KR20140116178A - 내연 기관용 배기가스 제어 장치 - Google Patents

내연 기관용 배기가스 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스 채널(5) 내의 유동을 제어하기 위한, 그리고 바이패스 채널(6) 내의 유동을 제어하기 위한 공통의 밸브 본체(15)를 포함하는 내연 기관(1)용 배기가스 제어 장치(2)에 관한 것이다. 밸브 본체(15)는 하우징(19)에 회전가능하게 배치되고, 배기가스 채널(5)과 바이패스 채널(6)의 출구 개구들(13, 14)을 제어한다. 일 회전 위치에서, 밸브 본체(15)는 베이스(22)로 입구 덕트(11)를 폐쇄하고, 따라서 유동은 차단된다. 동시에, 배기가스 채널(5)과 바이패스 채널(6)은 서로로부터 분리된다.

Description

내연 기관용 배기가스 제어 장치{EXHAUST-GAS CONTROL DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 배기가스 덕트 내의 유동을 제어하기 위한 배기가스 밸브를 구비하고, 바이패스 덕트 내의 유동을 제어하기 위한 바이패스 밸브를 구비하며, 배기가스 밸브 및 바이패스 밸브를 작동시키기 위한 선택 가능한 액추에이터를 구비하는 내연 기관용 배기가스 제어 장치에 관한 것이다.
상기 유형의 배기가스 제어 장치는 현대의 자동차에 일반적으로 사용되고 있고, 업계에 공지되어 있다. 업계에 공지된 배기가스 제어 장치의 경우, 각각의 경우에 하나의 스로틀 플랩(throttle flap)이 바이패스 덕트 및 배기가스 덕트에 배치된다. 배기가스 덕트에 배치된 스로틀 플랩은 액추에이터로서 서보모터에 의해 작동되는 반면, 바이패스 덕트에 배치된 스로틀 플랩은 진공 캡슐에 의해 조정된다. 그 결과, 배기가스 제어 장치는 구조면에서 매우 높은 수준의 비용을 수반한다.
본 발명은 상기 배기가스 제어 장치가 특히 간단한 구조를 가지며, 저렴하게 제조될 수 있도록 상기 서두에서 언급한 유형의 배기가스 제어 장치를 더욱 개발하는 과제에 기초한다.
상기 과제는 본 발명에 따라 배기가스 밸브 및 바이패스 밸브가 공통의 밸브 본체 및 공통의 배기가스 입구 덕트를 구비한다는 점에서 해결된다.
이 구성에 의하면, 배기가스 제어 장치는 단일의 밸브 본체로 인해 특히 작은 수의 부품을 갖는다. 또한 공통의 밸브 본체는 단일의 액추에이터에 의해 특히 간단한 방식으로 작동될 수 있어, 배기가스 제어 장치는 특히 간단한 구조를 갖게 되고, 저렴하게 제조될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 배기가스 제어 장치는 단일의 밸브 본체로 인해 특히 작은 수의 밀봉 위치를 갖는다. 작은 수의 밀봉 위치와 배기가스 덕트 및 바이패스 덕트 내의 유동의 특히 간단한 제어는 또한 발생 가능한 고장의 수를 특히 낮추는 효과가 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 밸브 본체를 수용하기 위한 하우징이 공통의 배기가스 입구 덕트의 입구 개구, 배기가스 밸브의 배기가스 덕트의 출구 개구, 및 바이패스 밸브의 바이패스 덕트의 출구 개구를 구비하는 경우, 단일의 밸브 본체에 의한 바이패스 밸브 및 배기가스 밸브의 구현이 구조 양상에서 특히 간단한 방식으로 가능하다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에서는, 공통의 배기가스 입구 덕트가 공통의 밸브 본체까지 연장되어 있는 경우, 유동의 분리를 피할 수 있다. 이러한 방법으로, 밸브 본체는 액추에이터의 작동에 종속된 방식으로 배기가스 입구 덕트 내의 유동을 각각의 배기가스 덕트로 직접 안내할 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에서는, 공통의 밸브 본체가 일 위치에서 입구 개구를 폐쇄하는 경우, 배기가스 제어 장치는 특히 다양한 방식으로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 공통의 밸브 본체가 그것이 공통의 배기가스 입구 덕트를 폐쇄하는 위치에서 두 개의 출구 개구를 서로로부터 분리하는 경우, 배기가스 덕트 및 바이패스 덕트 사이의 배기가스의 바람직하지 않은 오버플로어(overflow)를 피할 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에서, 밸브 본체가 하우징에 회전가능하게 배치되고, 회전축에 대해 경사져 있는 두 개의 배기가스 안내면을 구비하고 있어, 제1 회전 위치에서 입구 개구가 하나의 배기가스 안내면을 통해 하나의 출구 개구로 연결되고, 제2 회전 위치에서 입구 개구가 다른 하나의 배기가스 안내면을 통해 다른 출구 개구로 연결되는 경우, 밸브 본체는 특히 간단한 구조를 갖는다. 이 구조의 다른 이점은 액추에이터가 밸브 본체의 간단한 회전 액추에이터로서 설계될 수 있다는 데 있다. 이러한 방법으로, 배기가스 제어 장치는 특히 저렴하게 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 밸브 본체가 배기가스 안내면들 중 하나의 서브영역(sub-region)에 배치된 융기부를 구비하고, 제3 회전 위치에서 융기부가 입구 개구를 폐쇄하는 경우, 입구 개구의 폐쇄를 위한 구조면에서 비용이 특히 낮게 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 융기부가 밸브 본체의 배기가스 안내면들 중 하나에만 배치되는 경우, 융기부의 스로틀링 작용(throttling action)에 의한 배기가스 유동의 교란이 특히 낮게 유지될 수 있다. 바이패스 덕트가 배기가스 덕트보다 더 작은 배기가스 유동을 필요로 하는 경우, 융기부는 따라서 바람직하게는 바이패스 덕트의 출구 개구로 이어지는 그 배기가스 안내면에 배치된다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 액추에이터가 밸브 본체의 회전 위치를 조정하기 위한 서보모터인 경우, 배기가스 밸브와 바이패스 밸브의 작동은 구조 양상에서 특히 간단한 방식으로 구현될 수 있다.
서보모터의 회전축이 밸브 본체의 회전축에 평행하게 배치되고, 서보모터와 밸브 본체 사이의 기어장치가 평면 구성으로 되어 있는 경우, 본 발명에 따른 배기가스 제어 장치는 특히 콤팩트하다. 또한 서보모터의 열부하가 이러한 방법으로 특히 낮게 유지된다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 하우징이 외피면을 갖는 관 형태이며, 입구 개구가 외피면의 일 측면에 배치되고, 출구 개구들이 입구 개구 반대편에 위치하는 외피면의 측면에 배치되는 경우, 유동 손실은 특히 낮게 유지될 수 있다.
본 발명은 특히 간단한 구조를 가지며, 저렴하게 제조될 수 있는 배기가스 제어 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 다수의 실시형태를 포함한다. 본 발명의 기본 원리를 더 도시하기 위해, 상기 실시형태 중 하나가 도면에 도시되어 있으며, 이하에서 설명될 것이다. 도면에 있어서:
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 제어 장치를 구비한 내연 기관을 개략적으로 도시하고,
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 배기가스 제어 장치를 도시하며,
도 3-5는 다양한 위치에 있는 본 발명에 따른 배기가스 제어 장치의 서브영역을 통한 단면도를 도시하고,
도 6은 본 발명에 따른 배기가스 제어 장치의 밸브 본체를 사시도로 도시한다.
도 1은 배기가스 제어 장치(2)를 구비한 내연 기관(1)을 도시한다. 내연 기관(1)은 이를 통해 신선한 공기가 주변환경으로부터 흡입되는 흡기 덕트(3)와 배기가스 제어 장치(2)로 이어지는 배기 파이프(4)를 구비한다. 배기가스 제어 장치(2)는 소음기, 필터 또는 촉매 변환기(미도시)를 통해 주변환경으로 이어지는 배기가스 덕트(5)와 흡기 덕트(3)에 배치된 혼합기(7)로 이어지는 바이패스 덕트(6) 내의 유동을 제어한다. 배기가스 제어 장치(2)는 액추에이터(8)에 의해 제어될 수 있고, 배기가스 덕트(5) 내의 유동을 제어하기 위한 배기가스 밸브(9)와 바이패스 덕트(6) 내의 유동을 제어하기 위한 바이패스 밸브(10)를 구비한다. 내연 기관(1)의 배기 파이프(4)는 배기가스 제어 장치(2)의 배기가스 입구 덕트(11) 내로 이어진다.
도 2는 도 1의 배기가스 제어 장치(2)를 사시도로 도시한다. 배기가스 제어 장치(2)는 배기가스 입구 덕트(11)의 입구 개구(12)와 배기가스 밸브(9)의 배기가스 덕트(5)의 출구 개구(13)와 바이패스 밸브(10)의 바이패스 덕트(6)의 출구 개구(14)를 갖는 관형 하우징(9)을 구비한다. 출구 개구들(13, 14)은 관형 하우징(19)의 외피면에 입구 개구(12) 반대편에 배치된다. 단일의 밸브 본체(15)는 관형 하우징(19)에 회전 가능하게 배치된다. 액추에이터(8)는 밸브 본체(15)의 회전축에 평행하게 배치된 축을 갖는 서보 모터의 형태이며, 평기어장치(16)를 통해 밸브 본체(15)에 연결된다. 단순화를 위해, 단지 기어장치(16)와 액추에이터(8)의 하우징부(17, 18)만이 도시되어 있다.
도 3은 제1 회전 위치에 있는 밸브 본체(15)를 갖는 하우징(19)을 관통하는 단면도를 도시하며, 이 위치에서 배기가스 덕트(5)의 출구 개구(13)로의 유동이 활성화된다. 이를 위해, 밸브 본체(15)는 유동을 안내하기 위한 제1 배기가스 안내면(20)을 구비한다. 바이패스 덕트(6)의 출구 개구(14)는 유동으로부터 분리된다.
도 4는 제2 회전 위치에 있는 밸브 본체(15)를 갖는 하우징(19)을 관통하는 단면도를 도시하며, 이 위치에서 바이패스 덕트(6)의 출구 개구(14)를 통한 유동이 가능해진다. 이를 위해, 밸브 본체(15)는 제2 배기가스 안내면(21)을 구비한다. 배기가스 덕트(5)의 출구 개구(13)는 유동으로부터 분리된다.
명확함을 위해, 유동이 도 1, 3 및 4에서 화살표로 표시된다.
도 5는 제3 회전 위치에 있는 밸브 본체(15)를 갖는 하우징(19)을 도시하며, 이 위치에서 배기가스 입구 덕트(11)의 입구 개구(12)는 밸브 본체(15)의 융기부(22)에 의해 폐쇄된다. 동시에, 출구 개구들(13, 14)은 서로로부터 분리된다.
명확함을 위해, 도 6은 밸브 본체(15)를 사시도로 도시한다. 여기에서는 융기부(22)가 배기가스 안내면 중 하나(20)의 서브영역을 덮고 있는 것을 볼 수 있다. 배기가스 안내면 중 다른 하나(21)는 자유로운 상태이며(free), 배기가스의 방해받지 않는 유동을 허용한다.

Claims (11)

  1. 배기가스 덕트(5) 내의 유동을 제어하기 위한 배기가스 밸브(9)를 구비하고, 바이패스 덕트(6) 내의 유동을 제어하기 위한 바이패스 밸브(10)를 구비하며, 배기가스 밸브(9) 및 바이패스 밸브(10)를 작동시키기 위한 선택 가능한 액추에이터(8)를 구비하는, 내연 기관(1)용 배기가스 제어 장치(2)에 있어서,
    배기가스 밸브(9)와 바이패스 밸브(10)는 공통의 밸브 본체(15)와 공통의 배기가스 입구 덕트(11)를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 밸브 본체(15)를 수용하기 위한 하우징(19)이 공통의 배기가스 입구 덕트(11)의 입구 개구(12), 배기가스 밸브(9)의 배기가스 덕트(5)의 출구 개구(13), 및 바이패스 밸브(10)의 바이패스 덕트(6)의 출구 개구(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공통의 배기가스 입구 덕트(11)는 공통의 밸브 본체(15)까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 공통의 밸브 본체(15)는 일 위치에서 입구 개구(12)를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 공통의 밸브 본체(15)는 그것이 입구 개구(12)를 폐쇄하는 위치에서 두 개의 출구 개구(13, 14)를 서로로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 본체(15)는 하우징(19)에 회전가능하게 배치되고, 회전축에 대해 경사져 있는 두 개의 배기가스 안내면(20, 21)을 구비하고 있어, 제1 회전 위치에서 입구 개구(12)가 하나의 배기가스 안내면(20)을 통해 하나의 출구 개구(13)로 연결되고, 제2 회전 위치에서 입구 개구(12)가 다른 하나의 배기가스 안내면(21)을 통해 다른 출구 개구(14)로 연결되는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 밸브 본체(15)는 배기가스 안내면들(20, 21) 중 하나의 서브영역에 배치된 융기부(22)를 구비하고, 제3 회전 위치에서 융기부(22)가 입구 개구(12)를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 융기부(22)는 밸브 본체(15)의 배기가스 안내면들(20, 21) 중 하나에만 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 액추에이터(8)는 밸브 본체(15)의 회전 위치를 조정하기 위한 서보모터인 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 서보모터의 회전축이 밸브 본체(15)의 회전축에 평행하게 배치되고, 서보모터와 밸브 본체(15) 사이의 기어장치(16)가 평면 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(19)은 외피면을 갖는 관 형태이며, 입구 개구(12)는 외피면의 일 측면에 배치되고, 출구 개구들(13, 14)은 입구 개구(12) 반대편에 위치하는 외피면의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 제어 장치.
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