KR20050025414A - 자동차의 배기가스 재순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 배기가스 재순환장치에 관한 것으로, 엔진의 흡기계통의 유동통로와 접속되는 EGR 관로의 출구측 선단부를 유동통로의 유동 중심부에 이르도록 연장시켜 신기와 배기가스 사이의 혼합효율을 증대시킴과 더불어, 블로우바이 가스중 포함된 오일이 EGR 관로를 통해 역류하지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진의 배기계통으로부터 분지된 EGR 관로와, 이 EGR 관로와 연통되어 신기와 배기가스를 각각 혼입하여 엔진의 연소실로 유입시키는 흡기계통을 포함하는 자동차의 배기가스 재순환장치에 있어서, 상기 EGR 관로의 출구측 선단부는 상기 흡기계통의 유동통로내 유동 중심부에 이르도록 연장되어 설치되고, 상기 EGR 관로의 출구측 선단부에는 상기 흡기계통의 유동통로와의 결합을 위한 플랜지부와, 이 플랜지부로부터 돌출되어 상기 흡기계통의 유동통로의 내부 유동 중심부로 위치하도록 삽입되는 연장부가 일체로 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 배기가스 재순환장치{exhaust gas recirculation system for an vehicle}

본 발명은 자동차의 배기가스 재순환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 EGR 관로를 통해 엔진의 흡기계통으로 유입되는 배기가스의 유동을 난류화하여 신기와의 혼합효율을 증대시킴으로써 각 연소실 내지 각 뱅크별 배기가스의 균일한 분배를 도모할 수 있도록 하는 자동차의 배기가스 재순환장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진에 있어 연소후 배출되는 배기가스중 포함되는 유해 성분의 저감을 위한 대책의 일환으로 배기가스 재순환장치(EGR;exhaust gas recirculation system)가 있는 바, 이 배기가스 재순환장치는 엔진에서 연소후 배출되는 배기가스중 일부를 엔진의 흡기계통을 경유하여 연소실내로 재유입시키도록 함으로써, 연소가능한 신기(fresh air)의 양, 즉 산소의 농도를 감소시켜 연소온도를 낮추고, 질소산화물의 희석시킬 수 있는 이산화탄소의 증가를 통해 질소산화물의 발생을 억제시킬 수 있도록 된 것이다.

종래, 배기가스 재순환장치가 적용되는 직렬형 엔진에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스의 통로로 이용되는 EGR 관로(1)가 흡기용 관로(3)를 매개로 흡기매니폴드(도시안됨)와 직접적으로 연결되는 구조로 되어 있어, 고온의 배기가스는 신기와 함께 흡기용 관로(3)의 벽면에서 혼합된 다음 흡기매니폴드를 거쳐 연소실로 보내진다.

또한, 브이형 엔진에서는 도 2와 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 좌/우측 뱅크측 흡기매니폴드(5) 사이를 연결하는 어퍼매니폴드(7)에 EGR 관로(9)가 연결되는 데, 이 EGR 관로(9)는 상기 어퍼매니폴드(7)내에 별도로 형성(주조시 코어처리로 성형함)된 EGR 통로(7a)와 연통되는 구조로 이루어져, 상기 EGR 관로(9)를 통해 공급된 배기가스는 상기 어퍼매니폴드(7)내에 별도로 형성된 EGR 통로(7a)를 통해 각 뱅크별 배기가스의 분배를 균일하게 한 다음 각 연소실로 보내도록 되어 있다.

따라서, 종래 직렬형 엔진에서는 EGR 관로를 통해 공급된 배기가스가 신기의 속도가 마찰에 의해 줄어들게 되는 흡기매니폴드의 벽면에서 신기와의 혼합이 이루어지므로, 유속이 빠른 흡기매니폴드의 중심에서 혼합되는 것에 비해 상대적으로 혼합효율이 저하되고, 이와 같은 신기와 배기가스 사이의 혼합 정도는 각 연소실에서 재연소되는 배기가스의 양에 대한 차이를 발생시키거나, 완전한 연소를 초래하지 못해 질소산화물의 저감효과를 저해하게 된다.

또한, 브이형 엔진에서는 각 뱅크별 분배를 균등하기 위한 어퍼매니폴드의 제작시 별도의 코어를 설치해야 하므로, 제작이 용이하지 않음은 물론, 중량의 증가 및 설계의 자유도에 제한을 초래하게 된다.

아울러, 흡기매니폴드의 플랜지면에 장착되는 EGR 관로의 경우에는 재순환 연소되는 블로우바이 가스내 포함된 오일이 EGR 관로를 통해 EGR 밸브 또는 EGR 쿨러로 유입되는 누설이 발생되고, 유입된 오일이 배기가스에 의해 연소되는 등 부품의 내구성을 저하시키는 문제를 유발하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 흡기계통의 유동통로와 접속되는 EGR 관로의 출구측 선단부를 유동통로의 유동 중심부에 이르도록 연장시켜 신기와 배기가스 사이의 혼합효율을 증대시킴으로써 각 연소실 내지 각 뱅크별 배기가스의 균일한 분배를 도모할 수 있도록 함과 더불어, 블로우바이 가스중 포함된 오일이 EGR 관로를 통해 역류하지 않도록 하는 자동차의 배기가스 재순환장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 배기계통으로부터 분지된 EGR 관로와, 이 EGR 관로와 연통되어 신기와 배기가스를 각각 혼입하여 엔진의 연소실로 유입시키는 흡기계통을 포함하는 자동차의 배기가스 재순환장치에 있어서, 상기 EGR 관로의 출구측 선단부는 상기 흡기계통의 유동통로내 유동 중심부에 이르도록 연장되어 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 EGR 관로의 출구측 선단부에는 상기 흡기계통의 유동통로와의 결합을 위한 플랜지부와, 이 플랜지부로부터 돌출되어 상기 흡기계통의 유동통로의 내부 유동 중심부로 위치하도록 삽입되는 연장부가 일체로 구비된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치의 구성에서 EGR 관로와 흡기계통의 유동통로 사이의 접속부위를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 EGR 관로를 도시한 도면이다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 엔진의 배기계통과 흡기계통 사이에서 배기계통을 통해 배출되는 배기가스를 흡기계통으로 재유입시키는 EGR 관로(10)가 배설되고, 이 EGR 관로(10)에는 배기가스의 유동량을 조절하는 EGR 밸브(12)와 배기가스의 온도를 낮춰주는 EGR 쿨러(14)가 각각 설치된다.

그리고, 상기 EGR 관로(10)의 입구는 상기 배기계통의 배기매니폴드(도시안됨)와 연통되도록 설치되며, 상기 EGR 관로(10)의 출구는 상기 흡기계통의 유동통로(16)의 내부로 삽입되어 상기 유동통로(16)의 유동 중심부에 이르도록 길게 연장되어 설치된다.

여기서, 상기 흡기계통의 유동통로(16)는 브이형 엔진에서는 좌/우측 뱅크의 흡기매니폴드(18) 사이를 연결하는 어퍼매니폴드에 해당되고, 직렬형 엔진에서는 흡기매니폴드(도시안됨)에 해당된다.

이를 위해, 상기 EGR 관로(10)의 출구에는 상기 흡기계통의 유동통로(16)와의 결합을 위한 플랜지부(10a)가 형성되고, 이 플랜지부(10a)로부터 돌출되어 상기 유동통로(16)의 내부 유동 중심부에 이르기까지 길게 연장되어 삽입되는 연장부(10b)가 일체로 형성되어 있다.

즉, 상기 EGR 관로(10)의 출구측 선단부에 구비되는 연장부(10b)는 배기가스를 상기 유동통로(16)의 내부에 위치한 유동 중심부에 이르는 위치까지 공급할 수 있게 하는 것이다.

이에 따라, 상기 흡기계통의 유동통로(16)의 내부에서는 외부로부터 유입되는 신기와 상기 EGR 관로(10)를 통해 유입되는 배기가스 사이의 혼입이 원활하게 유도된 다음, 상기 유동통로(16)를 통해 엔진의 연소실로 유입되어진다.

이 결과, 상기 유동통로(16)의 유동 중심부에서 신기의 유속은 최대가 되므로, 이 부위에서 신기와 배기가스 사이의 혼합을 극대화시킬 수 있게 되고, 이를 통해 직렬형 엔진에서 각 연소실별로 혼합가스의 균일한 분배, 또는 브이형 엔진에서 각 뱅크별 혼합가스의 균일한 분배를 도모할 수 있게 된다.

또한, 엔진의 연소시 연소실내로 재유입된 배기가스는 연소가능한 신기의 양, 즉 산소농도의 감소를 통해 최고 연소 온도를 낮추게 되고, 이에 따라 질소산화물을 희석시킬 수 있는 이산화탄소의 양이 증가하게 되어 연소후 발생되는 질소산화물의 양이 줄어 들게 된다.

아울러, 실린더 헤드와 실린더 커버 사이의 공간으로 배출되는 블로우바이가스에 포함되어 브리더 호스나 벤틸레이션 호스(이상 도시안됨)를 통해 각각 엔진의 흡기계통으로 재유입되는 블로우바이 가스중 포함된 오일이 상기 유동통로(16)의 내부에서 상기 EGR 관로(10)의 출구를 통해 EGR 관로(10)로 역류하는 현상이 방지된다.

이와 같은 현상은 상기 EGR 관로(10)의 출구부를 형성하는 연장부(10b)가 상기 유동통로(16)의 유동 중심부에 이르도록 길게 연장됨에 따라 상기 유동통로(16)내 블로우바이 가스중 포함된 오일의 유동부위인 유동통로(16)의 저면부와 상기 연장부(10b) 사이의 높이 차이로 인해 블로우바이 가스중 포함된 오일이 상기 EGR 관로(10)로 역류되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 상기와 같이 블로우바이오일이 EGR 관로(10)로 역류되지 않게 되면, 상기 EGR 밸브(12)와 EGR 쿨러(14)가 블로우바이 가스중 포함된 오일에 의해 훼손되는 것을 방지할 수 있게 되고, 이로 인해 상기 EGR 밸브(12)와 EGR 쿨러(14)의 내구성능이 향상될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 재순환장치에 의하면, 엔진의 흡기계통 유동통로(16)로 배기가스를 유입시켜 신기와의 혼합을 유도하는 EGR 관로(10)의 출구측 선단부가 유동통로(16)내 유동 중심부에 이르도록 길게 연장되어 설치됨으로써, 상기 유동통로(16)내에서 신기와 배기가스 사이의 혼합효율이 증대되어 각 연소실 내지 각 뱅크별 배기가스의 균일한 분배를 도모할 수 있게 된다.

또한, 상기 EGR 관로(10)의 출구측 선단부인 연장부(10b)가 상기 유동통로(16)의 저면으로부터 돌출된 위치에 이르도록 설치됨에 따라, 상기 유동통로(16)의 내부에서 유동되는 블로우바이 가스중 포함된 오일이 상기 EGR 관로(10)로 역류되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래 직렬형 엔진에서 EGR 관로를 도시한 도면.

도 2와 도 3은 종래 브이형 엔진에서 EGR 관로와 EGR 통로를 각각 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치의 구성에서 EGR 관로와 흡기계통의 유동통로 사이의 접속부위를 도시한 도면.

도 5는 도 4에 도시된 EGR 관로를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-EGR 관로 12-EGR 밸브

14-EGR 쿨러 16-유동통로

18-흡기매니폴드

Claims (3)

1. 엔진의 배기계통으로부터 분지된 EGR 관로와, 이 EGR 관로와 연통되어 신기와 배기가스를 각각 혼입하여 엔진의 연소실로 유입시키는 흡기계통을 포함하는 자동차의 배기가스 재순환장치에 있어서,

   상기 EGR 관로의 출구측 선단부는 상기 흡기계통의 유동통로내 유동 중심부에 이르도록 연장되어 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 재순환장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 EGR 관로의 출구측 선단부에는 상기 흡기계통의 유동통로와의 결합을 위한 플랜지부와, 이 플랜지부로부터 돌출되어 상기 흡기계통의 유동통로의 내부 유동 중심부로 위치하도록 삽입되는 연장부가 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 재순환장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 흡기계통의 유동통로는 브이형 엔진의 경우에는 좌/우측 뱅크 사이를 연결하는 어퍼매니폴드이고, 인라인형 엔진의 경우에는 흡기매니폴드인 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 재순환장치.