는, 전술된 제1 실시예(100)에 채용된 구형 커플러(6)에 상응하는 수단이 없다. 즉, 본 제2 실시예(200)에서, 촉매 변환기(7)는 도시된 바와 같이, 배기 다기관(4)의 분기의 통합된 하류부에 직접 일체식으로 연결된다. EGR 튜브(31)는 EGR 가스 통로(10)의 하류 단부로부터 EGR 밸브(13)를 향해 연장된다. 도시된 바와 같이, 또한, 본 제2 실시예(200)에서, EGR 가스 통로 라인의 상류 부분은 전술된 제1 실시예(100)에서와 유사하게 촉매 변환기(7)의 케이스(17)에 의해 일체식으로 제공된 EGR 가스 입구 포트(9)와 EGR 가스 통로(10)에 의해 구성된다. 따라서, 그 소형이면서 간단한 배열로 인하여, 배기 가스 재순환 장치(200)는 자동차의 엔진룸의 제한된 공간상에 용이하게 장착될 수 있다.

일본 특허 출원 제2002-340647호(2002년 11월 25일 출원)의 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 통합되었다.

본 발명은 발명의 실시예를 참조하여 상기 설명되었지만, 본 발명은 전술된 상기 실시예에 한정되지 않는다. 상기 설명의 견지에서, 상기 실시예의 다양한 수정예 및 변형예가 본 기술 분야의 숙련자들에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 플레어 플랜지 유닛의 부식이 억제되고, EGR 가스 통로라인이 저가로 제조될 수 있으며, EGR 가스 통로 라인의 내부에 원하지 않는 퇴적물이 모이는 것을 완전히 막을 수 있고, 자동차의 엔진룸의 제한된 공간상에 용이하게 장착될 수 있는 배기 가스 재순환 장치가 제공된다.

Claims

배기 시스템 내에 촉매 변환기(7)를 갖는 내연 기관(1)에 사용하기 위한 배기 가스 재순환 장치(100, 200)이며,

상기 촉매 변환기(7)의 하류부 내에 제공된 EGR 가스 입구 포트(9)와,

EGR 가스 입구 포트(9)로부터 엔진(1)의 흡기 시스템(3)까지 연장된 EGR 가스 통로 라인(10, 11, 26, 25, 24, 12, 31)을 포함하고,

상기 EGR 가스 통로 라인의 적어도 일부에는 촉매 변환기(7)의 측벽을 따라 그 위에 일체로 형성된 EGR 가스 통로(10)가 구성된 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제1항에 있어서, 상기 EGR 가스 통로(10)는 촉매 변환기(7)의 케이스(17)의 축을 따라 연장되며, 상기 케이스(17)는 그 내부에 장착된 촉매 지지부를 갖고, 상기 EGR 가스 통로(10)는 상기 EGR 가스 입구 포트(9)에 노출된 입구 포트를 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제1항에 있어서, 상기 EGR 가스 통로(10)는 촉매 변환기(7)의 케이스(17)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제3항에 있어서, 상기 촉매 변환기(7)의 케이스(17)는 큰 원형 상부와 작은직사각형 하부를 갖는 대체로 S 형상인 단면을 갖도록 금속 플레이트를 프레스 가공하고 그렇게 성형된 금속 플레이트의 단부를 용접함으로써 제조되고, 성형 및 용접된 금속 플레이트는 작은 직사각형 하부를 갖는 부분에서 EGR 가스 통로(10)를 구성하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제2항에 있어서, 상기 EGR 가스 입구 포트(9)는 촉매 변환기(7)의 출구 디퓨저(19)의 반경 방향으로 확장된 홈부(23)에 의해 형성되고, 반경 방향으로 확장된 홈부(23)의 홈은 EGR 가스 통로(10)의 입구 포트에 노출되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제1항에 있어서, 차량의 엔진룸 내에 상기 배기 가스 재순환 장치(100, 200)를 조립시, 상기 촉매 변환기(7)는 챠량이 서 있는 노면에 대해 입구 포트가 출구 포트보다 더 높게 위치하도록 경사지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제1항에 있어서, 구형 커플러(6)를 더 포함하고, 상기 엔진(1)의 배기 다기관(4) 및 촉매 변환기(7)는 구형 커플러(6)를 통해 연결되어, 배기 다기관(4)과 촉매 변환기(7) 사이의 상대적인 피봇 결합이 허용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제7항에 있어서, 상기 구형 커플러(6)에는 EGR 가스 통로 라인(10, 11, 26, 25, 24, 12)의 일부를 구성하는 EGR 가스 통로(26, 25, 24)가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제8항에 있어서, 상기 구형 커플러(6)는 제1 부재(14), 제2 부재(20), 제1 EGR 통로(24) 및 제2 EGR 통로(25, 26)를 포함하고,

상기 제1 부재는 볼록면(14a)을 갖고, 상기 배기 다기관(4)과 촉매 변환기(7) 중 하나에 연결되고,

상기 제2 부재는 상기 제1 부재(14)의 볼록면(14a)과 긴밀하게 접촉하는 오목면(20a)을 갖고, 상기 배기 다기관(4)과 촉매 변환기(7) 중 다른 하나에 연결되고,

상기 제1 EGR 통로는 상기 제1 부재(14) 내에 형성되고,

상기 제2 EGR 통로는 상기 제2 부재(20) 내에 형성되고, 제1 부재(14)의 제1 EGR 통로(24)에 노출되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 EGR 통로(24, 25, 26)의 상호 대면하는 개방 단부 중 하나는, 제1 및 제2 부재(14, 20)가 그들 사이에 최대 상대각을 갖더라도 상호 대면하는 개방 단부 중 다른 하나의 전체 영역을 커버하도록 크기 및 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제10항에 있어서, 상기 구형 커플러는 피봇 방향 제어기(21, 22)를 더 포함하고, 그것에 의해 상기 제2 부재(20)는 제1 부재(14)에 대해 소정 축 둘레로 피봇할 수 있고, 제1 및 제2 EGR 통로(24, 25, 26)의 상호 대면 단부는 상기 소정 축 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제11항에 있어서, 상기 피봇 방향 제어기(21, 22)는 2개의 볼트 구멍, 2개의 볼트(21) 및 2개의 코일 스프링(22)을 포함하고,

상기 2개의 볼트 구멍은 상기 제2 부재(20)의 직경 방향으로 대향하는 부분 내에 형성되고,

상기 2개의 볼트(21) 각각은 상기 제2 볼트 구멍을 통과하여 상기 제1 부재(14)에 고정된 부재(5)에 제2 부재(20)를 느슨하게 연결하고,

상기 2개의 코일 스프링 각각은 상기 2개의 볼트(21) 둘레에 배치되어 상기 제1 부재(14)의 볼록면(14a)에 대해 상기 제2 부재(20)의 오목면(20a)을 편향시키는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 EGR 통로(24, 25, 26) 각각은 구형 커플러의 직경 방향으로 대향하는 부분에 제공된 2개의 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2 부재(20)는 플레어 플랜지 유닛이고,

상기 플레어 플랜지 유닛은 내부 오목 부재(27a)와 외부 오목 부재(27b)를 포함하고,

상기 내부 오목 부재는 상기 제1 부재(14)의 볼록면(14a)과 접촉할 수 있는 오목면(20a)을 갖고,

상기 외부 오목 부재는 주연 에지에서 내부 오목 부재(27a)에 용접되어 그들 사이에 오목 폐쇄 공간(26)을 형성하고, 상기 오목 폐쇄 공간(26)은 제2 부재(20)의 제2 EGR 통로(25, 26)를 구성하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제14항에 있어서, 상기 외부 오목 부재(27b)에는 입구 개구(28)가 형성되고, 상기 EGR 가스 통로(10)로부터 연장된 튜브(11)는 상기 입구 개구에 연결되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
제15항에 있어서, 차량의 엔진룸 내에 상기 배기 가스 재순환 장치(100, 200)의 조립시, 관련 차량이 서 있는 노면에 대해 상기 입구 개구(28)가 상기 외부 오목 부재(27b)의 최하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
촉매 변환기(7)가 직접 연결되는 배기 다기관(4)을 갖는 내연 기관(1)에 사용하기 위한 배기 가스 재순환 장치(200)이며,

상기 촉매 변환기(7)의 하류부에 제공된 EGR 가스 입구 포트(9)와,

상기 EGR 가스 입구 포트(9)로부터 엔진(1)의 흡기 시스템까지 연장된 EGR가스 통로 라인(10, 31, 13)을 포함하고,

상기 EGR 가스 통로 라인(10, 31, 13)의 적어도 일부에는 상기 촉매 변환기(7)의 측벽을 따라 그 위에 일체로 형성된 EGR 가스 통로(10)가 구성된 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.
배기 다기관(4)을 갖고, 촉매 변환기(7)가 구형 커플러(6)를 통해 상기 배기 다기관(4)에 연결되는 내연 기관(1)에 사용하기 위한 배기 가스 재순환 장치(100)이며,

상기 촉매 변환기(7)의 하류부에 제공된 EGR 가스 입구 포트(9)와,

상기 EGR 가스 입구 포트(9)로부터 엔진(1)의 흡기 시스템(3)까지 연장된 EGR 통로 라인(10, 11, 26, 25, 24, 12)을 포함하고,

상기 EGR 가스 통로 라인의 적어도 일부에는 상기 촉매 변환기(7)의 측벽을 따라 그 위에 일체로 형성된 EGR 가스 통로(10)가 구성되며,

상기 EGR 가스 통로 라인의 적어도 일부에는 상기 구형 커플러(6) 내에 형성된 통로(26, 25, 24)가 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 장치.