KR20090122590A - 열부하를 저감하는 구조를 갖는 ｅｇｒ 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기적 신호에 의해 구동되는 솔레노이드를 커버하는 1하우징과; 상기 1하우징의 하측에 설치되며 솔레노이드의 구동에 따라 EGR가스의 출입을 위해 형성된 유로가 개폐되는 마운팅 베이스를 포함하는 EGR 밸브로서 고온의 EGR가스의 출입에 의해 발생하는 EGR 밸브의 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 상기 1하우징과 마운팅 베이스를 연결하는 2하우징과; 상기 2하우징의 둘레에 2하우징과 일체로 성형되며 일측에 두개의 관통홀이 형성된 냉각부와; 상기 두개의 관통홀에 강제압입(Press-fit)되며 내부에 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 본 발명은 EGR 밸브의 구성 중 열에 약한 구성(솔레노이드 밸브, 센서 등)들을 보호하여 이들의 정상동작이 유지될 수 있도록 한다.

EGR, EGR밸브, NOx, PM, 자동차

Description

열부하를 저감하는 구조를 갖는 ＥＧＲ 밸브{Exhaust Gas Recirculation Valve}

본 발명은 고온의 EGR가스의 출입에 의해 발생하는 EGR 밸브의 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브에 관한 것이다.

디젤엔진은 가솔린 엔진보다 높은 열효율과 낮은 연료 소비율로 인하여 지구온난화의 주된 원인인 CO2의 배출이 상대적으로 적게 배출되며 원동기로서 고부하 고출력이 가능하므로 동력원으로서 그 수요가 증가하고 있다. 이러한 장점을 가지는 디젤엔진이 승용차로서 위치를 확보하기 위해서는 가솔린 엔진에 비해 상대적으로 불리한 PM(입자상물질)과 NOx(질소산화물)등 배기가스 저감대책이 필수적이라 할 수 있다.

배출가스 환경 규제치에 대응할 수 있는 저공해, 저연비, 고출력 엔진개발을 목표로 하는 디젤엔진의 연구는 배기가스중의 NOx와 PM 및 연료 소비율이 서로 상반관계(trade-off)로 인하여 이들을 동시에 저감시키면서 연비를 향상시키는 것은 매우 어려운 당면과제이다. 최근에는 점차 강화되어지고 있는 배출물 규제로 인하여 이러한 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이중에서 NOx저감 기술로는 연료분사 시기 지연, 연소실 형상 개선, 연료분사계 개선, EGR(배기가스 재순환)등의 방법이 사용되고 있지만, EGR시스템 적용이 일반화되고 있는 추세이다. EGR은 NOx를 저감하기 위하여 배출가스중의 일부를 엔진으로 재 순환시키는 방법이다. 이러한 EGR시스템은 흡기의 일부분을 재순환된 배기가스로 대치시키면서 비열이 큰 CO2의 농도가 증가하여 연소시의 온도저감으로 NOx생성이 저하된다. 또한 재순환된 배기가스가 흡기중의 산소 일부분을 대체하므로 연소실내 산소가 감소하기 때문에 NOx생성이 억제된다.

지금까지의 EGR밸브는 기계식 장치가 사용되어져 왔지만 배기 규제가 점차 엄격해지면서 보다 신속하고 정밀한 제어를 위하여 전자식 모터나 솔레노이드 밸브를 사용하는 E(electronic)-EGR밸브의 사용이 증가하고 있다.

그러나 이러한 E-EGR밸브의 EGR율은 NOx가 다량 발생하는 고속/고부하 영역에서는 크게, 저속 영역에서는 잔류 가스의 비율이 많아지므로 작게 해야 하고, 고출력이 요구되는 전부하 영역(WOT, Wide Open Throttle)이나 냉간 시동 후의 난기 시에는 EGR을 중지하는 등 정밀한 제어가 필요한데, EGR 가스의 온도는 전부하에서의 경우 700 ℃ 까지 상승할 수 있으므로, E-EGR 관련부품(솔레노이드 밸브, 모터, 센서 등)들의 열 내구성에 대한 철저한 검토가 필요하며, E-EGR 관련부품들의 원할한 동작을 위해 E-EGR밸브의 온도를 낮추는 방법 및 장치가 요구되고 있다.

종래에는 E-EGR밸브의 온도를 낮추기 위해 냉각수를 이용한 쿨링(Cooling)을 실시하였는데 이러한 냉각수를 E-EGR밸브 내로 흘려주기 위해서는 E-EGR밸브 내에 관로를 형성하는 것이 관건이었다. 종래에는 이런 관로를 만들기 위해 여러 실시예가 제시되었으나 흔히 쓰이는 것이 드릴 등으로 구멍을 내고 파이프를 다시 삽입한 다음 일부 구멍은 다시 막아주는 등의 추가 작업을 하는 것이었다.

따라서, E-EGR밸브와 냉각수 관로의 긴밀하고 안정된 결합상태를 유지하기 어려웠고, 구멍의 양단은 선삭을 통해 가공하여야 하므로 생산성이 현저히 저감될 뿐 아니라, 선삭가공에 따른 가공오차가 발생되어 냉각수의 효율이 저감되는 현상이 야기되었다. 또한, 상기 드릴 등으로 구멍을 내는 작업은 "U"자 형태의 형상을 만들기가 어려운 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고온의 EGR가스의 출입으로 인해 고온에 취약한 EGR 밸브의 구성들을 보호하며 이들의 정상작동을 유지하도록 하는 EGR 밸브를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 전기적 신호에 의해 구동되는 솔레노이드를 커버하는 1하우징과, 상기 1하우징의 하측에 설치되며 솔레노이드의 구동에 따라 EGR가스의 출입을 위해 형성된 유로가 개폐되는 마운팅 베이스를 포함하는 EGR 밸브에 있어서, 상기 1하우징과 마운팅 베이스를 연결하는 2하우징과, 상기 2하우징의 둘레에 2하우징과 일체로 성형되며 일측에 두개의 관통홀이 형성된 냉각부와, 상기 두개의 관통홀에 강제압입(Press-fit)되며 내부에 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브에 의해 달성된다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 냉각부의 관통홀은 2하우징의 둘레의 양측 일지점과 접면되도록 형성하는 것이 바람직하고, 냉각부의 관통홀 및 "U"자형 파이프의 직경은 EGR밸브의 EGR가스 처리 용량에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부는 "U"자형 파이프와의 접촉면적을 증가시키기 위해 관통홀의 일측과 또 다른 관통홀의 일측을 잇는 빈공간의 접면부를 더 형성하는 것이 특징이고, 이러한 접면부의 일측은 2하우징의 둘레의 일지점과 접면되도록 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브에 의하면, 가공 및 조립의 용이성을 제공하고, 종래의 기술에 반해 EGR밸브의 냉각효율이 향상되어 EGR밸브의 오동작을 차단함으로써 EGR밸브의 정상작동을 오랫동안 유지하게 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 크게 1,2하우징(10,20)과, 마운팅 베이스(30)와, 솔레노이드와, 냉각부(40)와, "U"자형 파이프(50)를 포함하여 구성된다.

1하우징(10)은 전자식 모터로 구동하는 EGR밸브의 경우에는 전자식 모터를 커버하는 하우징이 될 것이고, 솔레노이드 밸브로 구동하는 EGR 밸브인 경우에는 솔레노이드 밸브를 커버하는 하우징이 될 것이나 본 발명에서는 솔레노이드 밸브를 이용하는 EGR 밸브를 하나의 예로서 설명함으로 1하우징(10)의 내부는 솔레노이드 밸브, EGR가스의 배출량을 조절하기 위해 솔레노이드 밸브의 개폐 정도를 감지하는 센서(미도시) 등이 구비된다.

이와 같은 1하우징(10)은 도 2에 도시한 바와 같이 EGR가스가 출입되는 유로가 형성된 마운팅 베이스(30)와 연결되어 있어, EGR가스의 고온이 전도된 마운팅 베이스(30)에 의해 솔레노이드 밸브를 커버하는 1하우징(10)까지 열이 전달되어 열에 취약한 솔레노이드 밸브의 오동작을 야기한다. 따라서 본 발명은 상기 1하우징(10)에 전달된 열을 저감하기 위하여 1하우징(10)과 마운팅 베이스(30)를 연결하는 2하우징(20)의 둘레의 일측에 냉각부(40)를 구비한다.

상기 냉각부(40)는 2하우징(20)의 둘레의 일측과 일체형으로 이루어진 것이고, 이러한 냉각부(40)에는 두개의 관통홀(41)이 형성된다. 상기 관통홀(41)은 "U"자형 파이프(50)를 강제압입하기 위해 형성되는 것이므로 "U"자형 파이프(50)의 직경보다 크거나 같게 형성된다. 그리고 두개의 관통홀(41)은 도 5에 도시한 바와 같이 2하우징(20)의 둘레의 양측 일지점(A)과 접면되도록 냉각부(40)에 형성하는 것이 바람직하다. 이는 관통홀(41)에 "U"자형 파이프(50)가 강제압입됨으로 인해 근본적으로 2하우징(20)을 냉각하는 인자가 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프(50)이기 때문인 것으로 2하우징(20)의 냉각을 보다 효율적으로 하기 위한 것이고 근본적으로는 1하우징(10)에 전달될 열을 차단하기 위한 것이다.

한편, 관통홀(41) 및 관통홀(41)에 강제압입되는 "U"자형 파이프(50)의 직경은 EGR밸브의 EGR가스 처리 용량에 따라 가변될 수 있다. 즉, 대형버스에 사용되는 EGR밸브의 "U"자형 파이프와, 소형디젤 차량에 사용되는 EGR밸브는 서로 크기가 다르기 때문에 결국 "U"자형 파이프(50)는 그 크기가 다르게 형성되고, 이러한 직경 조절은 냉각 효율을 고려하여 이루어질 수 있다.

또한, 냉각부(40)는 "U"자형 파이프(50)와의 접촉면적을 증가시키기 위해 관통홀(41)의 일측과 또 다른 관통홀(41)의 일측을 잇는 빈 공간의 접면부(F)를 더 형성하는 것이 바람직한데 이는 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프(50)를 냉각부(40)에 확대 접촉시킴으로써 냉각효율을 향상시키기 위함이다. 그리고 상기 전술한 바와 같이 접면부(F)의 일측 또한 2하우징(20)의 둘레의 일지점(B)과 접면되도록 형성하는 것이 바람직하다.

"U"자형 파이프(50)는 그 형상이 "U"자와 같고, 냉각부(40)의 관통홀(41)에 강제압입되며 냉각수가 수용된 냉각수 탱크(미도시)와 연결되어, 이동되는 냉각수를 냉각부(40)에도 경유하게 한다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 EGR 밸브를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 EGR 밸브를 나타낸 도면이고,

도 3은 도 2의 분리 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 냉각부의 수직단면을 나타낸 도면이고,

도 5는 본 발명에 따른 냉각부의 관통홀이 2하우징의 일지점(A)가 접면되도록 형성된 것을 나타내는 도면이고,

도 6은 본 발명에 따른 냉각부에 접면부(F)가 형성되어 냉각부에 접촉되는 "U"자형 파이프의 면적을 확대한 것을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 1하우징 20: 2하우징

30: 마운팅 베이스 40: 냉각부

50: "U"자형 파이프 41: 관통홀

Claims (5)

1. 전기적 신호에 의해 구동되는 솔레노이드를 커버하는 1하우징(10)과; 상기 1하우징(10)의 하측에 설치되며 솔레노이드의 구동에 따라 EGR가스의 출입을 위해 형성된 유로가 개폐되는 마운팅 베이스(30)를 포함하는 EGR 밸브에 있어서,

   상기 1하우징(10)과 마운팅 베이스(30)를 연결하는 2하우징(20)과;

   상기 2하우징(20)의 둘레에 2하우징(20)과 일체로 성형되며 일측에 두개의 관통홀(41)이 형성된 냉각부(40)와;

   상기 두개의 관통홀(41)에 강제압입(Press-fit)되며 내부에 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프(50);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각부(40)의 관통홀(41)은 2하우징(20)의 둘레의 양측 일지점(A)과 접면되도록 형성된 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각부(40)의 관통홀(41) 및 "U"자형 파이프(50)의 직경은 EGR밸브의 EGR가스 처리 용량에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각부(40)는 "U"자형 파이프(50)와의 접촉면적을 증가시키기 위해 관통홀(41)의 일측과 또 다른 관통홀의 일측을 잇는 빈공간의 접면부(F)를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 접면부(F)의 일측은 2하우징(20)의 둘레의 일지점(B)과 접면되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.

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