KR20180047912A - Egr 액추에이터 냉각 장치 - Google Patents

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임재필
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Abstract

본 발명에 따른 EGR 액추에이터 냉각 장치는 배기 가스 재순환량을 조절하는 EGR 밸브, 모터와 제어기를 포함하며, 상기 모터를 선택적으로 작동시켜 상기 EGR 밸브의 개폐를 제어하는 EGR 액추에이터, 그리고 상기 EGR 밸브와 상기 EGR 액추에이터 사이에 배치되어 상기 EGR 밸브와 상기 EGR 액추에이터를 연결하며, 상기 EGR 밸브의 열을 차단하는 연결 브라켓을 포함한다.

Description

EGR 액추에이터 냉각 장치{EXHAUST GAS RECIRCULATION ACTUATOR COOLING APPARATUS}
본 발명은 배기가스 재순환 장치의 EGR 액추에이터 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 엔진에서 배출되는 배기가스 중에는 일산화탄소나 질소산화물 등과 같은 인체에 유해한 성분이 다량으로 포함되어 있는 데, 상기 질소산화물은 산성비나 지구온난화 혹은 인간의 호흡기 질병을 일으키는 특히 유해한 요소이기 때문에 강력히 규제되고 있다.
상기 질소산화물은 엔진에서 연료의 연소 온도가 높아질수록 그 양도 증가하는 특성이 있다.
상기 질소산화물의 배출을 저감하기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있는 바, 그 중에서 배기가스 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation) 시스템이 차량에 통상적으로 적용되고 있다.
상기 EGR 시스템은 엔진에서 연료의 연소 후 배출되는 배기가스의 일부를 엔진의 흡기장치로 재순환시켜 엔진의 연소실로 다시 유입되게 함으로써, 연료와 공기의 혼합물인 혼합기의 자체 공연비는 변화시키지 않으면서 혼합기의 밀도를 저하시켜 연소 온도를 저하시키게 된다.
즉 상기 EGR 시스템은 엔진의 운전 상태에 따라 질소산화물의 배출 양을 저감시킬 필요가 있을 때에, 배기가스의 일부를 엔진의 흡기 다기관에 공급하여 연소실로 유입시키면, 체적이 변하지 않는 불활성 가스인 배기가스가 상대적으로 혼합기의 밀도를 저하시켜 연료의 연소시 화염전파속도가 저하됨으로써, 연료의 연소 속도가 저하됨과 더불어 연소 온도의 상승도 억제되어 질소산화물의 생성이 억제되게 된다.
상기와 같은 종래의 EGR 시스템은 엔진의 배기 경로와 EGR 쿨러 사이에 장착되어, 필요에 따라 엔진으로부터 배기 경로로 배출되는 배기가스를 상기 EGR 쿨러로 공급하는 EGR 밸브장치를 포함한다.
상기 EGR 밸브장치는 전자제어유니트를 통해 작동이 제어되는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 작동력을 전달하는 연결부재, 상기 연결부재에 의해 회전되면서 상기 EGR 쿨러와 연결되는 포트를 개폐하는 EGR 밸브를 포함한다.
최근 EGR 밸브장치는 전자제어유니트와 액추에이터가 일체로 구성되나, 모터 밑의 하부 하우징에 냉각수 통로를 통해 모터를 냉각시켰다. 따라서, PCB 집적회로 이루어진 전자제어유니트는 냉각이 되지 않아 별도의 방열 패드를 장착하는 어려움이 있었다.
또한, 기존의 EGR 밸브장치는 EGR 파이프 및 EGR 밸브로부터 액추에이터로 전달되는 열을 효과적으로 차단하지 못하고, 이로 인해 액추에이터의 기어의 온도가 증가하는 어려움이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 EGR 액추에이터와 EGR 밸브 사이에 수냉식의 연결 브라켓이 배치된 EGR 액추에이터 냉각 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 EGR 액추에이터 냉각 장치는 배기 가스 재순환량을 조절하는 EGR 밸브, 모터와 제어기를 포함하며, 상기 모터를 선택적으로 작동시켜 상기 EGR 밸브의 개폐를 제어하는 EGR 액추에이터, 그리고 상기 EGR 밸브와 상기 EGR 액추에이터 사이에 배치되어 상기 EGR 밸브와 상기 EGR 액추에이터를 연결하며, 상기 EGR 밸브의 열을 차단하는 연결 브라켓를 포함한다.
상기 EGR 액추에어터는, 상기 제어기의 상부 또는 하부에 형성되며, 냉각수를 통과시켜 상기 모터 및 상기 제어기를 냉각시키는 제1 냉각수 유로를 포함할 수 있다.
상기 연결 브라켓은, 상기 냉각수를 통과시켜 상기 연결 브라켓을 냉각시키는 제2 냉각수 유로를 포함할 수 있다.
상기 제1 냉각수 유로 또는 상기 제2 냉각수 유로는, 상하 또는 좌우 방향으로 굴곡을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 EGR 액추에어터는, 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입구, 그리고 상기 제1 냉각수 유입구로 유입되어 상기 제1 냉각수 유로를 통과한 냉각수가 유출되는 제1 냉각수 유출구를 더 포함할 수 있다.
상기 연결 브라켓은, 냉각수가 유입되는 제2 냉각수 유입구, 그리고 상기 제2 냉각수 유입구로 유입되어 상기 제2 냉각수 유로를 통과한 냉각수가 유출되는 제2 냉각수 유출구를 더 포함할 수 있다.
EGR 액추에이터 냉각 장치는 상기 EGR 액추에이터 및 상기 연결 브라켓으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인, 그리고 상기 EGR 액추에이터 및 상기 연결 브라켓으로 공급된 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수 공급 라인은, 상기 제1 냉각수 유입구 및 상기 제2 냉각수 유입구와 연결되고, 상기 제1 냉각수 유입구 및 상기 제2 냉각수 유입구로 냉각수를 공급하고, 상기 냉각수 배출 라인은, 상기 제1 냉각수 유출구 및 상기 제2 냉각수 유출구와 연결되고, 상기 제1 냉각수 유출구 및 상기 제2 냉각수 유출구로부터 유출된 냉각수를 배출시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, EGR 액추에이터와 EGR 밸브 사이에 수냉식의 연결 브라켓을 배치하고, 연결 브라켓에 냉각수를 공급함으로써, EGR 밸브의 열을 차단하고 EGR 액추에이터의 기어 하우징을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면 모터와 제어기가 일체로 형성된 EGR 액추에이터 냉각 장치에서 모터와 제어기 사이 및 제어기의 상부 및 하부에 냉각 유닛을 배치함으로써, 모터의 냉각 효율을 향상시키고 모터의 발열로 인한 제어기의 열해를 방지할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면 EGR 액추에이터 냉각 장치의 구조를 최적화하여 액추에이터의 중량 및 사이즈를 축소시킬 수 있는 환경을 제공한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터 냉각 장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터를 A에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 EGR 액추에이터와 EGR 밸브 사이에 배치되는 연결 브라켓을 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(sports utility vehicles; SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량을 포함한다.
이제 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터 냉각 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터 냉각 장치의 일부를 도시한 도면이다. 이때, EGR 액추에이터 냉각 장치는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 포함하는 EGR 액추에이터 냉각 장치는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 파이프(10)에 배치되는 EGR 밸브(20), 상기 EGR 밸브(20)의 개폐를 제어하는 EGR 액추에이터(100), 상기 EGR 밸브(20)와 상기 EGR 액추에이터(100) 사이에 배치되는 연결 브라켓(200), EGR 액추에이터 냉각 장치로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인(310), 및 EGR 액추에이터 냉각 장치로 공급된 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출 라인(320)을 포함한다.
EGR 밸브(20)는 배기 매니폴드(미도시)와 흡기 매니폴드(미도시)를 연결시키는 EGR 파이프(10)에 배치된다. EGR 밸브(20)는 배기 매니폴드에서 흡기 매니폴드로 재순환되는 EGR 가스의 흐름을 조절한다.
EGR 액추에이터(100)는 연결 브라켓(200)을 통해 EGR 밸브(20)와 연결된다. 그리고, EGR 액추에이터(100)는 모터와 제어기를 포함하며, 상기 모터를 선택적으로 작동시켜 EGR 밸브(20)의 개폐 동작을 조절한다. 또한, EGR 액추에이터(100)는 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입구(132), 및 상기 제1 냉각수 유입구(132)로 유입된 냉각수가 유출되는 제1 냉각수 유출구(134)를 포함한다.
연결 브라켓(200)은 상기 EGR 밸브(20)와 상기 EGR 액추에이터(100)를 연결하며, EGR 밸브(20)의 열이 EGR 액추에이터(100)로 전달되는 것을 차단한다. 연결 브라켓(200)은 냉각수가 유입되는 제2 냉각수 유입구(210), 및 상기 제2 냉각수 유입구(210)로 유입된 냉각수가 유출되는 제2 냉각수 유출구(220)를 포함한다.
그리고, 냉각수 공급 라인(310)은 EGR 쿨러(미도시)의 냉각수 입구와 연결되며, EGR 액추에이터(100) 및 연결 브라켓(200)으로 냉각수를 공급한다. 냉각수 배출 라인(320)은 EGR 쿨러의 냉각수 출구로 연결되며, EGR 액추에이터(100) 및 연결 브라켓(200)으로 공급된 냉각수를 배출시킨다.
냉각수 공급 라인(310)은 EGR 액추에이터(100)의 제1 냉각수 유입구(132) 및 연결 브라켓(200)의 제2 냉각수 유입구(210)와 연결된다. 그리고, 냉각수 공급 라인(310)은 상기 제1 냉각수 유입구(132) 및 상기 제2 냉각수 유입구(210)로 냉각수를 공급한다.
냉각수 배출 라인(320)은 EGR 액추에이터(100)의 제1 냉각수 유출구(134) 및 연결 브라켓(200)의 제2 냉각수 유출구(220)와 연결된다. 그리고, 냉각수 배출 라인(320)은 상기 제1 냉각수 유출구(134) 및 상기 제2 냉각수 유출구(220)에서 유출된 냉각수를 배출시킨다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터를 A에서 바라본 도면이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 포함하는 EGR 액추에이터(100)는 모터가 장착되는 모터 하우징(110)과, 모터 하우징(110)에 체결되는 기어 하우징(120), 및 모터 하우징(110)에 배치되는 냉각 유닛(130)을 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터(100)는 모터 하우징(110)의 하부에 기어 하우징(120)이 체결된다.
모터 하우징(110)에는 모터(140) 및 제어기(150)가 장착된다. 그리고, 기어 하우징(120)에는 상기 모터(140)의 동력을 EGR 밸브(20)로 전달하는 기어(170)가 배치된다.
제어기(150)는 모터(140)를 선택적으로 작동시켜 EGR 밸브(20)를 제어한다. 그리고, 제어기(150)는 EGR 밸브(20)의 밸브 궤도를 제어하거나 EGR 액추에이터의 고장 진단 등을 수행하고, 이를 ECU(미도시)에 전달한다. 제어기(150)는 모터(140)의 하부에 형성되고, PCB 기판으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제어기(150)의 상부 및 하부에는 냉각 유닛(130)의 냉각수 유로가 배치된다.
모터(140)는 제어기(150)의 제어에 따라 EGR 밸브(20)를 작동시킨다. 모터(140)는 모터 하우징(110)의 돌출된 부분에 배치된다. 그리고, 냉각 유닛(130)의 제1 냉각수 유로(136)가 모터(140)가 장착된 돌출된 부분을 둘러싸도록 형성된다. 여기서, 상기 모터(140)는 본 발명의 한 실시예에 따라 BLDC 모터(Brush-Less Direct Current Electric Motor)일 수 있다.
그리고, 모터(140)는 모터 고정부(160)를 통해 모터 하우징(110)에 고정된다. 그리고, 모터(140)는 모터 피니언 기어(142)를 통해 기어(170)에 동력을 전달한다.
여기서, 모터 고정부(160)는 모터 하우징(110)과 기어 하우징(120) 사이에 배치되며, 상기 모터(140)와 상기 제어기(150)를 모터 하우징(110)에 고정한다. 그리고, 모터 고정부(160)는 모터(140)와 상기 기어(170)를 연결하며, 모터(140)의 상하 진동을 방지한다.
즉, 냉각 유닛(130)의 냉각수 유로는 상기 모터(140) 및 상기 제어기(150)를 냉각시키도록 제어기(150)의 상부 및 하부에 각각 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 한 실시예에 따라 냉각 유닛(130)은 모터(140)를 냉각시킴과 동시에, 제어기(150)를 상부와 하부에서 제어기(150)를 냉각시킬 수 있다.
냉각 유닛(130)은 본 발명의 한 실시예에 따라 냉각수 유입구(132), 냉각수 유출구(134) 및 제1 냉각수 유로(136)를 포함한다.
냉각수 유입구(132)는 상기 모터 하우징(110)의 일측에 형성되고, 외부의 냉각수가 유입된다. 그리고, 냉각수 유출구(134)는 상기 모터 하우징(110)의 타측에 형성되고, 제1 냉각수 유로(136)를 통과한 냉각수를 외부로 유출시킨다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 EGR 액추에이터와 EGR 밸브 사이에 배치되는 연결 브라켓을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 연결 브라켓(200)은 EGR 액추에이터(100)와 EGR 밸브(20) 사이에 배치되고, 복수의 장착홀들(204a 내지 204f)을 통해 EGR 액추에이터(100)와 EGR 밸브(20)를 연결한다.
연결 브라켓(200)은 냉각수가 유입되는 제2 냉각수 유입구(210), 상기 냉각수를 통과시켜 연결 브라켓을 냉각시키는 제2 냉각수 유로(230), 및 상기 제2 냉각수 유입구(210)로 유입되어 상기 제2 냉각수 유로(230)를 통과한 냉각수가 유출되는 제2 냉각수 유출구(220)을 포함한다.
제2 냉각수 유입구(210)는 냉각수 공급 라인(310)로부터 냉각수를 공급받아 제2 냉각수 유로(230)에 제공한다. 제2 냉각수 유출구(220)는 제2 냉각수 유로(230)를 통과한 냉각수를 냉각수 배출 라인(320)으로 배출시킨다.
따라서, 연결 브라켓(200)은 EGR 밸브(20)의 열을 차단함과 동시에, EGR 액추에이터(100)의 기어 하우징(120)과 인접하여 배치된 제2 냉각수 유로(230)를 통해 기어 하우징(120)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
또한 이러한, 냉각수 유로들(136, 230)은 상하 또는 좌우 방향으로 굴곡을 가지는 웨이브 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 냉각수 유로들(136, 230)은 본 발명의 한 실시예에 따라 물결 모양으로 형성될 수 있다. 따라서, 물결 모양으로 형성된 제1 냉각수 유로(136)가 모터(140)를 둘러쌈으로써, 냉각수의 열전달 효율을 향상시키고, 모터를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터 냉각 장치는 EGR 액추에이터와 EGR 밸브 사이에 수냉식의 연결 브라켓을 배치하고, 연결 브라켓에 냉각수를 공급함으로써, EGR 밸브의 열을 차단하고 EGR 액추에이터의 기어 하우징을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터 냉각 장치는 모터와 제어기가 일체로 형성된 EGR 액추에이터에서 모터와 제어기 사이 및 제어기의 주변에 냉각 유닛을 배치함으로써, 모터의 냉각 효율을 향상시키고 모터의 발열로 인한 제어기의 열해를 방지할 수 있는 환경을 제공한다.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 EGR 액추에이터 냉각 장치는 EGR 액추에이터 냉각 장치의 구조를 최적화하여 액추에이터의 중량 및 사이즈를 축소시킬 수 있는 환경을 제공한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 배기 가스 재순환량을 조절하는 EGR 밸브,
    모터와 제어기를 포함하며, 상기 모터를 선택적으로 작동시켜 상기 EGR 밸브의 개폐를 제어하는 EGR 액추에이터, 그리고
    상기 EGR 밸브와 상기 EGR 액추에이터 사이에 배치되어 상기 EGR 밸브와 상기 EGR 액추에이터를 연결하며, 상기 EGR 밸브의 열을 차단하는 연결 브라켓
    를 포함하는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 EGR 액추에어터는,
    상기 제어기의 상부 또는 하부에 형성되며, 냉각수를 통과시켜 상기 모터 및 상기 제어기를 냉각시키는 제1 냉각수 유로
    를 포함하는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 연결 브라켓은,
    상기 냉각수를 통과시켜 상기 연결 브라켓을 냉각시키는 제2 냉각수 유로
    를 포함하는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 냉각수 유로 또는 상기 제2 냉각수 유로는,
    상하 또는 좌우 방향으로 굴곡을 가지도록 형성되는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 EGR 액추에어터는,
    냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입구, 그리고
    상기 제1 냉각수 유입구로 유입되어 상기 제1 냉각수 유로를 통과한 냉각수가 유출되는 제1 냉각수 유출구
    를 더 포함하는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 연결 브라켓은,
    냉각수가 유입되는 제2 냉각수 유입구, 그리고
    상기 제2 냉각수 유입구로 유입되어 상기 제2 냉각수 유로를 통과한 냉각수가 유출되는 제2 냉각수 유출구
    를 더 포함하는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 EGR 액추에이터 및 상기 연결 브라켓으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인, 그리고
    상기 EGR 액추에이터 및 상기 연결 브라켓으로 공급된 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출 라인
    을 더 포함하는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 냉각수 공급 라인은,
    상기 제1 냉각수 유입구 및 상기 제2 냉각수 유입구와 연결되고, 상기 제1 냉각수 유입구 및 상기 제2 냉각수 유입구로 냉각수를 공급하고,
    상기 냉각수 배출 라인은,
    상기 제1 냉각수 유출구 및 상기 제2 냉각수 유출구와 연결되고, 상기 제1 냉각수 유출구 및 상기 제2 냉각수 유출구로부터 유출된 냉각수를 배출시키는 EGR 액추에이터 냉각 장치.
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Title
일본 공표특허공보 특표2012-524212호(2012.10.11.) 1부. *

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