KR20120051225A - 엔진의 이지알장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진으로부터의 배기가스가 통과하는 배기관부(1)와; 상기 배기관부(1)의 벽면에 관통되어 형성된 이지알포트(3)와; 회동됨에 따라 상기 이지알포트(3)를 막는 상태로부터 급격히 상기 이지알포트(3)를 완전히 개방하면서 상기 배기관부(1)의 유동단면적을 점차 축소시키도록 상기 배기관부(1)에 회동 가능하게 설치된 밸브플랩(5)을 포함하여 구성되어, 배기관부로 유동하는 배기가스의 흐름을 막아 이지알 압력을 형성하도록 함과 아울러 재순환되는 이지알양을 조절하도록 하는 기능을 한꺼번에 수행하도록 하면서도, 엔진의 배압을 상대적으로 적게 발생시키면서 이지알양은 충분하게 확보할 수 있도록 하여, 엔진의 배압손실을 저감하면서 원활한 이지알 작용으로 차량의 연비 개선의 효과를 극대화하고, 질소산화물의 발생을 효과적으로 억제할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 이지알장치{EGR Apparatus of Engine}

본 발명은 엔진의 이지알(EGR: Exhaust Gas Recirculation) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보차져 후단의 이지알가스를 재순환시킬 수 있도록 하는 이른바 저압 이지알 시스템을 구성하는 밸브장치에 관한 기술이다.

도 1은 종래의 엔진 이지알장치를 설명한 것으로서, 엔진(500)으로부터 배출된 배기가스는 터보차져의 터빈(502)을 구동시키고 배기관으로 배출되는데, 터보차져의 터빈(502) 상류쪽에서 상기 배기가스의 일부를 회수하여 엔진의 흡기측으로 연결하는 고압이지알밸브(504)가 구비되어 있고, 이와 아울러 상기 터빈(502)의 하류쪽에서 배기가스를 회수하여 상기 터보차져의 임펠러(506)를 통해 엔진의 흡기측으로 다시 공급하도록 하는 저압이지알밸브(508)가 구비되어 있다.

상기 고압이지알밸브(504)를 통과한 배기가스는 고압이지알쿨러(510)를 통해 냉각된 후 엔진의 흡기측으로 공급되고, 상기 저압이지알밸브(508)를 통과한 배기가스는 저압이지알쿨러(512)와 인터쿨러(514)를 차례로 거친 후 엔진의 흡기측으로 공급되게 된다.

여기서, 상기 저압이지알밸브(508) 쪽으로 배기가스를 공급하기 위해서는 배기관의 일부를 막아 상기 저압이지알밸브(508)를 향한 가스의 유동이 발생하도록 압력을 형성해야 하는 바, 이를 위해 배기압조절밸브(516)가 DPF(518)후방에 설치되어 있다.

결국, 저압이지알을 구현하기 위해서는 상기 배기압조절밸브(516)와 저압이지알밸브(508)가 필요한 바, 이들 밸브를 각각 구비하는 구성도 가능하지만, 부품수 축소와 컴팩트한 구성 등을 위하여 이들 배기압조절밸브(516)와 저압이지알밸브(508)가 하나의 구동수단에 의해 연동하도록 구성된 밸브장치들도 사용되고 있다.

즉, 하나의 구동모터에서 제공되는 회전력으로 배기압밸브플랩과 이지알밸브플랩이 함께 회동되도록 구성함으로써, 상기 배기압밸브플랩으로 배기관을 점차 막아서 형성되는 압력으로 점차 열리는 이지알밸브플랩의 사이로 배기가스를 압송할 수 있도록 구성 하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 구성의 밸브장치는 상기 배기압밸브플랩과 이지알배브플랩의 회동각도가 항상 동일한 각도로 제어된다는 데에 문제가 있다. 즉, 이지알양을 증대시키기 위해서는 이지알밸브플랩이 개방되는 만큼 배기압밸브플랩이 함께 배기관을 막도록 회동되어야 하는데, 이는 엔진의 배압 증가에 따른 배압손실을 크게 증가시키는 문제점이 있다.

다시 말하면, 엔진의 배압을 상대적으로 덜 발생시키면서 이지알양은 극대화할 수 있도록 제어하는 것이 불가능한 구성인 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배기관으로 유동하는 배기가스의 흐름을 막아 이지알 압력을 형성하도록 함과 아울러 재순환되는 이지알양을 조절하도록 하는 기능을 한꺼번에 수행하도록 하면서도, 엔진의 배압을 상대적으로 적게 발생시키면서 이지알양은 충분하게 확보할 수 있도록 하여, 엔진의 배압손실을 저감하면서 원활한 이지알 작용으로 차량의 연비 개선의 효과를 극대화하고, 질소산화물의 발생을 효과적으로 억제할 수 있도록 한 엔진의 이지알장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 이지알장치는

엔진으로부터의 배기가스가 통과하는 배기관부와;

상기 배기관부의 벽면에 관통되어 형성된 이지알포트와;

회동됨에 따라 상기 이지알포트를 막는 상태로부터 급격히 상기 이지알포트를 완전히 개방하면서 상기 배기관부의 유동단면적을 점차 축소시키도록 상기 배기관부에 회동 가능하게 설치된 밸브플랩;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 배기관부로 유동하는 배기가스의 흐름을 막아 이지알 압력을 형성하도록 함과 아울러 재순환되는 이지알양을 조절하도록 하는 기능을 한꺼번에 수행하도록 하면서도, 엔진의 배압을 상대적으로 적게 발생시키면서 이지알양은 충분하게 확보할 수 있도록 하여, 엔진의 배압손실을 저감하면서 원활한 이지알 작용으로 차량의 연비 개선의 효과를 극대화하고, 질소산화물의 발생을 효과적으로 억제할 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 엔진의 이지알장치를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 이지알장치를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,
도 4는 도 3와 비교하여 밸브플랩이 회동된 상태를 설명한 도면,
도 5는 도 3의 밸브플랩을 도시한 사시도,
도 6은 도 3의 밸브플랩을 포트캡부에 수직한 방향으로 관측한 도면,
도 7은 도 6의 밸브플랩을 좌측에서 관측한 도면,
도 8은 본 발명의 작용을 비교하여 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명 실시예는 엔진으로부터의 배기가스가 통과하는 배기관부(1)와; 상기 배기관부(1)의 벽면에 관통되어 형성된 이지알포트(3)와; 회동됨에 따라 상기 이지알포트(3)를 막는 상태로부터 급격히 상기 이지알포트(3)를 완전히 개방하면서 상기 배기관부(1)의 유동단면적을 점차 축소시키도록 상기 배기관부(1)에 회동 가능하게 설치된 밸브플랩(5)을 포함하여 구성된다.

즉, 하나의 회동 가능하게 설치된 밸브플랩(5)으로 이지알포트(3)의 개폐와 배기관부(1)의 개도변화를 동시에 구현할 수 있도록 하되, 상기 이지알포트(3)는 완전히 막힌 상태로부터 완전히 개방된 상태로 급격히 개도를 전환시킬 수 있도록 하면서, 상기 배기관부(1)의 개도는 서서히 변화시킬 수 있도록 구성한 것이다.

상기 밸브플랩(5)의 회동축(7)은 구동부(9)로부터 회전력을 전달받으며, 상기 배기관부(1)에서 상기 이지알포트(3)가 위치한 곳보다 하류의 상기 이지알포트(3) 쪽 벽면에 설치되고, 상기 밸브플랩(5)은 상기 이지알포트(3)를 막고 있는 상태에서 배기관부(1)의 내벽면의 형상을 따르는 곡면을 이루는 플레이트 형상으로 형성된다.

상기 밸브플랩(5)에는 상기 이지알포트(3)의 입구부로 삽입되도록 돌출되어 형성된 포트캡부(11)가 일체로 구비되며, 상기 밸브플랩(5)은 상기 포트캡부(11)에 수직한 방향으로 볼 때 원형의 윤곽을 형성하면서, 일측에 상기 회동축(7)에 장착되기 위한 축돌출부(13)가 구비된 형상으로 형성된다.

즉, 상기 밸브플랩(5)이 도 3과 같이 상기 이지알포트(3)를 완전히 밀폐하고 있을 때에는 상기 배기관부(1)의 내부로 돌출되는 부분이 거의 없도록 하여 원활한 배기가스의 흐름을 형성할 수 있도록 함과 아울러, 상기 포트캡부(11)가 상기 이지알포트(3)의 입구부 내로 삽입된 상태를 가짐으로써, 이지알포트(3)의 보다 충실한 밀폐상태가 이루어지고, 밸브플랩(5)의 안정된 상태를 확보하는 데에 도움을 주어 밸브플랩(5)의 떨림이나 진동 등을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 엔진의 이지알장치의 작용을 도 3과 도 4의 비교 및 도 8의 비교를 통해 살펴보면, 상기 도 3의 상태와 같이 상기 밸브플랩(5)이 이지알포트(3)를 막고 있는 상태에서는 배기가스는 배기관부(1)를 통해 원활하게 배출되고 상기 이지알포트(3)로는 배기가스가 순환되지 않는다.

이 상태로부터 상기 구동부(9)로부터 전달된 회전력으로 상기 밸브플랩(5)이 회동되면, 상기 포트캡부(11)가 상기 이지알포트(3)로부터 빠져 나오는 순간 상기 이지알포트(3)는 전체가 완전히 개방된 상태로 되며, 상기 이지알포트(3)를 통과하게 되는 이지알가스량은 상기 밸브플랩(5)이 상기 배기관부(1)를 막아 형성되는 배압에만 의존하게 된다.

즉, 상기 밸브플랩(5)을 더 열어서 상기 배기관부(1)의 유동단면적이 줄어드는 만큼 상기 이지알포트(3)로 배기가스를 재순환시키도록 하는 압력이 증가하게 되는 것이다.

상기와 같은 작용은 종래 기술에 비하여 상기 밸브플랩(5)으로 배기관부(1)의 유동단면적을 상대적으로 더 적게 축소하면서도, 상기 이지알포트(3)가 완전히 개방된 상태를 가지기 때문에, 더 많은 충분한 이지알가스 순환량을 확보할 수 있도록 하는 바, 이는 동일한 이지알가스 순환량을 기준으로 할 때, 그만큼 엔진의 배압을 줄여줄 수 있다는 것을 의미하며, 이는 엔진의 배압 저감으로 엔진의 연비를 향상시킨다는 것을 의미한다.

1; 배기관부
3; 이지알포트
5; 밸브플랩
7; 회동축
9; 구동부
11; 포트캡부
13; 축돌출부

Claims (4)

1. 엔진으로부터의 배기가스가 통과하는 배기관부와;
   상기 배기관부의 벽면에 관통되어 형성된 이지알포트와;
   회동됨에 따라 상기 이지알포트를 막는 상태로부터 급격히 상기 이지알포트를 완전히 개방하면서 상기 배기관부의 유동단면적을 점차 축소시키도록 상기 배기관부에 회동 가능하게 설치된 밸브플랩;
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 이지알장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브플랩의 회동축은 상기 배기관부에서 상기 이지알포트가 위치한 곳보다 하류의 상기 이지알포트 쪽 벽면에 설치되고;
   상기 밸브플랩은 상기 이지알포트를 막고 있는 상태에서 배기관부의 내벽면의 형상을 따르는 곡면을 이루는 플레이트 형상으로 형성된 것
   을 특징으로 하는 엔진의 이지알장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 밸브플랩에는 상기 이지알포트의 입구부로 삽입되도록 돌출되어 형성된 포트캡부가 일체로 구비된 것
   을 특징으로 하는 엔진의 이지알장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 밸브플랩은 상기 포트캡부에 수직한 방향으로 볼 때 원형의 윤곽을 형성하면서, 일측에 상기 회동축에 장착되기 위한 축돌출부가 구비된 형상으로 형성된 것
   을 특징으로 하는 엔진의 이지알장치.

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