KR20060092345A

KR20060092345A - 이지알가스 쿨러의 이지알밸브 구동장치

Info

Publication number: KR20060092345A
Application number: KR1020050013042A
Authority: KR
Inventors: 류시혁
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-08-23

Abstract

본 발명의 목적은 EGR가스 쿨러의 바이패스밸브의 구동원으로 진공제어 시스템 대신에 냉각수온을 이용한 제어시스템을 적용하므로써 복잡한 구조를 단순화하여 비용을 저감할 수 있는 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 라디에이터에서 나온 냉각수가 도입되어 배출되는 냉각수 하우징과, 그 냉각수 하우징 내부를 관통하여 지나는 복수의 EGR가스 메인관로들을 구비하는 EGR가스 쿨러와;

상기 EGR가스 쿨러를 우회하여 EGR가스를 엔진에 공급하는 통로인 바이패스 관로와;

상기 EGR가스 쿨러와 바이패스관로 사이에 위치하도록 설치되고, 또 상기 냉각수 하우징의 출구에 연통하여 접속하며, 내부로 유입된 냉각수가 라디에이터로 순환하게 되는 냉각수온 감응실과;

일측은 상기 EGR바이패스관로를 개폐하는 바이패스밸브로 구성되고, 타측은 상기 냉각수 하우징의 EGR가스 메인관로들을 개폐하는 메인밸브로 구성되며, 상기 바이패스밸브와 메인밸브가 하나의 작동로드로 연결되어 상기 관로들을 택일적으로만 개폐되도록 회전작동하는 EGR밸브와;

상기 EGR밸브를 회전운동하기 위해 일단이 접속되고, 타단은 상기 냉각수온 감응실 내로 연장되어 있는 회전축; 및

상기 냉각수온 감응실 내에 냉각수온에 따라 상기 회전축을 정역 회전 구동 하도록 열팽창을 일으키도록 장착된 바이메탈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

EGR가스 쿨러, EGR밸브, 바이메탈

Description

이지알가스 쿨러의 이지알밸브 구동장치{EGR valve driving apparatus}

도 1은 본 발명에 의한 EGR가스 쿨러 EGR밸브 구동장치를 나타내는 단면도.

도 2는 동상 장치의 개략적 A-A 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치의 작동상태도.

도 4는 도 3의 B-B선 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : EGR가스 쿨러 2 : 하우징

3 : EGR가스 메인관로 4,5 : EGR가스 통과공

6,7 : 덮개판 8 : 바이패스관로

9 : EGR가스 유입하우징 10 : 냉각수온 감응실

11 : 출구부 12 : 관로

13 : EGR밸브 14 : 바이패스밸브

15 : 메인밸브 16 : 작동로드

17 : 회전축 18 : 바이메탈

19 : 시일부재

본 발명은 연소실의 연소온도를 낮추어 질화산화물(NOx)의 배출을 감소시키기 위해 배기가스의 일부를 연소실로 재순환시키는 EGR가스를 냉각하여 엔진에 공급하는 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치에 관한 것이다.

엔진에서 연료를 연소시켜 배출하는 배기가스중에는 환경을 오염시키고 인체에 유해한 물질인 CO, HC, NOx를 대량으로 포함하고 있어 이들 성분들을 무해한 CO₂, H₂O, N₂로 산화 환원시켜 배출하기 위하여 촉매컨버터를 배기파이프의 도중에 장착하는 것을 의무화하고 있다.

그런데 상기한 유해 가스중 HC와 CO 성분을 촉매컨버터를 통해 정화 처리하기 위해서는 촉매의 특성상 촉매가 정화 기능을 발휘하기 위해서는 촉매가 활성화 온도에 도달하여야 하므로, 냉간 상태인 엔진의 구동 초기에는 다량의 CO가스와 HC가스가 배출되는 문제가 있으며, 사실상 유해 배기가스의 대부분은 엔진시동 초기에 발생하는 것으로 알려져 있다.

한편, 엔진이 고출력화되면서 연소온도와 압력이 크게 증가하는 추세에 있는데, 연소온도가 높아지면 CO와 HC의 발생량은 급격히 감소되는 반면 치명적 유해가스인 NOx의 발생량은 급격히 증가하는 문제가 있어 연소온도가 높은 고출력 엔진에 있어 NOx 발생량의 감소문제가 매우 중요한 환경문제가 되고 있다.

이에 따라 각국은 NOx의 배출량을 엄격히 규제하는 경향이 심화되고 있으며, NOx의 배출감소를 위해 배기되는 연소가스를 엔진에 재순환시켜 혼합기와 혼합하여 연소시키므로써 연소온도를 낮추어 NOx 발생량을 줄이게 되는 소위 EGR시스템이 일반적으로 많이 사용되어 오고 있다.

상기한 EGR시스템은 연소 온도를 낮추기 위한 것이므로 고온 상태의 배기가스를 직접 엔진에 공급하는 것보다는 냉각장치(EGR가스 쿨러)를 경유하여 EGR가스를 냉각한 후 엔진에 공급하는 것이 일반적이다.

그런데 엔진의 냉간시동 상태하에서는 EGR가스를 냉각장치를 거쳐 공급하게 되면 연소온도가 더욱 낮아져 촉매의 활성화가 지연되므로써 CO와 HC가스가 대량으로 배출되는 부작용을 가져오게 되므로 이때에는 EGR가스 쿨러를 경유하지 아니하고 EGR가스를 바이패스관로를 통해 우회하여 엔진에 공급토록 하고 있다.

그러나 상기한 바이패스관로는 EGR밸브에 의해 개폐되도록 하고 있는데, EGR밸브의 구동은 통상 엔진의 흡기부압을 이용한 진공액츄에이터에 의존하고 있고, 진공구동을 위하여서는 온·오프 모듈레이터가 요구되고, 또 파이프와 호스 및 전기와이어 등 많은 부품이 소요되어 작동 구조가 매우 복잡하다는 문제점이 지적되어 왔다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

EGR가스 쿨러의 바이패스밸브의 구동원으로 진공제어 시스템 대신에 냉각수온을 이용한 제어시스템을 적용하므로써 복잡한 구조를 단순화하여 비용을 저감할 수 있는 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

라디에이터에서 나온 냉각수가 도입되어 배출되는 냉각수 하우징과, 그 냉각수 하우징 내부를 관통하여 지나는 복수의 EGR가스 메인관로들을 구비하는 EGR가스 쿨러와;

상기 냉각수온 감응실 내에 냉각수온에 따라 상기 회전축을 정역 회전 구동하도록 열팽창을 일으키도록 장착된 바이메탈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기한 회전축은 냉각수온의 누설방지를 위해 시일부재를 개재하여 회전가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 바이메탈은 태엽스프링인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치를 나타내는 단면도이며, 도 2는 동상 EGR밸브 구동장치의 개략적 A-A단면도를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치의 작동상태도이고, 도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다.

EGR가스 쿨러(1)는 라디에이터로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 하우징(2)과 그 냉각수 하우징(2)내를 관통하여 지나는 복수개의 EGR가스 메인관로(3)들을 포함하고 있으며, 냉각수 하우징(2)의 전후면에는 EGR가스 통과공(4)(5)이 형성된 전후면 덮개판(6)(7)에 의해 막혀있다.

그리고 상기 EGR가스 쿨러(1)와 공간을 두고 이웃해서 바이패스관로(8)가 설치되어, EGR가스 유입하우징(9)으로 도입되는 EGR가스가 상기 메인관로(3)나 바이패스관로(8)로 흐르도록 구성되어 있다.

상기 EGR가스 쿨러(1)와 바이패스관로(8)의 사이로는 냉각수온 감응실(10)이 마련되어 있고, 그 냉각수온 감응실(10)은 냉각수 하우징(2)의 출구(11)를 통해 접속되어 냉각수 하우징(2)을 순환한 냉각수가 유입된 후 관로(12)를 통해 라디에이터로 순환하도록 구성되어 있다.

그리고 상기 EGR가스 유입하우징(9)에는 상기 바이패스관로(8)와 상기 메인관로(3)들을 택일적으로만 개폐하게 되는 EGR밸브(13)가 수용되어 있으며, EGR밸브(13)는 바이패스관로(8)를 개폐하는 바이패스밸브(14)와, 메인관로(3)들을 개폐하 기 위한 메인밸브(15) 및 이들 밸브(14)(15)들을 접속하는 작동로드(16)로 구성되어 회전작동에 의해 일측 밸브(14)가 바이패스관로(8)를 차단하고 있는 상태에서 타측밸브(15)는 메인관로(3)들을 개방하게 되며, 반대로 회동 작동하여 일측밸브(15)가 메인관로(3)를 차단하게 되면 타측밸브(14)는 바이패스관로(8)를 개방하게 된다.

상기 EGR밸브(13)의 작동로드(16)에는 회전축(17)의 일단이 접속되고, 회전축(17)의 타단은 상기 냉각수온 감응실(10)로 연장하여 돌출하고 있으며, 냉각수온 감응실(10)내에는 바이메탈(18)이 설치되어 있어, 냉각수온에 의한 바이메탈(18)의 열팽창 및 수축에 의해 상기 회전축(17)이 정역 회전 운동하게 되어 있다.

상기한 바이메탈(18)은 여러가지 구조의 것이 사용될 수 있으나 도시한 것과같이 태엽스프링(18)을 사용하면 간단하게 회전축(17)을 구동할 수 있어 편리하며, 태엽스프링(18)의 중앙단부는 회전축(17)에 고정하고 외측단부는 감응실(10) 벽면에 고정설치하게 된다.

그리고 상기 회전축(17)은 시일부재(19)를 개재하여 냉각수의 누설을 방지토록 밀봉지지되고 있다.

여기서 상기한 작동로드(16)는 그의 양측의 밸브(14)(15)들이 양측관로(3)(8)들을 택일적으로만 개폐할 수 있도록 하는 절곡경로를 가지고 있다.

이와같은 본 발명은 엔진이 구동되면 배기가스가 배출되기 시작하고 냉각수가 펌프에 의해 엔진을 순환하게 된다. 펌프에 의해 급송되는 냉각수는 하우징(2)내로 도입되어 순환한 후 출구(11)를 통해 냉각수온 감응실(10)로 유입된다.

그런데 엔진의 시동 초기인 냉간 운전 조간하에서는 냉각수온이 낮기 때문에 태엽스프링으로 된 바이메탈(18)이 낮은 냉각수온에 반응하여 수축(코일의 권회수가 많아지게 됨)하여 회전축(17)을 회전(이를 정방향으로 가정함)시키게 되며, 이에따라 EGR밸브(13)가 회전하여 그의 바이패스밸브(14)가 바이패스관로(8)로부터 벗어난 위치(도 2 참조)로 이동하게 되고, 작동로드(16)에 의해 일체로 된 메인밸브(15)는 메인관로(3)들이 설치된 전면판(6)에 밀착하여 메인관로(3)들을 폐쇄토록 회전작동된다.

한편, 엔진으로 순환되는 EGR가스는 하우징(9)으로 유입되게 되는데, 상기한 것과같이 메인관로(3)들이 차단되어 있고, 바이패스관로(8)가 개방되어 있기 때문에 바이패스관로(8)를 통해 EGR가스가 엔진으로 공급되므로써 EGR가스 쿨러(1)를 통과하지 않게 되어 EGR가스의 과냉을 방지하고, 고온의 EGR가스를 엔진에 공급하여 연소온도를 높게 유지토록 하며, 동시에 촉매컨버터를 조기에 활성 온도에 도달토록 하여 냉간 시동초기에 다량으로 발생하게 되는 CO와 HC발생량을 감소시키게 되는 것이다.

이와같이하여 엔진이 적정 온도에 도달하게 되면, 냉각수온 감응실(10)내에 도입된 높은 냉각수온에 의해 바이메탈(18)이 열팽창을 일으켜 태엽스프링의 코일이 풀려지면서 팽창하여 회전축(17)을 앞서와는 반대 방향으로 회전시키게 되며, 이에따라 도 4와 같이 바이패스밸브(14)는 바이패스관로(8)를 차단하고, 메인밸브(15)는 메인관로(3)를 벗어나 개방하게 되므로써, 하우징(9)내로 도입된 EGR가스는 개방된 메인관로(3)들을 통해 냉각수 하우징(2)내를 통과하게 되어 냉각수와의 열 교환에 의해 고온상태의 EGR가스를 냉각시켜 엔진에 공급하므로써 엔진의 연소 온도를낮추어 NOx 발생량을 줄이게 되는 것이다.

이와같은 본 발명은 냉각수온에 의해 정·역방향으로 회전 작동하여 EGR쿨러의 메인관로들과, 그 EGR가스 쿨러를 우회하여 엔진에 EGR가스를 공급하는 바이패스관로를 택일적으로만 개폐하게 되는 EGR밸브를 마련하는 것에 의해서, 종래와 달리 진공작동기와 모듈레이터와 각종 파이프 및 호스류 등의 복잡한 구조를 생략하고 구조를 단순화할 수 있어 비용의 저감이 가능하다.

Claims

라디에이터에서 나온 냉각수가 도입되어 배출되는 냉각수 하우징과, 그 냉각수 하우징 내부를 관통하여 지나는 복수의 EGR가스 메인관로들을 구비하는 EGR가스 쿨러와;

상기 EGR가스 쿨러를 우회하여 EGR가스를 엔진에 공급하는 통로인 바이패스 관로와;

상기 EGR가스 쿨러와 바이패스관로 사이에 위치하도록 설치되고, 또 상기 냉각수 하우징의 출구에 연통하여 접속하며, 내부로 유입된 냉각수가 라디에이터로 순환하게 되는 냉각수온 감응실과;

일측은 상기 EGR바이패스관로를 개폐하는 바이패스밸브로 구성되고, 타측은 상기 냉각수 하우징의 EGR가스 메인관로들을 개폐하는 메인밸브로 구성되며, 상기 바이패스밸브와 메인밸브가 하나의 작동로드로 연결되어 상기 관로들을 택일적으로만 개폐되도록 회전작동하는 EGR밸브와;

상기 EGR밸브를 회전운동하기 위해 일단이 접속되고, 타단은 상기 냉각수온 감응실 내로 연장되어 있는 회전축; 및

상기 냉각수온 감응실 내에 냉각수온에 따라 상기 회전축을 정역 회전 구동하도록 열팽창을 일으키도록 장착된 바이메탈을 구비하는 것을 특징으로 하는 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기한 회전축은 냉각수온의 누설방지를 위해 시일부재를 개재하여 회전가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 바이메탈은 태엽스프링인 것을 특징으로 하는 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 작동로드는 그의 양측의 밸브들이 양측의 관로들을 택일적으로만 개폐할 수 있도록 하는 절곡 경로를 가지는 것을 특징으로 하는 EGR가스 쿨러의 EGR밸브 구동장치.