KR20190079220A - 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 egr 밸브 - Google Patents

난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 egr 밸브 Download PDF

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KR20190079220A
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김창연
김현진
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Abstract

본 발명은 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR(Exhaust-Gas Recirculation) 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EGR 밸브 출구 측에 다양한 유형의 가이드 베인을 구비함으로써, EGR 밸브 출구를 지나는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 카본적층을 방지하는 것이 가능한 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브에 관한 것이다.

Description

난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브 {EGR valve with guide vane for turbulent flow reduction}
본 발명은 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR(Exhaust-Gas Recirculation) 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EGR 밸브 출구 측에 다양한 유형의 가이드 베인을 구비함으로써, EGR 밸브 출구를 지나는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 카본적층을 방지하는 것이 가능한 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브에 관한 것이다.
엔진에서 배출된 배기가스의 일부를 흡기계로 환류시켜 엔진 실린더 내부 연소가스 온도를 떨어뜨림으로써 NOx의 생성이 억제되도록 하는 시스템을 이른바 배기가스 재순환장치(EGR)라고 한다.
일반적으로, 배기가스를 재순환(EGR)시켜 연소시킴으로써 배기가스 중의 유해물질(NOx)을 저감시키기 위해 배기가스 재순환관이 설치되고, 그 배기가스 재순환관에는 EGR가스의 양을 조절하기 위한 EGR 밸브가 설치되며, 엔진으로 공급되는 상기 EGR가스를 냉각해주기 위해 EGR쿨러가 구비된다.
하지만, 상기 흡기관의 배기가스 재순환관 연결지점으로부터 엔진의 흡기매니폴드까지의 곡관구조에 따라 EGR 밸브 출구에서부터 생성된 난류를 제어하기가 용이하지 않고, 이러한 난류에 의해 EGR 밸브 출구 측에 카본이 적층되고, 적층된 카본으로 인해 밸브의 개폐가 완벽히 제어되지 않는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2016-0066067
본 발명은 상기 EGR 밸브 출구측의 곡관구조에 따라 EGR 밸브 출구에서부터 생성된 난류를 제어하기가 용이하지 않고, 이러한 난류에 의해 EGR 밸브 출구 측에 카본이 적층되고, 적층된 카본으로 인해 밸브의 개폐가 완벽히 제어되지 않는 문제점을 해결하기 위해, 이와 같은 EGR 밸브 출구 측에 다양한 유형의 가이드 베인을 구비한 구조를 제공할 수 있다.
상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스 중 일부를 재순환시키도록 배기라인과 연결되어 형성되는 EGR 하우징, 상기 EGR 하우징 내부에 삽입되어 개구의 개도량을 제어하는 버터플라이 밸브 및 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지나는 유로 내측면에 형성되는 적어도 하나 이상의 가이드 베인을 포함하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브가 제공될 수 있다.
이 경우, 상기 가이드 베인은 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로 내측면에 유로 진행방향으로 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 플레이트 구조의 가이드 베인일 수 있으며, 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 곡관유로 내측면에, 적어도 하나 이상의 굴곡부를 포함하면서 곡관유로 진행방향을 따라 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 것이 가능하다.
또한, 상기 가이드 베인은 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로 내측면에 유로 진행방향으로 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 종단면이 삼각형상을 가지는 플레이트 구조일 수 있으며, 추가적으로, 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 곡관유로 내측면에, 적어도 하나 이상의 굴곡부를 포함하면서 곡관유로 진행방향을 따라 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 위에서 바라본 형상이 삼각형상을 가지는 플레이트 구조의 가이드 베인구성이 구비될 수 있다.
이에 더하여, 상기 가이드 베인은 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로를 양분하는 플레이트 구조를 가지되, 상기 가이드 베인은 상기 버터플라이 밸브의 플립구동에 간섭이 없도록 형성된 가공부를 포함하거나, 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로를 분할하는 크로스 구조를 가지는 것이 가능하다.
본 발명은 EGR 밸브 출구 측에 다양한 유형의 가이드 베인을 구비한 구조를 제공함으로써, 상기 EGR 밸브 출구측의 곡관구조에 따라 EGR 밸브 출구에서부터 생성된 난류를 제어하기가 용이하지 않고, 이러한 난류에 의해 EGR 밸브 출구 측에 카본이 적층되고, 적층된 카본으로 인해 밸브의 개폐가 완벽히 제어되지 않는 문제점을 해결하고, EGR 밸브 출구를 지나는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 카본적층을 방지가능한 장점이 존재한다.
도 1은 종래기술에 따른 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 단면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 양측 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 단면도(b)이다.
도 2는 종래기술에 따른 곡관에 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 단면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 곡관에 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 단면도(b)이다.
도 3은 종래기술에 따른 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 후면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 후면도(b)이다.
도 4는 종래기술에 따른 곡관에 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 종단면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 곡관에 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 종단면도(b)이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공부가 형성된 플레이트 형상의 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 크로스 형태의 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 후면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "부", "유닛", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
엔진에서 배출된 배기가스의 일부를 흡기계로 환류시켜 엔진 실린더 내부 연소가스 온도를 떨어뜨림으로써 NOx의 생성이 억제되도록 하는 시스템을 이른바 배기가스 재순환장치(EGR)라고 한다.
배기가스 속의 CO2, H2O 등과 같은 불환성 가스가 실린더 내로 유입되는 흡기의 일부와 치환되어 혼입됨으로써, 혼합기의 열용량이 증대되어 실린더 내 연소가스의 온도상승을 억제하며 또한 공기과잉율을 낮추어 열적 NOx의 생성을 억제함으로서 전체 NOx의 발생량이 줄어들게 되는 것이다.
일반적으로, 배기가스를 재순환(EGR)시켜 연소시킴으로써 배기가스 중의 유해물질(NOx)을 저감시키기 위해 배기가스 재순환관이 설치되고, 그 배기가스 재순환관에는 EGR가스의 양을 조절하기 위한 EGR 밸브가 설치되며, 엔진으로 공급되는 상기 EGR가스를 냉각해주기 위해 EGR쿨러가 구비된다..
하지만, 상기 흡기관의 배기가스 재순환관 연결지점으로부터 엔진의 흡기매니폴드까지의 곡관구조에 따라 EGR 밸브 출구에서부터 생성된 난류를 제어하기가 용이하지 않고, 이러한 난류에 의해 EGR 밸브 출구 측에 카본이 적층되고, 적층된 카본으로 인해 밸브의 개폐가 완벽히 제어되지 않는 문제점이 있었다.
이하에서는, 각 도면을 참조하여 보다 상세한 본 발명의 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 단면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 양측 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 단면도(b)이다.
도 1을 참고하면, 종래기술에 따라 EGR 밸브 출구 내측에 아무런 추가구성이 존재하지 않는 EGR 밸브(a)를 확인할 수 있다.
이에 비하여, 본 발명의 일 실시예의 구성에 따른 양측 가이드 베인(300)이 형성된 EGR 밸브 출구 구성(b)은 엔진에서 배출되는 배기가스 중 일부를 재순환시키도록 배기라인과 연결되어 형성되는 EGR 하우징(100), 상기 EGR 하우징(100) 내부에 삽입되어 개구의 개도량을 제어하는 버터플라이 밸브(200) 및 상기 버터플라이 밸브(200)를 통과하여 배출되는 배기가스가 지나는 유로 내측면에 형성되는 적어도 하나 이상의 가이드 베인(300)을 포함하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브 구성을 확인하는 것이 가능하다.
상기 가이드 베인은 직선형 구조를 가지는 EGR 밸브 출구를 따라 유동하는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 EGR 밸브 출구측 카본적층을 방지가능한 효과가 존재한다.
도 2는 종래기술에 따른 곡관에 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 단면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 곡관에 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 단면도(b)이다.
도 2에 따르면, 종래기술에 따라 곡관형상의 EGR 밸브 출구 내측에 아무런 추가구성이 존재하지 않는 EGR 밸브(a)를 확인할 수 있다.
이에 비하여, 본 발명의 일 실시예의 구성에 따른 곡관 형상의 EGR 밸브 출구 내측에 가이드 베인(300)이 형성된 EGR 밸브 출구 구성(b)을 확인하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가이드 베인(300)은 상기 버터플라이 밸브(200)를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로 내측면에 유로 진행방향으로 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 플레이트 구조의 가이드 베인(300)일 수 있으며, 상기 버터플라이 밸브(200)를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 곡관유로 내측면에, 적어도 하나 이상의 굴곡부를 포함하면서 곡관유로 진행방향을 따라 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 것이 가능하다.
마찬가지로, 상기 가이드 베인은 직선형 구조를 가지는 EGR 밸브 출구를 따라 유동하는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 EGR 밸브 출구측 카본적층을 방지가능한 효과가 존재한다.
도 3은 종래기술에 따른 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 후면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 후면도(b)이다.
또한, 도 4는 종래기술에 따른 곡관에 가이드 베인이 부존재하는 EGR 밸브 출구 종단면도(a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 곡관에 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 종단면도(b)이다.
도 3 및 도 4에 따르면, 종래기술에 따라 직선형 또는 곡관형 EGR 밸브 출구 내측에 아무런 추가구성이 존재하지 않는 EGR 밸브(a)를 확인할 수 있다.
이에 비하여, 본 발명의 일 실시예의 구성에 따른 직선 또는 곡관 형상의 EGR 밸브 출구 내측에 가이드 베인(300)이 형성된 EGR 밸브 출구 후면도(b)를 확인하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가이드 베인(300)은 상기 버터플라이 밸브(200)를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로 내측면에 유로 진행방향으로 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 종단면이 삼각형상을 가지는 플레이트 구조일 수 있으며, 추가적으로, 상기 버터플라이 밸브(200)를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 곡관유로 내측면에, 적어도 하나 이상의 굴곡부를 포함하면서 곡관유로 진행방향을 따라 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 위에서 바라본 형상이 삼각형상을 가지는 플레이트 구조의 가이드 베인(300)구성이 구비될 수 있다.
상기 가이드 베인은 직선형 또는 곡관구조를 가지는 EGR 밸브(100, 하우징) 출구를 따라 유동하는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 EGR 밸브 출구측 카본적층을 방지가능한 효과가 존재한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공부가 형성된 플레이트 형상의 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 단면도이다.
도 5에 따르면, 본 발명의 일 실시예의 구성에 따른 직선 형상의 EGR 밸브 출구 내측에 가이드 베인(300)이 형성된 EGR 밸브 출구(b)를 확인하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이에 더하여, 상기 가이드 베인(300)은 상기 버터플라이 밸브(200)를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로를 양분하는 플레이트 구조를 가지되, 상기 가이드 베인(300)은 상기 버터플라이 밸브(200)의 플립구동에 간섭이 없도록 형성된 가공부를 포함하는 구성이 구비될 수 있다.
상기 가공부는 상기 버터플라이 밸브(200)의 형상대로 절개가공되는 것이 바람직하며, 상기의 가공에 따라 상기 버터플라이 밸브(200)의 구동에 상기 가이드 베인(300)의 설치가 방해되지 않으며 구비되는 것이 가능하다.
상기 가공부가 형성된 가이드 베인(300)은 직선형 구조를 가지는 EGR 밸브(100, 하우징) 출구를 따라 유동하는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 EGR 밸브 출구측 카본적층을 방지가능한 효과가 존재한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 크로스 형태의 가이드 베인이 형성된 EGR 밸브 출구 후면도이다.
도 6에 따르면, 본 발명의 일 실시예의 구성에 따른 EGR 밸브 출구 내측에 크로스 형태의 가이드 베인(300)이 형성된 EGR 밸브 출구(b)를 확인하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이에 더하여, 상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로를 분할하는 크로스 구조를 가지는 가이드 베인(300) 구성이 구비될 수 있다.
상기 크로스 형태의 가이드 베인(300)구성이 형성된 EGR 밸브는 직선형 구조를 가지는 EGR 밸브(100, 하우징) 출구를 따라 유동하는 배기가스의 난류 유동을 저감하여 최대유량을 증가시키고 EGR 밸브 출구측 카본적층을 방지가능한 효과가 존재한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : EGR 하우징
200 : 버터플라이 밸브
300 : 가이드 베인

Claims (7)

  1. 엔진에서 배출되는 배기가스 중 일부를 재순환시키도록 배기라인과 연결되어 형성되는 EGR 하우징;
    상기 EGR 하우징 내부에 삽입되어 개구의 개도량을 제어하는 버터플라이 밸브; 및
    상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지나는 유로 내측면에 형성되는 적어도 하나 이상의 가이드 베인;
    을 포함하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은,
    상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로 내측면에 유로 진행방향으로 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 플레이트 구조의 가이드 베인인 것을 특징으로 하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은,
    상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 곡관유로 내측면에, 적어도 하나 이상의 굴곡부를 포함하면서 곡관유로 진행방향을 따라 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 플레이트 구조의 가이드 베인인 것을 특징으로 하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은,
    상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로 내측면에 유로 진행방향으로 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 종단면이 삼각형상을 가지는 플레이트 구조의 가이드 베인인 것을 특징으로 하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은,
    상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 곡관유로 내측면에, 적어도 하나 이상의 굴곡부를 포함하면서 곡관유로 진행방향을 따라 소정 길이 연장되어 마주보고 형성되는 위에서 바라본 형상이 삼각형상을 가지는 플레이트 구조의 가이드 베인인 것을 특징으로 하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은,
    상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로를 양분하는 플레이트 구조를 가지되, 상기 가이드 베인은 상기 버터플라이 밸브의 플립구동에 간섭이 없도록 형성된 가공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은,
    상기 버터플라이 밸브를 통과하여 배출되는 배기가스가 지가는 유로를 분할하는 크로스 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 난류 유동 저감을 위한 가이드 베인을 포함하는 EGR 밸브
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