KR20090122591A - 열부하를 저감하는 구조를 갖는 ｅｇｒ 밸브 - Google Patents

Abstract

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

이를 위해 본 발명은 상기 연통부의 외주연과 동일한 지름의 홀을 중앙에 형성하고, 상부는 "U"자형 홈을 갖으며 마운팅 베이스의 상부에 구비되는 하판과, 상기 "U"자형 홈에 안착되며 내부에 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프와, 상기 하판에 형성된 "U"자형 홈과 대응되도록 동일한 형상의 "U"자형 홈을 하부에 형성하고, 연통부의 외주연과 동일한 지름의 홀을 중앙에 형성하여 하판과 결합하는 상판을 포함하여 구성되는 것이 특징이다.

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 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 하우징과; 상기 하우징의 하측에 설치되며 솔레노이드의 구동에 따라 EGR가스의 출입을 위해 형성된 유로가 개폐되는 마운팅 베이스와 상기 하우징과 마운팅 베이스를 연결하는 연통부를 포함하는 EGR 밸브에 있어서, 상기 연통부의 외주연과 동일한 지름의 홀을 중앙에 형성하고, 상부는 "U"자형 홈을 갖으며 마운팅 베이스의 상부에 구비되는 하판과, 상기 "U"자형 홈에 안착되며 내부에 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프와, 상기 하판에 형성된 "U"자형 홈과 대응되도록 동일한 형상의 "U"자형 홈을 하부에 형성하고, 연통부의 외주연과 동일한 지름의 홀을 중앙에 형성하여 하판과 결합하는 상판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브에 의해 달성된다.

본 발명에 있어서, 상기 하판과 상판 사이에는 하판에 전도된 열이 상판에 전달되는 것으로부터 방지하기 위하여 절연체를 개재하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하판의 양측은 나사산이 형성된 결합홈을 형성하고, 이와 대응되 는 상판의 양측은 나사산이 형성된 관통공을 형성하여 상판과 하판의 결합은 볼팅 체결로 결합된다.

또한, 상기 상판의 하부면, 또는 하판의 상부면, 또는 상판의 하부면과 하판의 상부면은 엠보싱(embossing)가공된 것이 특징이며, 이러한 엠보싱은 반원형, 또는 다각형으로 이루어질 수 있다.

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 전기적 신호에 의해 구동되는 솔레노이드를 커버하는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 하측에 설치되며 솔레노이드의 구동에 따라 EGR가스의 출입을 위해 형성된 유로가 개폐되는 마운팅 베이스(30)와 상기 하우징(10)과 마운팅 베이스(30)를 연결하는 연통부(20)를 포함하는 EGR 밸브에 관한 것으로, 본 발명의 구성은 크게 마운팅 베이스(30)의 상부에 구비되는 하판(60)과, 상기 하판(60)의 상부에 안착되는 "U"자형 파이프(50)와, 상기 "U"자형 파이프(50)를 수용하도록 하판(60)의 상부를 덮는 상판(40)을 포함하여 구성된다.

하판(60)은 상부가 평면을 갖는 구조이고 이러한 평면의 중앙에는 상기 연통부(20)의 외주연과 동일한 지름의 홀(61)이 형성된다. 또한, 하판(60)의 평면은 "U"자형 홈(62)을 형성하는데 이와 같은 "U"자형 홈(62)은 상기 홀(61)을 둘러싸도록 하판(60)의 평면상에 수평으로 형성된다.

"U"자형 파이프(50)는 상기 "U"자형 홈(62)에 안착되는 것으로 내부는 차량 등에 구비되는 냉각수 탱크(미도시)와 연결되어 냉각수가 EGR 밸브 측으로 순환되게 하기 위해 구비된다.

상판(40)의 하부는 상기 하판(60)의 상부와 동일한 면적의 평면을 갖는 구조이고, 이에 더하여 상기 하판(60)에 형성된 "U"자형 홈(62)과 대응되도록 "U"자형 홈(42)을 형성한다. 즉, 상판(40)의 하부와 하판(60)의 상부의 "U"자형 홈(42,62)은 "U"자형 파이프(50)를 수용하기 위해 형성되는 것으로, "U"자형 파이프(50)의 직경에 맞도록 형성된다.

또한, 상판(40)은 연통부(20)의 외주연과 동일한 지름의 홀(41)을 하판(60)의 홀(61)과 대응되는 위치에 형성한다.

또한, 상기 하판(60)의 양측은 나사산이 형성된 결합홈(63)을 형성하고, 이와 대응되는 상판(40)의 양측은 나사산이 형성된 관통공(43)을 형성하여 상판(40)과 하판(60)의 결합은 볼트(91)를 이용한 볼팅 체결로 결합될 수 있다.

한편, 상기 하판(60)과 상판(40) 사이에는 하판(60)에 전도된 열이 상판(40) 에 전달되는 것으로부터 방지하기 위하여 절연체(70)를 개재하여 구성한다. 이는 EGR가스가 출입되는 마운팅 베이스(30)에 의해 하판(60)에 열이 전도되면 이를 차단하기 위한 것으로써 상기 절연체(70)의 양측은 하판(60)과 상판(40)과 함께 볼팅 체결되도록 홀(71)이 형성된다. 따라서, 하판(60)에 전도된 열이 상판(40)에 전달되지 않으므로 결국 열에 약한 하우징(10)의 내부에 구비된 솔레노이드, 센서 등은 원활한 동작을 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 절연체(70)에 더하여 마운팅 베이스(30)로부터 전달되는 열을 차단하기 위해 상기 상판(40)의 하부면, 또는 하판(60)의 상부면, 또는 상판(40)의 하부면과 하판(60)의 상부면을 엠보싱(embossing)가공하며, 이러한 엠보싱가공 형태는 반원형, 또는 다각형등으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상판(40)과 하판(60)의 접촉면적이 줄어들면서 열전도율이 낮아지는 효과를 볼 수 있다.

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 발명의 다른 실시예에 따른 EGR 밸브의 분리 사시도이고,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 EGR 밸브의 분리 사시도이고,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 EGR 밸브의 분리 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 하우징 20: 연통부

30: 마운팅 베이스 40: 상판

50: "U"자형 파이프

60: 하판 41,61: 홀

42,62: "U"자형 홈 43: 관통공

63: 결합홈 70: 절연체

Claims (5)

1. 전기적 신호에 의해 구동되는 솔레노이드를 커버하는 하우징(10)과; 상기 하우징(10)의 하측에 설치되며 솔레노이드의 구동에 따라 EGR가스의 출입을 위해 형성된 유로가 개폐되는 마운팅 베이스(30)와 상기 하우징(10)과 마운팅 베이스(30)를 연결하는 연통부(20)를 포함하는 EGR 밸브에 있어서,

   상기 연통부(20)의 외주연과 동일한 지름의 홀(61)을 중앙에 형성하고, 상부는 "U"자형 홈(62)을 갖으며 마운팅 베이스(30)의 상부에 구비되는 하판(60)과;

   상기 "U"자형 홈(62)에 안착되며 내부는 냉각수가 순환되는 "U"자형 파이프(50)와;

   상기 하판(60)에 형성된 "U"자형 홈(62)과 대응되도록 동일한 형상의 "U"자형 홈(42)을 하부에 형성하고, 연통부(20)의 외주연과 동일한 지름의 홀(41)을 중앙에 형성하여 하판(60)과 결합하는 상판(40);

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

   상기 하판(60)과 상판(40) 사이에는 하판(60)에 전도된 열이 상판(40)에 전달되는 것으로부터 방지하기 위하여 절연체(70)를 개재하는 것을 특징으로 하는 열 부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하판(60)의 양측은 나사산이 형성된 결합홈(63)을 형성하고, 이와 대응되는 상판(40)의 양측은 나사산이 형성된 관통공(43)을 형성하여 상판(40)과 하판(60)의 결합은 볼팅 체결로 결합되는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 상판(40)의 하부면, 또는 하판(60)의 상부면, 또는 상판(40)의 하부면과 하판(60)의 상부면은 엠보싱(embossing)가공된 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 엠보싱은 반원형, 또는 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열부하를 저감하는 구조를 갖는 EGR 밸브.

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