KR20100096277A - 자동차 내연기관의 egr 루프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 자동차 내연기관의 EGR 루프로서, 엔진(1)과, 연소가스 배기 매니폴드(2)와, 터보과급기(4)의 터빈(5)과, 냉각기(9)를 갖는 배기 가스 재순환(EGR) 루프(8)와, 배기 가스 및 냉각 공기의 일부를 수용하고 이들의 혼합물의 압력을 상승시키는 터보과급기의 압축기(6)와, 이 압축기로부터 공기를 수용하는 엔진의 흡기 매니폴드(3)와, 터빈(5)의 하류측에서 배기 가스를 클리닝하는 파티클 필터(7)와, 저압의 단일-플랩형 3방향 밸브(10)를 포함한다. 3방향 밸브(10)는, 압축기(6)의 상류측에 배치되며, 배출구(17)가 압축기(6)에 연결되고, 2개의 흡입구(15, 16)에서 냉각 공기 및 클리닝되고 냉각된 배기 가스를 수용한다.
Description
본 발명은, 엔진과, 연소가스 배기 매니폴드와, 터보과급기의 터빈과, 냉각기를 갖는 배기 가스 재순환(exhaust gas recirculation; EGR) 루프와, 배기 가스 및 냉각 공기의 일부를 수용하고 이들의 혼합물의 압력을 상승시키는 터보과급기의 압축기와, 이 압축기로부터 공기를 수용하는 엔진의 흡기 매니폴드를 포함하는 자동차 내연기관의 EGR 루프에 관한 것이다.
EGR 루프는 옥시던트 혼합물(oxidant mixture)의 연소 지연에 의해 연소 온도를 낮추고 칼로리의 일부를 흡수함으로써 이산화질소의 배출을 저감하고자 의도된 것이다. EGR 루프의 냉각기는 고속의 엔진 속도(고부하)에서 연소 온도를 낮추는 것을 가능하게 한다.
통상, EGR 루프는 터보과급기(turbocharger)의 터빈의 하류측에 배치된 저압의 3방향 밸브(three-way valve), 및 재생전의 배기 가스내에 있는 매연(soot)을 보유하여 배기 가스를 클리닝하는 파티클 필터(particle filter)를 포함한다.
본 발명의 독창성은 특별하지만 발명을 규정함에 있어 간과되어 왔던 문제에서 도출되었다는 사실에 있다.
지금까지, 파티클 필터는 엔진에 근접하여 있었고, 심지어는 엔진내에 합체되어 있었으며, EGR 밸브는 배기구의 하류측에 위치하고 있었다. EGR 밸브로서는, 하나의 플랩(단일 플랩)을 갖는 3방향 밸브 및 2개의 플랩(이중 플랩)을 갖는 3방향 밸브가 공지되어 있지만, 너무 복잡하다.
본 출원인이 상정한 문제는 엔진으로부터, 즉 자동차의 차체 하부에서의 배기 라인의 통로에 있어서의 파티클 필터의 거리, 및 그에 따라 클리닝된 가스를 엔진으로 복귀시키는 문제이다.
이러한 상황에서, 본 출원인은, 단일-플랩형 3방향 밸브를 배기구로부터 흡기구로, 즉 터보과급기의 터빈의 하류측으로부터 압축기의 상류측으로 이동시키지만, 이러한 이동을 엔진에 대한 파티클 필터의 위치와 연관시키지 않는 아이디어를 생각해냈다.
따라서, 본 발명은 터빈의 하류측에서 배기 가스를 클리닝하는 파티클 필터, 및 저압의 단일-플랩형 3방향 밸브를 구비하는 전술한 타입의 EGR 루프에 관한 것으로서, 상기 EGR 루프는, 3방향 밸브는, 압축기의 상류측에 배치되며, 배출구가 압축기에 연결되고, 2개의 흡입구에서 냉각 공기 및 클리닝되고 냉각된 배기 가스를 수용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 3방향 EGR 밸브는 더 이상 고온 밸브가 아닌 저온 밸브(cold valve)이며, 그에 따라 밸브의 전자기기들이 더 이상 냉각될 필요가 없으므로 저렴한 밸브로 된다.
본 발명의 EGR 루프의 바람직한 실시예에 있어서, 3방향 밸브 및 그것의 단일 플랩은 ⅰ) 엔진내로 냉각 공기만의 흡입 모드, ⅱ) 공기 및 EGR 가스의 혼합물의 흡입 모드, 및 ⅲ) EGR 가스만의 흡입 모드의 3개의 모드중 하나에 따라 작동하도록 구성된다.
본 발명은 도면을 참조하여 본 발명의 EGR 루프의 바람직한 실시예의 하기 상세한 설명에 의해서 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 EGR 루프를 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 냉각 공기만을 통과시키는 상태에 있는 도 1의 EGR 루프의 단일-플랩형 3방향 밸브를 도시하는 도면,
도 3은 냉각 공기 및 EGR 가스의 혼합물을 통과시키는 상태에 있는 도 1의 EGR 루프의 단일-플랩형 3방향 밸브를 도시하는 도면,
도 4는 EGR 가스만을 통과시키는 상태에 있는 도 1의 EGR 루프의 단일-플랩형 3방향 밸브를 도시하는 도면.
도 2는 냉각 공기만을 통과시키는 상태에 있는 도 1의 EGR 루프의 단일-플랩형 3방향 밸브를 도시하는 도면,
도 3은 냉각 공기 및 EGR 가스의 혼합물을 통과시키는 상태에 있는 도 1의 EGR 루프의 단일-플랩형 3방향 밸브를 도시하는 도면,
도 4는 EGR 가스만을 통과시키는 상태에 있는 도 1의 EGR 루프의 단일-플랩형 3방향 밸브를 도시하는 도면.
도 1의 EGR 루프는, 배기 매니폴드(2) 및 흡기 매니폴드(3)를 갖는 자동차 엔진(1)과, 배기 매니폴드의 하류측에 위치된 터빈(5) 및 흡기 매니폴드의 상류측에 위치된 압축기(6)를 갖는 터보과급기(4)와, 터빈(5)의 하류측에 배치되고, 터빈(5)의 반대측에서, 자동차의 머플러(muffler) 및 본 경우에 EGR 냉각기(9)를 포함하는 EGR 분기 라인(8)에 연결되는 파티클 필터(7)와, 압축기(6)에 배출구가 연결되고, EGR 냉각기(9)의 배출구 및 냉각 공기 흡입구(11)에 2개의 흡입구가 연결되는 저압 3방향 밸브(10)를 포함한다. 터빈(5)은 배기 가스에 의해 회전되어, 본 경우에 물로 충전된 공랭기(water-filled air cooler; 12)를 통해 흡기 매니폴드(3)에 흡입구가 연결된 압축기(6)를 구동하며, 이러한 공랭기(12)는 밸브(13)에 의해 단락될 수도 있다.
저압 3방향 밸브(10)는 제 1 냉각 공기 흡입구(15), 클리닝 및 재생된 EGR 배기 가스를 위한 제 2 흡입구(16), 및 엔진의 흡기 매니폴드(3)에 연결되는 배출구(17)에 연결된 본체(14)를 포함한다. 본 경우에 있어서, 이러한 본체(14)는 실질적으로 원형 단면을 가지며, 단일 플랩(18)이 액추에이터(도시되지 않음)의 작용하에서 스핀들(21)을 중심으로 회전하도록 본체 내측에 장착된다. 플랩(18)은 2개의 흡입구(15, 16)중 하나 또는 다른 하나를 완전히 또는 부분적으로 차단하도록 구성된다. 액추에이터는 제어 시스템에 의해 제어되고, 플랩(18)의 위치를 결정하기 위해 위치 센서가 밸브에 설치되어 있다.
도 2에 있어서, 냉각 공기(15)만이 흡기 매니폴드(3)내로 흡입된다. 흡입구(16)는 플랩(18)에 의해 차단된다.
도 3에 있어서, 냉각 공기(15) 및 배기 가스(16)의 혼합물이 흡기 매니폴드내로 흡입된다. 흡기와 배기 사이의 압력 강하는 양호한 EGR 비율을 확보하기에 충분하다.
도 4에 있어서, 흡기와 배기 사이의 압력 강하를 증대시키고, 양호한 EGR 비율을 확보하기 위해서, 배기 가스만이 흡기 매니폴드(3)내로 흡입된다. 냉각 공기 흡입구(15)는 플랩(18)에 의해 차단된다.
3방향 밸브(10)는 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 본 실시예와 상이한 형상을 가질 수 있으며, 특히 덕트(15, 16, 17)는 그 개수 및 위치가 변경될 수도 있다. 마찬가지로, 단일 플랩(18)은 이들 덕트(15, 16, 17)의 배열에 따라서 곡선 형상을 가지거나, 또는 몇 개의 경사진 에지를 가질 수도 있다.
Claims (2)
- 자동차 내연기관의 EGR 루프로서, 엔진(1)과, 연소가스 배기 매니폴드(2)와, 터보과급기(4)의 터빈(5)과, 냉각기(9)를 갖는 배기 가스 재순환(EGR) 루프(8)와, 배기 가스 및 냉각 공기의 일부를 수용하고 이들의 혼합물의 압력을 상승시키는 터보과급기의 압축기(6)와, 상기 압축기로부터 공기를 수용하는 엔진의 흡기 매니폴드(3)와, 상기 터빈(5)의 하류측에서 배기 가스를 클리닝하는 파티클 필터(7)와, 저압의 단일-플랩형 3방향 밸브(10)를 포함하는, 상기 자동차 내연기관의 EGR 루프에 있어서,
상기 3방향 밸브(10)는, 상기 압축기(6)의 상류측에 배치되며, 배출구(17)가 상기 압축기(6)에 연결되고, 2개의 흡입구(15, 16)에서 냉각 공기 및 클리닝되고 냉각된 배기 가스를 수용하는 것을 특징으로 하는
자동차 내연기관의 EGR 루프. - 제 1 항에 있어서,
상기 3방향 밸브(10) 및 그것의 단일 플랩(18)은 ⅰ) 엔진내로 냉각 공기만의 흡입 모드, ⅱ) 공기 및 EGR 가스의 혼합물의 흡입 모드, 및 ⅲ) EGR 가스만의 흡입 모드의 3개의 모드중 하나에 따라 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
자동차 내연기관의 EGR 루프.
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