KR20090023811A - 이지알밸브 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 EGR밸브의 직선이동량에 대하여 최종적인 제어대상인 EGR가스 유량이 선형적으로 변화할 수 있도록 함으로써, EGR가스 유량의 정확하고 적절한 제어로 엔진의 연비를 악화시키지 않고 배기가스 중의 질소산화물의 발생을 효과적으로 억제할 수 있도록 한다.

EGR, 밸브, 유량

Description

이지알밸브 구조{EGR Valve Structure}

본 발명은 EGR밸브 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스를 엔진의 연소실로 재순환시키는 EGR밸브의 제어특성을 개선하도록 하는 기술에 관한 것이다.

EGR밸브(EGR: Exhaust Gas Recirculation valve)는 엔진 배기가스 중의 일부를 엔진의 연소실로 다시 유입시켜서 연소실의 연소온도를 낮춤으로써, 고온의 연소조건에서 주로 발생되는 질소산화물(NOx)의 발생량을 줄이도록 하는 역할을 한다.

종래의 EGR밸브는 도 1과 같이 밸브(500)의 직선이동량에 따라 선형적으로 개구면적이 증가하는 구조를 가지고 있는데, 상기와 같은 개구면적의 선형적 변화에 대하여 실제 이 개구면적을 통과하는 EGR가스 유량은 비선형적인 특성을 나타낸다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 밸브(500)의 직선이동에 의한 밸브(500)의 개구면적은 상측의 그래프와 같이 선형적으로 증가하는 특성을 가지지만, 하측의 그래프와 같이 밸브(500)의 직선이동량에 대한 EGR가스 유량은 비선형적인 특성을 보 이는 것이다.

EGR가스 유량을 증가시킬수록 질소산화물의 양은 저감되지만, 스모크의 증가와 연비의 악화가 동반되므로 EGR가스 유량의 적절한 제어가 필요한데, 상기한 바와 같이 종래의 EGR밸브는 밸브(500)의 직선이동량에 대하여 밸브(500)의 개구면적이 작은 영역에서는 EGR가스 유량은 급격히 변화하며, 밸브(500)의 개구면적인 큰 영역에서는 EGR가스 유량의 변화는 밸브(500)의 직선이동량에 대하여 둔감한 특성을 보여서, 정확하고 적절한 EGR가스 유량의 제어가 이루어지기 어렵게 하는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, EGR밸브의 직선이동량에 대하여 최종적인 제어대상인 EGR가스 유량이 선형적으로 변화할 수 있도록 함으로써, EGR가스 유량의 정확하고 적절한 제어로 엔진의 연비를 악화시키지 않고 배기가스 중의 질소산화물 발생을 효과적으로 억제할 수 있도록 한 이지알밸브 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 이지알밸브 구조는

밸브바디에 대한 밸브의 직선이동에 의해 밸브와 밸브바디 사이에 형성되는 개구면적을 통해 가스의 소통이 이루어지는 이지알밸브 구조에 있어서,

상기 밸브바디에는 상기 밸브의 직선이동량이 증가함에 따라 비선형적으로 개구면적이 증가하도록 하는 개구부형상이 구비된 것

을 특징으로 한다.

상기 개구부형상은 상기 밸브의 직선이동량에 대하여 상기 개구면적이 지수함수의 관계로 증가하도록 형성될 수 있다.

상기 밸브는 원판형으로 형성되고;

상기 밸브바디에는 상기 원판형의 밸브가 삽입되어 직선이동할 수 있도록 원 통형상의 원통부를 구비하며;

상기 개구부형상은 상기 원통부의 길이방향을 따라 상기 원통부의 원주면 상의 하나의 꼭지점으로부터 원통부의 단부를 향하여 벌어지는 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명은 EGR밸브의 직선이동량에 대하여 최종적인 제어대상인 EGR가스 유량이 선형적으로 변화할 수 있도록 함으로써, EGR가스 유량의 정확하고 적절한 제어로 엔진의 연비를 악화시키지 않고 배기가스 중의 질소산화물의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 밸브바디(1)에 대하여 밸브(3)가 직선이동 하도록 되어 있고, 상기 밸브(3)의 직선이동에 의해 밸브와 밸브바디(1) 사이에 형성되는 개구면적을 통해 가스의 소통이 이루어지도록 되어 있으며, 상기 밸브바디(1)에는 상기 밸브(3)의 직선이동량이 증가함에 따라 비선형적으로 개구면적이 증가하도록 하는 개구부형상(5)이 구비된 구조이다.

상기 개구부형상(5)은 상기 밸브(3)의 직선이동량에 대하여 상기 개구면적이 지수함수의 관계로 증가하도록 형성된다.

즉, 본 실시예에서, 상기 밸브(3)는 원판형으로 형성되고, 상기 밸브바디(1)에는 상기 원판형의 밸브(3)가 삽입되어 직선이동할 수 있도록 원통형상의 원통부(7)를 구비하며, 상기 개구부형상(5)은 상기 원통부(7)의 길이방향을 따라 상기 원통부(7)의 원주면 상의 하나의 꼭지점으로부터 원통부(7)의 단부를 향하여 벌어지는 형상으로 형성된 것이다.

도 3에서 상기 개구부형상(5)은 밸브(3)의 직선이동량에 대하여 하나의 꼭지점으로부터 양쪽이 각각 지수함수의 그래프 형상과 같이 벌어지는 형상으로 형성되어 있다.

물론, 상기 개구부형상(5)자체가 본 실시예와 같이 지수함수의 그래프형상으로 벌어지는 경우 이외에도, 상기 밸브(3)의 직선이동량에 대하여 개구면적은 비선형적으로 증가되고, 이러한 비선형적으로 증가된 개구면적에 의해 통과되는 EGR가스 유량은 상기 밸브의 직선이동량에 대해 선형적으로 증가하도록 하는 형태라면 다른 형태의 개구부형상도 가능하다.

상기 밸브(3)를 원판형으로 하는 것은 밸브(3)의 작동시 밸브(3)를 회전시켜서 밸브면의 오염에 따른 고착화 현상을 방지하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 개구부형상(5)을 가진 EGR밸브는 상기 밸브(3)를 직선이동시키는 양에 대하여 도 4의 상측에 도시된 바와 같이 개구면적은 비선형적으로 증가하게 된다.

하지만, 오히려 이러한 개구면적의 비선형적 증가에 의해, 도 4의 하측에 도시된 바와 같이 궁극적인 제어 대상인 EGR가스 유량은 상기 밸브(3)의 직선이동량에 대해 선형적으로 증가하는 특성을 보이게 된다.

따라서, 밸브(3)의 직선이동량을 제어함에 따라 궁극적 제어 대상인 EGR가스 유량이 정비례관계로 용이하게 제어됨에 따라, EGR율의 제어가 정확하고 적절하게 이루어져서, 엔진 배기가스 중의 질소산화물의 발생을 효과적으로 억제하고, 불필요한 연비의 저하를 방지할 수 있게 된다.

참고로 도 5는 도 3에 도시된 바와 같은 EGR밸브의 작동에 따른 밸브 개도의 변화를 예시하고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 EGR밸브의 작동을 설명한 도면,

도 2는 종래 기술에 의한 밸브의 직선이동량에 대한 EGR밸브의 개구면적 및 EGR가스유량에 대한 관계를 도시한 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 EGR밸브의 구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 밸브의 직선이동량에 대한 EGR밸브의 개구면적 및 EGR가스유량에 대한 관계를 도시한 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 EGR밸브의 작동을 예시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 밸브바디 3; 밸브

5; 개구부형상 7; 원통부

Claims (3)

1. 밸브바디에 대한 밸브의 직선이동에 의해 밸브와 밸브바디 사이에 형성되는 개구면적을 통해 가스의 소통이 이루어지는 이지알밸브 구조에 있어서,

   상기 밸브바디에는 상기 밸브의 직선이동량이 증가함에 따라 비선형적으로 개구면적이 증가하도록 하는 개구부형상이 구비된 것

   을 특징으로 하는 이지알밸브 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 개구부형상은 상기 밸브의 직선이동량에 대하여 상기 개구면적이 지수함수의 관계로 증가하도록 형성된 것

   을 특징으로 하는 이지알밸브 구조.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 밸브는 원판형으로 형성되고;

   상기 밸브바디에는 상기 원판형의 밸브가 삽입되어 직선이동할 수 있도록 원통형상의 원통부를 구비하며;

   상기 개구부형상은 상기 원통부의 길이방향을 따라 상기 원통부의 원주면 상의 하나의 꼭지점으로부터 원통부의 단부를 향하여 벌어지는 형상으로 형성된 것

   을 특징으로 하는 이지알밸브 구조.

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