KR20120059928A - an exhaust gas recirculation apparatus of engine - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for re-circulating exhaust gas for a flame ignition device is provided to effectively reduce the exhaustion of nitrogen oxides by accurately controlling a recycle rate of the exhaust through two steps. CONSTITUTION: A device for re-circulating exhaust gas for a flame ignition device comprises a engine combustion chamber(180), a turbocharger turbine(110), a EGR cooler(130), a compressor(140), an intercooler(150), a mixer(160), a throttle body(170), and a three-way valve(120). The three-way valve comprises an exhaust gas inlet, an EGR outlet, and a two way control valve. The two way control valve opens and closes the EGR outlet, and a waist exit. A three way valve is controlled with an electronic control unit. The three way valve is formed between the turbocharger turbine and EGR cooler.

Description

불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치 {an exhaust gas recirculation apparatus of engine}{An exhaust gas recirculation apparatus of engine}

본 발명은 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 3 방향 밸브를 통해 배기가스의 EGR 비율과 웨이스트 비율을 정밀 제어할 수 있도록 하고, EGR 쿨러의 출구측에 흡기 EGR 밸브를 설치하여 3 방향 밸브와 흡기 EGR 밸브로 EGR 비율을 이중 제어할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
The present invention relates to an exhaust gas recirculation apparatus of a spark ignition engine, and more particularly, to precisely control the EGR ratio and waste ratio of the exhaust gas through a three-way valve, and install an intake EGR valve on the outlet side of the EGR cooler. To control the EGR ratio with the 3-way valve and the intake EGR valve.

종래에 있어서 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치는 배기가스가 전자제어유니트(ECU)를 통해 제어되는 배기가스 재순환 밸브(EGR Valve; exhaust gas recirculation Valve)로부터 EGR 쿨러를 거쳐 엔진의 흡기다기관으로 유입되는 형태로 구성되어 있다.Conventionally, the exhaust gas recirculation apparatus of a spark ignition engine is the exhaust gas flowing into the intake manifold of the engine via an EGR cooler from an exhaust gas recirculation valve (EGR) controlled through an electronic control unit (ECU). It consists of a form.

상기 종래의 배기가스 재순환 장치는 고압루프(High Pressure Loop) 방식의 배기가스 재순환 장치와 저압루프(Low Pressure Loop) 방식의 배기가스 재순환 장치로 대별할 수 있다.The conventional exhaust gas recirculation apparatus may be roughly classified into a high pressure loop type exhaust gas recirculation device and a low pressure loop type exhaust gas recirculation device.

상기에서 종래의 고압루프 방식의 배기가스 재순환 장치는 도 1과 같이 터보차저 터빈(210) 전단의 고온의 배기가스 일부가 EGR 밸브(220)의 개폐율에 따라 흡기로 유입되어 냉각수가 돌고있는 EGR 쿨러(230)를 지나 냉각된 상태에서 컴프레서(240) 후단으로 유입되고, 이 배기 재순환 가스와 컴프레서(240)에서 압축된 신기 공기가 혼합된 후 인터쿨러(250)를 지나 냉각된 상태에서 믹서(260)를 통과하면서 가스연료와 혼합되며, 이 혼합가스가 트로틀 바디(270)를 거쳐 엔진연소실(280)로 유입되어 연소됨으로써 불꽃점화기관의 대기 배출가스 중의 포함되는 질소산화물(Nox)을 저감하게 된다.In the conventional high-pressure loop type exhaust gas recirculation apparatus, as shown in FIG. 1, a part of the high-temperature exhaust gas in front of the turbocharger turbine 210 is introduced into the intake air according to the opening / closing ratio of the EGR valve 220 to allow the cooling water to rotate. After passing through the cooler 230, it is introduced into the rear end of the compressor 240, and the exhaust recirculating gas and the fresh air compressed in the compressor 240 are mixed and then cooled through the intercooler 250 and then the mixer 260. Is mixed with the gas fuel while passing through), and the mixed gas flows into the engine combustion chamber 280 through the throttle body 270 and is burned to reduce nitrogen oxide (Nox) contained in the atmospheric exhaust gas of the spark ignition engine. .

그리고 종래의 저압루프의 배기가스 재순환장치는 도 2와 같이 터보챠저의 열에너지를 회전에너지로 전환한 후의 터보차저 터빈(310) 후단 배기가스(터빈 전단보다 80℃~100℃ 낮음) 일부를 EGR 밸브(320)의 개폐율에 따라 흡기로 유입되어 냉각수가 돌고있는 EGR 쿨러(330)를 지나 냉각된 상태에서 컴프레서(340) 후단으로 유입되고, 이 배기 재순환 가스와 컴프레서(340)에서 압축된 신기 공기가 혼합된 후 인터쿨러(350)를 지나 냉각된 상태에서 믹서(360)를 통과하면서 가스연료와 혼합되며, 이 혼합가스가 트로틀 바디(370)를 거쳐 엔진연소실(380)로 유입되어 연소됨으로써 불꽃점화기관의 대기 배출가스 중에 포함되는 질소산화물(Nox)을 저감하게 된다.In the conventional low-pressure loop exhaust gas recirculation apparatus, as shown in FIG. According to the opening and closing rate of the 320, the inlet air flows into the rear end of the compressor 340 in the cooled state after passing through the EGR cooler 330 in which the coolant is turned, and the exhaust gas is compressed in the exhaust gas and the compressor 340. Is mixed and then mixed with the gas fuel while passing through the mixer 360 in the cooled state after passing through the intercooler 350, and the mixed gas is introduced into the engine combustion chamber 380 through the throttle body 370 and burned. Nitrogen oxides (Nox) contained in the exhaust gas of the engine are reduced.

상기 종래의 배기가스 재순환 장치에 있어서 저압루프 방식과 고압루프 방식 모두 EGR 쿨러(230)(330)는 엔진블록에서 파이프로 연결되고 별도의 제어밸브가 설치되지 않아 항시 냉각수가 유입되는 형태이므로 저온상태 배기가스 온도의 급상승시 냉각수온 상승 지연으로 EGR 쿨러 자체 및 연결 파이프의 열충격 내구력이 약하게 되는 문제가 있었다.In the conventional exhaust gas recirculation apparatus, both the low pressure loop method and the high pressure loop method have an EGR cooler 230 and 330 connected to a pipe in an engine block, and since a separate control valve is not installed, the coolant is always in a low temperature state. There was a problem in that the thermal shock durability of the EGR cooler itself and the connecting pipe was weakened due to a delay in the increase of the cooling water temperature when the exhaust gas temperature rapidly increased.

또한 EGR 쿨러(230)(330)의 냉각방식은 냉각수를 항시 유입시켜 배기가스 온도를 낮추는 역할로 냉각수 온도보다 낮게 배기가스 온도를 제어할 수 없게 되며, EGR 쿨러(230)(330)로 냉각수가 항시 유입되어 열손실이 크게 되는 문제가 있었다.In addition, the cooling method of the EGR coolers 230 and 330 serves to lower the exhaust gas temperature by always introducing the cooling water, so that the exhaust gas temperature cannot be controlled lower than the cooling water temperature, and the cooling water to the EGR coolers 230 and 330. There was always a problem that the heat loss is large inflow.

더욱이 천연가스 엔진 등과 같이 드로틀 바디(Throttle body)가 있는 경우 부압 등에 의한 EGR 밸브의 기밀유지가 불충분하게 되면 저속 아이들(L/IDLE) 제어가 불안정하게 되는 문제가 있었다.In addition, when there is a throttle body such as a natural gas engine, when the airtightness of the EGR valve is insufficient due to negative pressure, there is a problem that the low idle control (L / IDLE) becomes unstable.

그리고 저압루프 방식의 배기가스 재순환 장치의 경우 고압루프의 배기가스 재순환 장치보다 항상 배기 재순환 가스가 흡기로 유입 가능하도록 터보후단 압력을 높게 매칭해야 하는 제한적 요소를 안고 있으며, 고압루프는 그보다는 덜 제한적이지만 역시 제한적 요소를 지니게 된다.
In addition, the low pressure loop type exhaust gas recirculation device has a limiting factor to match the turbo back pressure higher so that the exhaust gas can be introduced into the intake air than the high pressure loop exhaust gas recirculation device, and the high pressure loop is less restrictive. But it also has a limiting factor.

본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 배기 재순환 가스의 비율을 보다 정밀하게 설정할 수 있도록 하여 불꽃점화기관의 배출가스에 포함되는 질소산화물의 배출을 더욱 안정적으로 저감할 수 있도록 하고, 고온의 배기가스에 의한 각 부품의 손상을 방지할 수 있도록 하면서도 원가를 절감할 수 있도록 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치를 제공하는 데에 있는 것이다.The present invention has been devised in view of the above-described conventional situation, and its purpose is to more precisely set the ratio of the exhaust recirculation gas to more stably reduce the emission of nitrogen oxide contained in the exhaust gas of the spark ignition engine. The present invention is to provide an exhaust gas recirculation apparatus of a spark ignition engine that can reduce the cost while preventing damage to each component due to high temperature exhaust gas.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진연소실에서 배출되는 배기가스 일부가 터보차저 터빈을 거쳐 흡기로 유입되어 냉각수가 돌고있는 EGR 쿨러를 지나 냉각된 상태에서 컴프레서 후단으로 유입되고, 이 배기 재순환 가스와 컴프레서에서 압축된 신기 공기가 혼합된 후 인터쿨러를 지나 냉각된 상태에서 믹서를 통과하면서 가스연료와 혼합되며, 이 혼합가스가 트로틀 바디를 거쳐 엔진연소실로 유입되어 연소됨으로써 불꽃점화기관의 대기 배출가스 중의 포함되는 질소산화물(Nox)을 저감하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치를 구성함에 있어서, 배기가스 입구와 EGR 출구, 웨이스트 출구가 마련되고 내부에 EGR 출구와 웨이스트 출구를 개폐하는 2단 제어밸브가 마련되는 동시에 전자제어유니트(ECU)를 통해 제어되는 3 방향 밸브를 상기 터보차저 터빈과 상기 EGR 쿨러의 사이에 설치한 것이다.The present invention for achieving the above object is a portion of the exhaust gas discharged from the engine combustion chamber is introduced into the intake via the turbocharger turbine and passed through the EGR cooler in which the cooling water is turned into the compressor rear end, the exhaust recycle gas Compressed air compressed in the air and compressor is mixed with the gas fuel while passing through the mixer in the cooled state after passing through the intercooler, and the mixed gas is introduced into the engine combustion chamber through the throttle body and combusted to burn the air to the atmosphere of the spark ignition engine. In constructing an exhaust gas recirculation apparatus of a spark ignition engine that reduces nitrogen oxide (Nox) contained in the gas, a two-stage control valve having an exhaust gas inlet, an EGR outlet, and a waste outlet, and opening and closing the EGR outlet and the waste outlet therein. And a three-way valve controlled by an electronic control unit (ECU) at the same time. It is provided between the turbocharger turbine and the EGR cooler.

아울러 본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치는 상기 EGR 쿨러의 출구 측에 배기 재순환 인터쿨러를 접속하고, 상기 배기 재순환 인터쿨러의 출구 측에 상기 전자제어유니트를 통해 제어되는 흡기 EGR 밸브를 접속하며, 상기 흡기 EGR 밸브의 출구 측을 상기 콤프레셔의 입구 측에 접속한 것이다.In addition, the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention connects the exhaust recirculation intercooler to the outlet side of the EGR cooler, and connects the intake EGR valve controlled through the electronic control unit to the outlet side of the exhaust recirculation intercooler, The outlet side of the intake EGR valve is connected to the inlet side of the compressor.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 상기 EGR 쿨러에는 전자제어유니트를 통해 제어되는 전자식 서모스탯밸브 또는 기계식 서모스탯밸브를 설치할 수 있다.In the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention, the EGR cooler may be provided with an electronic thermostat valve or a mechanical thermostat valve controlled through an electronic control unit.

그리고 EGR 쿨러의 내부는 물론 외부에도 냉각핀을 설치할 수 있으며, 흡기 EGR 밸브와 콤프레셔와의 사이에 습도센서를 설치할 수 있고, 배기 재순환 인터쿨러와 흡기 EGR 밸브와의 사이에 흡기 산소센서(UEGO Sensor)를 설치할 수 있다.Cooling fins can be installed both inside and outside the EGR cooler, humidity sensors can be installed between the intake EGR valve and the compressor, and the intake oxygen sensor (UEGO Sensor) between the exhaust recirculation intercooler and the intake EGR valve. Can be installed.

한편 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 3 방향 밸브(3-WAY VALVE)는 일측 상부에 터보차저 터빈과 접속되는 배기가스 입구가 마련되고, 상부에 EGR 배기가스가 배출되는 EGR 출구가 마련되며, 타측 하부에 웨이스트 배기기스가 배출되는 웨이스트 출구가 마련되고, 내부에 전자제어유니트에 의해 제어되는 전자기모터와 접속되어 상기 EGR 출구와 웨이스팅 출구를 개폐하는 2단 제어밸브가 설치된 형태로 구성할 수 있다.
On the other hand, in the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine, the 3-way valve has an exhaust gas inlet connected to the turbocharger turbine on one side and an EGR outlet through which the EGR exhaust gas is discharged. A waste outlet for discharging waste exhaust gas is provided at the lower side of the other side, and a two-stage control valve is connected to an electromagnetic motor controlled by an electronic control unit to open and close the EGR outlet and the waste outlet. Can be.

본 발명에 의하면 고온의 EGR 밸브를 삭제하고 대신 3 방향 밸브를 통해 배기가스 재순환 비율을 제어함으로써 고가의 EGR 밸브를 삭제할 수 있게 되어 원가를 크게 절감할 수 있게 되며, 저가의 흡기 EGR 밸브를 흡기측에 설치하여 2단계로 정밀하게 배기가스 재순환(EGR) 비율을 제어함으로써 불꽃점화기관의 질소산화물(Nox)의 배출을 보다 효율적으로 억제할 수 있게 된다.According to the present invention, by removing the high temperature EGR valve and controlling the exhaust gas recirculation rate through the three-way valve, it is possible to eliminate the expensive EGR valve, thereby greatly reducing the cost and reducing the low-cost intake EGR valve. By controlling the exhaust gas recirculation (EGR) ratio precisely in two stages, it is possible to more efficiently suppress the emission of nitrogen oxides (Nox) of the spark ignition engine.

또한 EGR 쿨러로의 냉각수가 유입을 효과적으로 진행시킬 수 있게 되므로 EGR 쿨러 및 관련 파이프의 내구성을 향상시킬 수 있게 되고, EGR 쿨러에 냉각수를 항시 유입시켜 배기가스 온도를 낮춤으로써 냉각수 온도보다 낮게 배기가스 온도를 제어할 수 있게 되며, EGR 쿨러에 작용하는 냉각수가 항시 일정온도에 유지되도록 하여 열손실을 방지할 수 있게 된다.In addition, since the coolant to the EGR cooler can be effectively introduced, the durability of the EGR cooler and related pipes can be improved, and the coolant is always introduced into the EGR cooler to lower the exhaust gas temperature to lower the exhaust gas temperature. It is possible to control the, and the cooling water acting on the EGR cooler is always maintained at a constant temperature to prevent heat loss.

한편 종래의 배기가스 재순환 장치에서는 천연가스 엔진 등과 같이 드로틀 바디(Throttle body)가 있는 경우 부압 등에 의하여 EGR 밸브의 기밀유지가 불충분하게 되어 저속 아이들(L/Idle) 제어가 불안정하였으나 본 발명의 경우 3 방향 밸브 및 흡기 EGR 밸브를 통해 배기가스 재순환 비율을 안정적으로 제어할 수 있게 되므로 천연가스 엔진 등과 같이 드로틀 바디(Throttle body)가 있는 경우에도 안정적으로 저속 아이들(L/Idle)을 제어할 수 있게 되며, 고압루프보다 항상 배기 재순환 가스가 흡기로 유입 가능하도록 터보차저 후단 압력을 높게 매칭해야 하는 제한적 요소가 없게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
Meanwhile, in the conventional exhaust gas recirculation apparatus, when there is a throttle body such as a natural gas engine, airtightness of the EGR valve is insufficient due to negative pressure, etc., so that low-speed idle control is unstable. By controlling the exhaust gas recirculation rate stably through the directional valve and the intake EGR valve, it is possible to stably control the low speed idle (L / Idle) even in the presence of a throttle body such as a natural gas engine. In other words, there is no limiting factor of having to match the rear pressure of the turbocharger higher so that the exhaust recirculation gas can be introduced into the intake air than the high pressure loop.

도 1은 종래의 고압루프 방식의 배기가스 재순환 장치의 구성도
도 2는 종래의 저압루프 방식의 배기가스 재순환 장치의 구성도
도 3은 본 발명의 한 실시예의 구성도
도 4는 동 실시예의 3 방향 밸브의 구성도1 is a block diagram of a conventional high-pressure loop exhaust gas recirculation apparatus
2 is a block diagram of a conventional low pressure loop type exhaust gas recirculation apparatus
3 is a block diagram of one embodiment of the present invention
4 is a configuration diagram of a three-way valve of the embodiment;

이하 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 기술 내용을 첨부도면에 의거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

도 3에는 본 발명의 한 실시예의 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 동 실시예의 3 방향 밸브의 구성도가 도시되어 있다.FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a block diagram of a three-way valve of the embodiment.

도 3 및 도 4와 같이 본 발명은 엔진연소실(180)에서 배출되는 배기가스 일부가 터보차저 터빈(110)을 거쳐 흡기로 유입되어 냉각수가 돌고있는 EGR 쿨러(130)를 지나 냉각된 상태에서 컴프레서(140) 후단으로 유입되고, 이 배기 재순환 가스와 컴프레서(140)에서 압축된 신기 공기가 혼합된 후 인터쿨러(150)를 지나 냉각된 상태에서 믹서(160)를 통과하면서 가스연료와 혼합되며, 이 혼합가스가 트로틀 바디(170)를 거쳐 엔진연소실(180)로 유입되어 연소됨으로써 불꽃점화기관의 대기 배출가스 중의 포함되는 질소산화물(Nox)을 저감하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치를 구성함에 있어서, 배기가스 입구(121)와 EGR 출구(122), 웨이스트 출구(123)가 마련되고 내부에 EGR 출구(122)와 웨이스트 출구(123)를 개폐하는 2단 제어밸브(124)가 마련되는 동시에 전자제어유니트(190; ECU)를 통해 제어되는 3 방향 밸브(120)를 상기 터보차저 터빈(110)과 상기 EGR 쿨러(130)의 사이에 설치한 것이다.As shown in FIGS. 3 and 4, in the present invention, a part of the exhaust gas discharged from the engine combustion chamber 180 flows into the intake air through the turbocharger turbine 110 and passes through the EGR cooler 130 where the coolant is turned. (140) flows into the rear end, and the exhaust recirculation gas and the fresh air compressed in the compressor 140 are mixed and then mixed with the gaseous fuel while passing through the mixer 160 in the cooled state through the intercooler 150. The mixed gas flows into the engine combustion chamber 180 through the throttle body 170 and is combusted to form an exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine that reduces nitrogen oxides (Nox) contained in the atmospheric exhaust gas of the spark ignition engine. In addition, an exhaust gas inlet 121, an EGR outlet 122, and a waste outlet 123 are provided, and a two-stage control valve 124 for opening and closing the EGR outlet 122 and the waste outlet 123 is provided at the same time. Control unit (190; ECU) is installed a three-way valve 120 that is controlled via between the turbocharger turbine 110 and the EGR cooler 130.

아울러 본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치는 상기 EGR 쿨러(130)의 출구 측에 배기 재순환 인터쿨러(430)를 접속하고, 상기 배기 재순환 인터쿨러(430)의 출구 측에 상기 전자제어유니트(190)를 통해 제어되는 흡기 EGR 밸브(420)를 접속하며, 상기 흡기 EGR 밸브(420)의 출구 측을 상기 콤프레셔(140)의 입구 측에 접속한 것이다.In addition, the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention connects the exhaust recirculation intercooler 430 to the outlet side of the EGR cooler 130, and the electronic control unit 190 to the outlet side of the exhaust recirculation intercooler 430. Is connected to the intake EGR valve 420, and the outlet side of the intake EGR valve 420 is connected to the inlet side of the compressor 140.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치는 상기 흡기 EGR 밸브(420)와 콤프레셔(140)와의 사이에 습도센서(450)를 설치하여 구성할 수 있고, 상기 배기 재순환 인터쿨러(430)와 흡기 EGR 밸브(420)와의 사이에 흡기 산소센서(440; UEGO Sensor)를 설치하여 구성할 수도 있다.The exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention may be configured by installing a humidity sensor 450 between the intake EGR valve 420 and the compressor 140, and the exhaust recirculation intercooler 430 and the intake EGR. An intake oxygen sensor 440 (UEGO Sensor) may be provided between the valve 420 and the configuration.

또한 본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치는 상기 EGR 쿨러(130)에 전자제어유니트(190)를 통해 제어되는 전자식 서모스탯밸브 또는 기계식 서모스탯밸브(460)를 설치하여 구성할 수 있다.In addition, the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention may be configured by installing an electronic thermostat valve or a mechanical thermostat valve 460 controlled through the electronic control unit 190 in the EGR cooler 130.

도시된 실시예에 있어서 3 방향 밸브(120; 3-WAY VALVE)는 도 4와 같이 일측 상부에 터보차저 터빈(110)과 접속되는 배기가스 입구(121)가 마련되고, 상부에 EGR 배기가스가 배출되는 EGR 출구(122)가 마련되며, 타측 하부에 웨이스트 배기기스가 배출되는 웨이스트 출구(123)가 마련되는 형태로 구성되어 있고, 아울러 내부에 전자제어유니트(190)에 의해 제어되는 전자기모터(125)와 접속되어 상기 EGR 출구(122)와 웨이스팅 출구(123)를 개폐하는 2단 제어밸브(124)가 설치된 형태로 구성되어 있으며, 2단 제어밸브(124)는 각각 스프링(124c)(124d)으로 탄성 지지되는 EGR 출구 밸브(124a)와 웨이스트 출구 밸브(124b)로 이루어진 형태로 구성되어 있다.In the illustrated embodiment, the three-way valve 120 (3-WAY VALVE) is provided with an exhaust gas inlet 121 connected to the turbocharger turbine 110 at an upper portion as shown in FIG. 4, and an EGR exhaust gas is disposed at the upper portion thereof. The discharged EGR outlet 122 is provided, and the waste outlet 123 for discharging the waste exhaust gas is provided at the lower side of the other side, and the electromagnetic motor controlled by the electronic control unit 190 therein ( And a two-stage control valve 124 connected to 125 to open and close the EGR outlet 122 and the wasting outlet 123, and the two-stage control valve 124 is a spring 124c ( It consists of the form which consists of the EGR outlet valve 124a and the waste outlet valve 124b elastically supported by 124d.

본 발명에 있어서 배기가스의 웨이스트가 필요할 때에는 일단 3 방향 밸브(120)의 EGR 출구(122)가 먼저 열리게 되며, 그 결과 과잉의 출력을 억제하기 위해 단순히 배기가스를 버리지 않고 배기가스 속의 압력에너지를 EGR 출구(122)를 통해 회수함으로써 원활한 배기가스 재순환 비율의 제어가 가능하게 되고, 배기 브레이크 작동 및 감속시의 통기성을 향상시킬 수 있게 되어 소음 및 트로틀 닫힘에 의한 오일업을 개선할 수 있게 된다.In the present invention, when waste gas waste is required, the EGR outlet 122 of the three-way valve 120 is opened first, so that pressure energy in the exhaust gas is not simply discarded to suppress the excess output. By recovering through the EGR outlet 122, it is possible to control the exhaust gas recirculation rate smoothly, and to improve the air permeability during exhaust brake operation and deceleration, thereby improving oil up due to noise and throttle closing.

상기에서 추가적인 웨이스트가 필요한 경우 3 방향 밸브(120)의 웨이스트 출구(123)를 열어 배기가스 배출을 원활히 하게 된다.If additional waste is needed in the above, the waste outlet 123 of the three-way valve 120 is opened to facilitate exhaust gas discharge.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 3 방향 밸브(120)의 EGR 출구(122)에 접속되는 EGR 쿨러(130)는 내부는 물론 외부에도 냉각핀(131)이 설치된 형태로 구성되며, 그에 따라 엔진룸으로 유입되는 공기의 대류현상 이용한 추가적인 냉각효과를 확보할 수 있게 된다.In the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention, the EGR cooler 130 connected to the EGR outlet 122 of the three-way valve 120 has a cooling fin 131 installed inside and outside. Therefore, it is possible to secure an additional cooling effect using the convection of the air flowing into the engine room.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 도시된 실시예와 같이 EGR 쿨러(130)의 냉각수 공급 부분에 전자제어유니트(190)에 의해 제어되는 전자식 서모스탯밸브 또는 기계식 써모스탯밸브(460)를 설치하는 경우 냉각수의 균일 온도 제어를 수행할 수 있게 되어 과도한 열에너지 소모를 억제할 수 있게 된다.Electronic thermostat valve or mechanical thermostat valve 460 controlled by the electronic control unit 190 to the cooling water supply portion of the EGR cooler 130 as shown in the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention. ), It is possible to perform a uniform temperature control of the cooling water to suppress excessive heat energy consumption.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 EGR 쿨러(130)의 출구 측에 접속되는 배기 재순환 인터쿨러(430)는 EGR 쿨러(130)를 통과한 후의 냉각된 배기 재순환 가스의 온도를 더욱 낮추는 역할을 하게 된다.In the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention, the exhaust recirculation intercooler 430 connected to the outlet side of the EGR cooler 130 further lowers the temperature of the cooled exhaust recirculation gas after passing through the EGR cooler 130. It will play a role.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 배기 재순환 인터쿨러(430)의 출구 측에 접속되는 흡기 EGR 밸브(420)는 기존 고온 배기가스 배출되는 부분에 장착되었던 고온용 EGR 밸브와 달리 흡기덕트 부분에 설치되므로 열부하에 의한 내구성 저하가 없게 되고, 저가 개발 가능한 것을 사용할 수 있게 됨은 물론 기밀성 유지가 용이하게 되어 EGR 정밀제어를 추구할 수 있게 된다.In the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention, the intake duct valve 420 connected to the outlet side of the exhaust recirculation intercooler 430 is an intake duct unlike the high temperature EGR valve that is mounted at the portion where the exhaust gas is discharged. Since it is installed in the part, there is no deterioration in durability due to the heat load, it is possible to use a low-cost development, as well as easy to maintain the airtight, it is possible to pursue the EGR precision control.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 흡기 EGR 밸브(420)와 콤프레셔(140)와의 사이에 습도센서(450)를 설치하는 경우 배기가스 내 수증기의 양에 따른 배기가스 재순환 비율을 제한할 수 있게 되므로 과도한 수증기로 인한 터보챠저 터빈(110) 및 컴프레셔(140), 인터쿨러(150) 등의 손상을 막을 수 있게 된다.When the humidity sensor 450 is installed between the intake EGR valve 420 and the compressor 140 in the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention, the exhaust gas recirculation ratio is limited according to the amount of water vapor in the exhaust gas. Since it is possible to prevent damage to the turbocharger turbine 110, the compressor 140, the intercooler 150 due to excessive water vapor.

본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 배기 재순환 인터쿨러(430)와 흡기 EGR 밸브(420)와의 사이에 흡기 산소센서(440; UEGO Sensor)를 설치하게 되면 흡기 EGR 밸브(420)의 제어를 위한 배기가스 재순환 비율의 더욱 정밀하게 제어할 수 있게 된다.In the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention, when the intake oxygen sensor 440 (UEGO Sensor) is installed between the exhaust recirculation intercooler 430 and the intake EGR valve 420, the control of the intake EGR valve 420 is performed. This allows more precise control of the exhaust gas recirculation rate.

한편 본 발명의 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치에 있어서 3 방향 밸브(120)의 내부에 설치되는 2단 제어밸브(124)의 미작동시에는 스프링(124c)(124d)의 탄성력을 통해 EGR 출구 밸브(124a)와 웨이스트 출구 밸브(124b)가 EGR 출구(122)와 웨이스트 출구(123)를 닫게 된다.On the other hand, in the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine of the present invention, when the two-stage control valve 124 installed inside the three-way valve 120 is not operated, the EGR outlet valve is provided by the elastic force of the springs 124c and 124d. 124a and the waste outlet valve 124b close the EGR outlet 122 and the waste outlet 123.

상기에서 전자제어유니트(190)의 제어명령에 따라 전자기모터(125)가 작동되면 우선 2단 제어밸브(124)의 EGR 출구 밸브(124a)가 작동되어 EGR 출구(122)가 먼저 열리게 되고, EGR 출구 밸브(124a)가 ERG 출구(122)의 개도량을 정확히 제어함으로써 EGR 비율을 정밀 제어한 후에 웨이스트 출구 밸브(124b)가 작동되어 배기가스의 웨이스트 량을 정밀 제어하게 된다.When the electromagnetic motor 125 is operated according to the control command of the electronic control unit 190, the EGR outlet valve 124a of the two-stage control valve 124 is operated to open the EGR outlet 122 first. After the outlet valve 124a accurately controls the opening amount of the ERG outlet 122, the waste outlet valve 124b is operated after the EGR ratio is precisely controlled to precisely control the waste amount of the exhaust gas.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited to the above description, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be obvious to you.

110 : 터보차저 터빈
120 : 3 방향 밸브
121 : 배기가스 입구
122 : EGR 출구
123 : 웨이스트 출구
124 : 2단 제어밸브
125 : 전자기모터
130 : EGR 쿨러
140 : 콤프레셔
150 : 인터쿨러
160 : 믹서
170 : 드로틀 바디
180 : 엔진연소실
190 : 전자제어유니트
420 : 흡기 EGR 밸브
430 : 배기 재순환 인터쿨러
440 : 흡기 산소센서
450 : 습도센서
460 : 전자식 서모스탯밸브 또는 기계식 서모스탯밸브110: turbocharger turbine
120: 3-way valve
121: exhaust gas inlet
122: exit EGR
123: waste exit
124: 2 stage control valve
125: electromagnetic motor
130: EGR cooler
140: compressor
150: intercooler
160: mixer
170: throttle body
180: engine combustion chamber
190: electronic control unit
420: intake EGR valve
430: exhaust recirculation intercooler
440: intake oxygen sensor
450: humidity sensor
460: electronic thermostat valve or mechanical thermostat valve

Claims (8)

엔진연소실(180)에서 배출되는 배기가스 일부가 터보차저 터빈(110)을 거쳐 흡기로 유입되어 냉각수가 돌고있는 EGR 쿨러(130)를 지나 냉각된 상태에서 컴프레서(140) 후단으로 유입되고, 이 배기 재순환 가스와 컴프레서(140)에서 압축된 신기 공기가 혼합된 후 인터쿨러(150)를 지나 냉각된 상태에서 믹서(160)를 통과하면서 가스연료와 혼합되며, 이 혼합가스가 트로틀 바디(170)를 거쳐 엔진연소실(180)로 유입되어 연소됨으로써 불꽃점화기관의 대기 배출가스 중의 포함되는 질소산화물(Nox)을 저감하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치를 구성함에 있어서, 배기가스 입구(121)와 EGR 출구(122), 웨이스트 출구(123)가 마련되고 내부에 EGR 출구(122)와 웨이스트 출구(123)를 개폐하는 2단 제어밸브(124)가 마련되는 동시에 전자제어유니트(190; ECU)를 통해 제어되는 3 방향 밸브(120)를 상기 터보차저 터빈(110)과 상기 EGR 쿨러(130)의 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.
Part of the exhaust gas discharged from the engine combustion chamber 180 flows into the intake air through the turbocharger turbine 110, passes through the EGR cooler 130 in which the coolant rotates, and then flows into the rear end of the compressor 140. The recycle gas and the compressed fresh air compressed in the compressor 140 are mixed with the gaseous fuel while passing through the mixer 160 while being cooled through the intercooler 150, and the mixed gas passes through the throttle body 170. In the exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine that reduces nitrogen oxides (Nox) contained in the atmospheric exhaust gas of the spark ignition engine by flowing into the engine combustion chamber 180, the exhaust gas inlet 121 and the EGR outlet 123, a waste outlet 123 is provided, and a two-stage control valve 124 for opening and closing the EGR outlet 122 and the waste outlet 123 is provided therein, and is controlled through the electronic control unit 190 (ECU). Being three rooms An exhaust gas recirculation apparatus of a spark ignition engine, wherein an incense valve (120) is provided between the turbocharger turbine (110) and the EGR cooler (130).
제1항에 있어서, 상기 EGR 쿨러(130)의 출구 측에 배기 재순환 인터쿨러(430)를 접속하고, 상기 배기 재순환 인터쿨러(430)의 출구 측에 상기 전자제어유니트(190)를 통해 제어되는 흡기 EGR 밸브(420)를 접속하며, 상기 흡기 EGR 밸브(420)의 출구 측을 상기 콤프레셔(140)의 입구 측에 접속한 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.
The intake EGR according to claim 1, wherein an exhaust recirculation intercooler 430 is connected to an outlet side of the EGR cooler 130, and an electronic inlet EGR controlled through the electronic control unit 190 is connected to an outlet side of the exhaust recirculation intercooler 430. The exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine which connected the valve 420, and connected the outlet side of the intake EGR valve 420 to the inlet side of the compressor 140.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 EGR 쿨러(130)에 전자제어유니트(190)를 통해 제어되는 전자식 서모스탯밸브 또는 기계식 서모스탯밸브(460)를 설치한 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.
The spark ignition engine according to claim 1 or 2, wherein an electronic thermostat valve or a mechanical thermostat valve 460, which is controlled through the electronic control unit 190, is installed in the EGR cooler 130. Exhaust gas recirculation unit.
제1항 내지 제3항에 있어서, EGR 쿨러(130)는 내부는 물론 외부에도 냉각핀(131)이 설치된 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.
The exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine according to claim 1, wherein the EGR cooler (130) has cooling fins (131) installed inside and outside thereof.
제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기 EGR 밸브(420)와 콤프레셔(140)와의 사이에 습도센서(450)를 설치한 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.
The exhaust gas recirculation apparatus of the spark ignition engine according to any one of claims 2 to 4, wherein a humidity sensor (450) is provided between the intake EGR valve (420) and the compressor (140).
제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 재순환 인터쿨러(430)와 흡기 EGR 밸브(420)와의 사이에 흡기 산소센서(440; UEGO Sensor)를 설치한 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.The spark ignition engine according to any one of claims 2 to 4, wherein an intake oxygen sensor 440 (UEGO Sensor) is provided between the exhaust recirculation intercooler 430 and the intake EGR valve 420. Exhaust gas recirculation unit. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 3 방향 밸브(120; 3-WAY VALVE)는 일측 상부에 터보차저 터빈(110)과 접속되는 배기가스 입구(121)가 마련되고, 상부에 EGR 배기가스가 배출되는 EGR 출구(122)가 마련되며, 타측 하부에 웨이스트 배기기스가 배출되는 웨이스트 출구(123)가 마련되고, 내부에 전자제어유니트(190)에 의해 제어되는 전자기모터(125)와 접속되어 상기 EGR 출구(122)와 웨이스팅 출구(123)를 개폐하는 2단 제어밸브(124)가 설치된 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.
The 3-way valve (120) according to any one of claims 1 to 6 has an exhaust gas inlet (121) connected to the turbocharger turbine (110) on one side and the upper portion of the three-way valve (120). An EGR outlet 122 through which the EGR exhaust gas is discharged is provided, and a waste outlet 123 through which the waste exhaust gas is discharged is provided at the lower side of the other side, and the electromagnetic motor 125 controlled by the electronic control unit 190 therein. And a two-stage control valve (124) connected to and connected to open and close the EGR outlet (122) and the waste outlet (123).
제7항에 있어서, 3 방향 밸브(120)의 2단 제어밸브(124)는 각각 스프링(124c)(124d)으로 탄성 지지되는 EGR 출구 밸브(124a)와 웨이스트 출구 밸브(124b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 배기가스 재순환 장치.8. The two-stage control valve 124 of the three-way valve 120 is composed of an EGR outlet valve 124a and a waste outlet valve 124b elastically supported by springs 124c and 124d, respectively. Exhaust gas recirculation apparatus of a spark ignition engine.
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CN107023424A (en) * 2015-12-09 2017-08-08 现代自动车株式会社 Prevent device, gas recirculation system and its operating method that choke valve freezes
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