KR100990406B1 - Exhaust gas recirculation apparatus for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관용 배기가스 재순환장치에 관한 것으로서, 바이패스 통로와 EGR 통로가 단일개의 구동밸브에 의해 번갈아서 개방 또는 폐쇄되는 비례 제어가 가능하도록 하기 위하여 구동모터에서 발생하는 구동력을 랙,피니언기어를 매개로 플런저와, 상기 플런저의 단부에 고정된 구동밸브에 전달하여 그 구동밸브가 승하강 동작하면서 선택적으로 각각의 통로를 개폐하도록 함으로써, 단일개의 밸브를 이용하여 바이패스 밸브 및 EGR 밸브 기능을 동시에 구현할 수 있는 고압 방식에 적합한 내연기관용 배기가스 재순환장치에 관한 것이다. The present invention relates to an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, and in order to enable a proportional control in which the bypass passage and the EGR passage are alternately opened or closed by a single drive valve, a driving force generated from the drive motor is applied to a rack and a pinion gear. By passing to the plunger and the drive valve fixed to the end of the plunger, the drive valve is moved up and down selectively opening and closing each passage, by using a single valve to simultaneously operate the bypass valve and EGR valve function The present invention relates to an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine suitable for a high pressure type that can be realized.

내연기관, 배기가스 재순환장치, 구동부, 연결링크부, 밸브부 Internal combustion engine, exhaust gas recirculation device, driving part, connecting link part, valve part

Description

내연기관용 배기가스 재순환장치{Exhaust gas recirculation apparatus for internal combustion engine}Exhaust gas recirculation apparatus for internal combustion engine

본 발명은 내연기관용 배기가스 재순환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이패스 통로와 EGR 통로가 단일개의 구동원과 구동밸브를 통해 동시에 개방 또는 폐쇄되는 비례 제어가 가능한 내연기관용 배기가스 재순환장치에 관한 것이다. The present invention relates to an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, and more particularly, to an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine capable of proportional control in which a bypass passage and an EGR passage are simultaneously opened or closed through a single drive source and a drive valve. .

일반적으로, 자동차의 배기계는 엔진의 연소실에서 연소된 배기가스를 외부로 배출시키기 위해, 배기 매니폴드, 배기 파이프, 촉매 컨버터 및 사일런서(silencer)를 구비하여 이루어진다.In general, an exhaust system of an automobile includes an exhaust manifold, an exhaust pipe, a catalytic converter, and a silencer to exhaust the exhaust gas combusted in a combustion chamber of an engine to the outside.

이러한 배기계에 있어서, 연소실에서 배출되는 배기가스는 인체에 무해한 수증기(H2O), 질소(N2), 탄산가스(CO2) 등도 있으나, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 유독성 물질도 포함되어 있다.In such an exhaust system, the exhaust gas discharged from the combustion chamber includes water vapor (H 2 O), nitrogen (N 2), carbon dioxide (CO 2), and the like, which are harmless to humans, but carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). Toxic substances are also included.

여기서, 유독성 물질인 상기 질소산화물을 줄이기 위한 것으로, 종래에는 자 동차의 흡기계로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소시 온도를 낮추어주는 배기가스 재순환장치(EGR:Exhaust Gas Recirculation, 이하 EGR 장치로 칭함)가 공지되어 있다.Here, in order to reduce the nitrogen oxide, which is a toxic substance, conventionally, an exhaust gas recirculation device (EGR: Exhaust Gas Recirculation, hereinafter referred to as an EGR device) which lowers a temperature during combustion by recirculating a part of the exhaust gas through an intake system of a vehicle Is known.

즉, 이러한 내연기관용 EGR 장치는 배기가스의 일부를 흡기계로 재순환시켜 연소실로 재유입시킴으로써, 궁극적으로는 높은 연소온도에서 증가하는 질소산화물의 발생을 억제하기 위한 것이다.In other words, such an EGR apparatus for internal combustion engines is intended to suppress the generation of nitrogen oxides that ultimately increase at high combustion temperatures by recycling a part of the exhaust gas into the intake system and reflowing it into the combustion chamber.

엔진의 연소실 내에는 커넥팅 로드와 연결된 피스톤이 내장되어 있고, 흡기밸브의 개방에 따라 유입되는 공기가 연료와 함께 혼합되어 연소된 후 배기밸브의 개방에 따라 배기 매니폴드로 배출된다.A piston connected to the connecting rod is built in the combustion chamber of the engine, and the air introduced by the opening of the intake valve is mixed with the fuel to be burned and then discharged to the exhaust manifold according to the opening of the exhaust valve.

이때, 상기 EGR 장치에 의하면, 배기 매니폴드로 배출된 배기가스의 일부가 EGR 밸브의 개방에 따라 EGR 라인을 통해 흡기 매니폴드로 재순환되는 한편, 나머지 배기가스는 배기파이프 쪽으로 배출된다.At this time, according to the EGR apparatus, part of the exhaust gas discharged to the exhaust manifold is recycled to the intake manifold through the EGR line as the EGR valve is opened, while the remaining exhaust gas is discharged to the exhaust pipe.

이와 같이, 배기가스의 일부가 재순환되어 연소실에 재유입되면 연료 및 공기와 함께 혼합된 후 재연소됨은 당연할 것이며, 이로써 새 혼합기의 충전율이 낮아져 산소의 농도가 감소됨과 동시에, 질수산화물을 희석시킬 수 있는 이산화탄소가 증가되어, 최대 연소온도가 낮게 형성되고, 결국 질소산화물의 발생도 억제될 수 있는 것이다.As such, when a part of the exhaust gas is recycled and re-introduced into the combustion chamber, it is natural to mix with the fuel and air and then reburn it, thereby lowering the filling rate of the new mixer, thereby reducing the concentration of oxygen and diluting nitric oxide. The amount of carbon dioxide that can be increased, the maximum combustion temperature is formed to be low, and eventually the generation of nitrogen oxides can be suppressed.

그런데, 종래의 EGR 장치는 바이패스 밸브 및 EGR밸브가 각각 별도로 장착되어 있어 레이 아웃 및 중량 측면에서 불리한 문제점이 있다. However, the conventional EGR device has a disadvantage in terms of layout and weight because the bypass valve and the EGR valve are separately mounted.

한편, 종래의 EGR 장치는 EGR밸브가 사용되지 않아야 하는 구간에서 상기 EGR 밸브가 개방 작동하는 경우가 자주 발생하여 출력 부족 또는 엔진 시동이 오프되는 문제점이 있다. On the other hand, the conventional EGR device has a problem that the EGR valve is often open operation in the section in which the EGR valve is not to be used, the lack of output or the engine starting off.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 바이패스 통로와 EGR 통로가 단일개의 구동밸브에 의해 개방 또는 폐쇄되는 비례 제어가 가능하도록 하기 위하여 구동모터에서 발생하는 구동력을 랙,피니언기어를 매개로 플런저와, 상기 플런저의 단부에 고정된 구동밸브에 전달하여 그 구동밸브가 승하강 동작하면서 선택적으로 각각의 통로를 개폐하도록 함으로써, 단일개의 밸브를 통해 바이패스 밸브 및 EGR 밸브 기능을 동시에 구현할 수 있는 내연기관용 배기가스 재순환장치를 제공하고자 한다. Therefore, the present invention is invented to solve the above problems, the drive force generated in the drive motor in order to enable the proportional control that the bypass passage and the EGR passage is opened or closed by a single drive valve, rack, Bypassing the plunger and the drive valve fixed to the end of the plunger via the pinion gear, the drive valve can be opened and lowered selectively to open and close the respective passages, thereby bypass valve and EGR valve function through a single valve To provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that can be implemented at the same time.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동력원인 구동모터(11) 및 상기 구동모터(11)의 회전력을 각각의 기어에 전달하는 기어트레인(12)을 포함하는 구동부(10)와; 상기 구동부(10)와 밸브부(30) 사이에서 상기 구동부(10)의 동력을 전달하는 연결링크부(20)와; 상기 연결링크부(20)의 구동을 통해 바이패스 가스와 EGR 가스가 각각 유동하는 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)를 선택적으로 제어하는 밸브부(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a drive unit (10) including a drive motor (11) as a power source and a gear train (12) for transmitting the rotational force of the drive motor (11) to each gear; A connection link unit 20 for transmitting power of the driving unit 10 between the driving unit 10 and the valve unit 30; It characterized in that it comprises a valve unit 30 for selectively controlling the bypass passage 42 and the EGR passage 43 through which the bypass gas and the EGR gas flows through the driving of the connection link unit 20, respectively. do.

바람직한 실시예로서, 상기 구동부(10)는 상기 구동모터(11)의 모터축(11a)에 탄성 결합되어 밸브부(30)의 구동밸브(31)가 EGR 장치의 초기 차단 상태를 유지할 수 있도록 상기 모터축(11a)에 탄성 복원력을 부여하는 제1복원 스프링(14)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the drive unit 10 is elastically coupled to the motor shaft 11a of the drive motor 11 so that the drive valve 31 of the valve unit 30 can maintain the initial shut-off state of the EGR device. It characterized in that it further comprises a first restoring spring 14 for imparting an elastic restoring force to the motor shaft (11a).

상기 연결링크부(20)는 발생되는 고온의 배기가스로부터 구동부(10)를 보호하기 위하여 상기 구동부(10)와 밸브부(30)가 일정 간격 이격된 상태로 연계 작동 가능하도록 상기 모터축(11a)에 축고정된 피니언 기어(13)에 치합되어 그 피니언 기어(13)의 회전 운동을 상하 직선운동으로 전환시키는 랙기어(21)와, 상기 랙기어(21)에 일체로 고정되어 랙기어(21)와 함께 상하 직선운동을 하는 일정한 길이를 갖는 플런저(22)로 구성된 것을 특징으로 한다.The connection link unit 20 is the motor shaft (11a) to enable the drive unit 10 and the valve unit 30 in a state spaced apart at regular intervals in order to protect the drive unit 10 from the generated high-temperature exhaust gas Rack gear 21 is engaged with the pinion gear (13) fixed to the shaft and converts the rotational movement of the pinion gear 13 into a vertical linear motion, and the rack gear 21 is fixed integrally to the rack gear (21) 21) and a plunger 22 having a predetermined length to perform a vertical movement.

상기 밸브부(30)는 플런저(22)의 단부에 형성된 슬롯(22a)에, 그 내측면의 돌출부(32a)가 상호 마주보도록 장착된 단면이 'ㄷ'자 형상으로 이루어진 한 쌍의 밸브 시트(32)와, 상기 밸브 시트(32)의 내측면에 형성된 스프링 장착돌기(32b)에 그 양단부가 고정되어 밸브 시트(32)의 좌우방향으로 탄성력을 부여하는 압축 스프링(33)으로 구성된 구동밸브(31)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The valve portion 30 has a pair of valve seats each having a 'c' shape in cross section mounted on the slot 22a formed at the end of the plunger 22 so that the protrusions 32a on the inner side thereof face each other. 32 and a driving valve composed of a compression spring 33 having both ends fixed to a spring mounting protrusion 32b formed on an inner surface of the valve seat 32 to impart an elastic force in the left and right directions of the valve seat 32. 31) characterized in that it comprises a.

그리고, 상기 구동밸브(31)의 위치를 감지하여 그 구동밸브(31)의 정확한 위치 제어를 수행 가능하도록 마그네틱(51)의 높이에 따라 변화하는 전압값을 검출하여 구동모터(11)의 회전 각도를 감지하는 홀센서(50)가 장착된 것을 특징으로 한다.In addition, the rotation angle of the driving motor 11 is detected by detecting a position of the driving valve 31 and detecting a voltage value that changes according to the height of the magnetic 51 so as to perform accurate position control of the driving valve 31. Hall sensor 50 for detecting the is characterized in that it is mounted.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치에 의하면, 바이패스 밸브와 EGR밸브가 단일개의 몸체 및 구동원으로 비례 제어된다. As described above, according to the exhaust gas recirculation apparatus for the internal combustion engine according to the present invention, the bypass valve and the EGR valve are proportionally controlled by a single body and a drive source.

엔진의 냉시동 운전조건 또는 배기가스 온도가 낮은 영역에서 EGR 쿨러를 바이패스시켜 흡기 매니폴더로 재순환함으로써, 최적의 연소 조건을 빠른 시간 안에 도달되도록 하여 엔진 효율 상승을 통한 연비의 개선을 도모할 수 있다. By bypassing the EGR cooler and recirculating it to the intake manifold in cold start-up operating conditions or in low exhaust gas temperatures, it is possible to improve fuel efficiency by increasing engine efficiency by ensuring optimum combustion conditions are reached quickly. have.

또한, 종래 2개의 밸브를 하나로 줄여 원가 절감 및 경량화, 그리고 레이아웃의 축소를 도모할 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to reduce the cost and weight, and to reduce the layout by reducing two conventional valves to one.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치를 나타내는 단면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치의 밸브부를 나타내는 사시도 및 단면도이며, 도 4는 도 1의 'A-A'선 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, Figures 2 and 3 are a perspective view and a cross-sectional view showing a valve portion of the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, Figure 4 is 'A-A' line cross section.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 동력원인 구동모터(11) 및 상기 구동모터(11)의 회전력을 전달하는 기어트레인(12)을 포함하는 구동부(10)와, 상기 구동부(10)와 밸브부(30) 사이에서 상기 구동부(10)의 동력을 전달하는 연결링크부(20)와, 상기 연결링크부(20)의 구동을 통해 바이패스 가스와 EGR 가스가 유동하는 통로(42,43)를 선택적으로 제어하는 밸브부(30)를 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the driving unit 10 includes a driving motor 11, which is a power source, and a gear train 12 transmitting a rotational force of the driving motor 11, and the driving unit 10. Connecting link portion 20 for transmitting the power of the drive unit 10 between the valve portion 30 and passages 42 and 43 through which the bypass gas and the EGR gas flow through the driving of the connecting link portion 20. ) Is configured to include a valve unit 30 for selectively controlling.

상기 구동부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 동력원인 구동모터(11)와, 상기 구동모터(11)의 구동력을 각각의 기어에 전달하면서 증대시키며, 피니언 기어(13)에 전달하는 기어트레인(12)과, 상기 구동모터(11)의 모터축(11a)에 탄성 결 합되어 밸브부(30)의 구동밸브(31)가 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)를 둘 다 차단하는 EGR 장치의 초기 차단 상태(limp home)를 유지할 수 있도록 상기 모터축(11a)에 탄성 복원력을 부여하는 토션 스프링인 제1복원 스프링(14)을 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the driving unit 10 increases and transmits the driving force of the driving motor 11 and the driving motor 11 to the respective gears, and transmits the driving force to the pinion gear 13 as shown in FIG. 1. It is elastically coupled to the train 12 and the motor shaft 11a of the drive motor 11 so that the drive valve 31 of the valve portion 30 both bypass circuit 42 and the EGR passage 43. It comprises a first restoring spring (14) which is a torsion spring for imparting an elastic restoring force to the motor shaft (11a) to maintain the initial limp home of the blocking EGR device.

상기 연결링크부(20)는 상기 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)에서 발생되는 고온의 배기가스로부터 구동모터(11) 및 기어트레인(12)을 보호하기 위하여 이를 포함하는 구동부(10)와 밸브부(30)가 일정 간격 이격된 상태로 연계 작동 가능토록 하는 바, 상기 모터축(11a)에 축고정된 피니언 기어(13)에 치합되어 그 피니언 기어(13)의 회전 운동을 상하 직선운동으로 전환시키는 랙기어(21)와, 상기 랙기어(21)에 일체로 고정되어 그 랙기어(21)와 함께 통로를 상하 직선운동을 하는 일정한 길이를 갖는 플런저(22)로 구성되어 있다.The connecting link unit 20 includes a drive unit 10 including the same to protect the driving motor 11 and the gear train 12 from the high-temperature exhaust gas generated in the bypass passage 42 and the EGR passage 43. ) And the valve unit 30 are coupled to each other so as to be able to operate in a predetermined spaced apart state, and are engaged with the pinion gear 13 fixed to the motor shaft 11a to vertically rotate the pinion gear 13. And a plunger 22 having a fixed length, which is fixed integrally with the rack gear 21 and linearly moves the passage together with the rack gear 21 to convert the linear motion into a linear motion. .

그리고, 상기 연결링크부(20)는 랙기어(21)의 하단 플랜지면과 플런저(22)가 작동하는 통로 외측면 사이에 탄성 결합되어 구동밸브(31)가 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)를 모두 차단하는 EGR 장치의 초기 차단 상태(limp home)를 유지할 수 있도록 상기 연결링크부(20)에 탄성 복원력을 부여하는 제2복원 스프링(24)을 더 포함하여 구성되어 있다.In addition, the connection link unit 20 is elastically coupled between the lower flange surface of the rack gear 21 and the outer surface of the passage where the plunger 22 operates so that the drive valve 31 is the bypass passage 42 and the EGR passage. It further comprises a second restoring spring (24) for imparting elastic restoring force to the connecting link portion 20 to maintain the initial (limp home) of the EGR device to block all 43.

또한, 일측이 상기 피니언 기어(13)에 치합되는 랙기어(21)의 반대면에는 랙기어(21)의 상하 운동시 좌우 유격을 방지하기 위하여 밀착 지지되면서 자체 회전하는 베어링(23)이 장착되어 있다.In addition, one side is mounted on the opposite surface of the rack gear 21 meshed with the pinion gear 13, the bearing 23 that rotates itself while being closely supported to prevent left and right play during vertical movement of the rack gear 21 is mounted. have.

상기 밸브부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(22)의 단부에 형 성된 슬롯(22a)에, 그 내측면의 돌출부(32a)가 상호 마주보도록 장착된 단면이 'ㄷ'자 형상의 밸브 시트(32)와, 한 쌍의 상기 밸브 시트(32)의 내측면에 형성된 스프링 장착돌기(32b)에 그 양단부가 고정되어 밸브 시트(32)의 좌우방향으로 탄성력을 부여하는 압축 스프링(33)으로 구성된 구동밸브(31)를 포함하게 된다. As shown in FIG. 2, the valve portion 30 has a cross section mounted on the slot 22a formed at the end of the plunger 22 so that the protrusions 32a on the inner side thereof face each other. Both ends of the valve seat 32 and the spring-loaded projection 32b formed on the inner surface of the pair of valve seats 32 are fixed to each other to compress the elastic force in the left and right directions of the valve seat 32. It includes a drive valve 31 composed of a spring (33).

이때, 상기 압축 스프링(32)에 의해 밸브 시트(32)가 좌우 방향으로 밀려 나가게 되는 바, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 시트(32)는 상기 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)에 수직으로 형성되는 동시에, 상기 구동밸브(31)가 작동하는 작동 구간에 단면이 'U'자 형상으로 형성된 밸브 수용홈부(34)에 수용되어 그 좌우 내측면에 일정한 면압을 가하여 그 사이가 실링 처리된다.At this time, the valve seat 32 is pushed out in the horizontal direction by the compression spring 32, as shown in Figure 3, the valve seat 32 is the bypass passage 42 and the EGR passage ( 43 is formed perpendicularly to the valve receiving groove portion 34 formed in a U-shaped cross section in the operating section in which the drive valve 31 operates, and applies a constant surface pressure to the left and right inner surfaces thereof. Is sealed.

이는 상기 밸브 시트(32)가 밸브 수용홈부(34)에 수용되어 그 내측면에 일정 압력으로 밀착될 수 있도록 함으로써, 유입구(41)를 통해 유입되는 배기가스가 밸브 시트(32)를 경유하여 바이패스 통로(42) 또는 EGR 통로(43)로 유동할 경우, 배기가스가 차단 상태에 있는 통로를 통해 누출되지 않고 개방 상태의 통로를 따라 원활하게 유동 가능하도록 하며, 배기 역압에 의해 배기가스가 유입구(41)나 구동부(10)쪽으로 역류되지 않도록 하기 위함이다.This allows the valve seat 32 to be accommodated in the valve receiving groove 34 so as to be in close contact with the inner surface thereof at a predetermined pressure, so that the exhaust gas flowing through the inlet 41 passes through the valve seat 32. When flowing into the passage passage 42 or the EGR passage 43, the exhaust gas does not leak through the passage in the blocked state and can flow smoothly along the open passage, and the exhaust gas flows through the inlet by the exhaust back pressure. This is to prevent backflow toward the 41 or the drive unit 10.

이때, 상기 구동부(10)와, 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)의 최단 거리 비교 시, 상기 바이패스 통로(42)가 EGR 통로(43)에 비해 상기 구동부(10)와 더 근접한 위치에 설치되어 있다. At this time, when comparing the shortest distance between the driving unit 10, the bypass passage 42 and the EGR passage 43, the bypass passage 42 is closer to the driving unit 10 than the EGR passage 43. Installed at the location.

이는 상기 EGR 통로(43)의 온도가 상기 바이패스 통로(42)의 온도보다 상대적으로 더 높기 때문에 열전달 측면에서 불리하므로 상기 구동부(10)에서 가장 먼 위치에 설치됨이 바람직하다. This is disadvantageous in terms of heat transfer because the temperature of the EGR passage 43 is relatively higher than the temperature of the bypass passage 42, so it is preferably installed at the position farthest from the driving unit 10.

또한, 상기 밸브 수용홈부(34)의 하부에는 밸브 시트(32)의 상하 운동시 배기가스의 이물질인 카본, 미립자 등이 퇴적될 수 있는 바, 이러한 퇴적물들이 상기 구동밸브(31)의 작동에 영향을 미치지 않도록 상기 밸브 시트(32)의 작동 공간보다 좌우로 확대된 일정한 공간을 갖는 챔버부(34a)가 구비되어 있다.In addition, carbon, particulates, and the like, which are foreign matters of the exhaust gas may be deposited in the lower portion of the valve accommodating groove 34 during the vertical movement of the valve seat 32. Such deposits affect the operation of the driving valve 31. The chamber portion 34a having a predetermined space enlarged to the left and right than the operating space of the valve seat 32 is provided so as not to affect the gap.

이와 같이 구동밸브(31)가 작동하는 작동구간에 대하여 상기 챔버부(34a)에 퇴적되는 퇴적 물질은 그 챔버부(34a)에 일시적으로 저장되는 동시에, 배기가스의 유동압에 의해 EGR 통로(43)를 따라 배출된다. In this way, the deposition material deposited in the chamber 34a for the operation section in which the drive valve 31 operates is temporarily stored in the chamber 34a, and the EGR passage 43 is caused by the flow pressure of the exhaust gas. Is discharged along).

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 구동밸브(31)는 일반적인 주행 상태에서, 바이패스 통로(42)를 개방하는 동시에 EGR 통로(43)를 차단하여 배기가스를 배기 매니폴드로 유동시키다가 상기 배기 매니폴드로 배출된 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시키도록 하기 위하여 바이패스 통로(42)를 차단하고 EGR 통로(43)를 개방하게 되는데, 이러한 통로(42,43)를 개폐 제어하기 위하여 구동밸브(31)의 위치를 감지하고, 그 감지된 신호를 제어수단에 전달하여 그 구동밸브(31)의 정확한 위치 제어를 수행하게 된다.On the other hand, in the preferred embodiment of the present invention, the drive valve 31 opens the bypass passage 42 and blocks the EGR passage 43 while flowing the exhaust gas to the exhaust manifold in a normal driving state. Shuts off the bypass passage 42 and opens the EGR passage 43 so that a portion of the exhaust gas discharged to the exhaust manifold is recycled to the intake manifold, and the passages 42 and 43 are opened and closed. In order to control the position of the drive valve 31 is sensed, the sensed signal is transmitted to the control means to perform the precise position control of the drive valve 31.

이때, 상기 구동밸브(31)의 구동 위치를 감지하기 위하여 구동부(10)에 위치한 구동모터(11)의 모터축(11a)의 회전 각도를 감지하는 홀센서(50)를 적용한 바, 이때 상기 홀센서(50)가 적용되는 위치는 배기가스 열원으로부터 보호하기 위하여 그 배기가스 열원인 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)와 일정 간격 이격된 위치인 구동부(10)의 기어트레인(12)에 장착하게 된다.In this case, in order to detect the driving position of the drive valve 31, the Hall sensor 50 for detecting the rotation angle of the motor shaft 11a of the drive motor 11 located in the drive unit 10 is applied. The position where the sensor 50 is applied is the gear train 12 of the drive unit 10 at a position spaced apart from the bypass passage 42 and the EGR passage 43, which are the exhaust heat sources, to protect it from the exhaust heat source. Will be mounted on the

상기 홀센서(50)는 마그네틱(51)의 높이에 따라 변화하는 전압값을 검출하는 기능을 하는 바, 상기 마그네틱(51)은 홀센서(50)에 근접하도록 상기 기어트레인(12) 중, 유성기어(12a)의 내접기어 외주연을 따라 호(弧) 형상으로 부착되어 있다. The Hall sensor 50 is a function of detecting a voltage value that changes according to the height of the magnetic 51, the magnetic 51 is a planetary of the gear train 12 so as to be close to the Hall sensor 50 It is attached in the shape of an arc along the outer circumference of the internal gear of the gear 12a.

즉, 상기 홀센서(50)에 대하여 입력신호로 마그네틱(51)의 마그네틱 플럭스(Magnetic Flux)가 입력되면, 출력신호로써 전압이 검출되며, 마그네틱 플럭스 강도가 커질수록 출력전압이 정비례하여 증가하는 경향이 있으므로 마그네틱(51)이 홀센서(50) 측으로 근접할수록 높은 출력 전압값을 나타낼 수 있게 된다.That is, when the magnetic flux of the magnetic 51 is input to the hall sensor 50 as an input signal, a voltage is detected as an output signal, and as the magnetic flux intensity increases, the output voltage tends to increase in direct proportion. Therefore, as the magnetic 51 moves closer to the hall sensor 50 side, a higher output voltage value can be exhibited.

따라서, 상기 구동부(10)에 위치한 구동모터(11)의 회전에 의해 유성기어(12a)의 위치가 가변되면, 각각의 구분되어 있는 구간, 예를 들어 로우(low)구간, 노멀(normal)구간, 하이(high)구간에서는 각각 다른 전압값이 검출될 수 있게 된다.Therefore, when the position of the planetary gear 12a is changed by the rotation of the drive motor 11 located in the drive unit 10, each divided section, for example, a low section, a normal section In the high section, different voltage values can be detected.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치의 작동원리에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation principle of the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention configured as described above is as follows.

첨부한 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치의 작동상태를 나타내는 작동도이다. 5 to 7 are operational diagrams showing an operating state of the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, EGR 장치의 초기 정지상태에서는 상기 구동부(10)의 모터축(11a) 및 연결링크부(20)의 플런저(22)가 제1 및 제2복원 스프링(14,24)에 의해 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)를 모두 차단하는 초기 차단 상태(limp home)를 유지하게 된다. As shown in FIG. 5, in the initial stop state of the EGR device, the plunger 22 of the motor shaft 11a of the driving unit 10 and the connecting link unit 20 is connected to the first and second restoring springs 14 and 24. ) Maintains an initial limp home that blocks both the bypass passage 42 and the EGR passage 43.

이후, 구동부(10)의 구동모터(11)에서 구동되는 회전력은 연결링크부(20)를 매개로 밸브부(30)에 전달되어 그 구동밸브(31)의 작동력으로 전환되는 바, 그 회전 각도는 일정 각도로 설정되어 바이패스 통로(42)와 EGR 통로(43)에 대하여 번갈아 개폐 구동할 수 있도록 되어 있다. Thereafter, the rotational force driven by the driving motor 11 of the driving unit 10 is transmitted to the valve unit 30 via the link link unit 20 and is converted into the operating force of the driving valve 31. Is set at a predetermined angle so that the bypass passage 42 and the EGR passage 43 can be opened and closed alternately.

즉, 자동차 엔진의 구동 시, 엔진의 연소실 내로 유입되는 공기가 연료와 함께 혼합되어 연소된 후 바이패스 통로(42)의 개방을 통해 배기 매니폴드로 배출될 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 구동부(10)의 구동모터(11)를 일정 각도 회전시키면 피니언 기어(13)에 의해 랙기어(21)가 그 회전 각도만큼 하강하게 되고, 이와 함께 작동하는 플런저(22)에 의해 상기 구동밸브(31)는 최하단까지 하강하게 되는데, 이때 EGR 통로(43)는 차단되고, 반면에 바이패스 통로(42)만이 개방되어 그 바이패스 통로(42)를 통해 배기가스가 유동하게 된다. That is, when driving the automobile engine, when the air flowing into the combustion chamber of the engine is mixed with the fuel and combusted and then discharged to the exhaust manifold through the opening of the bypass passage 42, as shown in FIG. When the drive motor 11 of the drive unit 10 is rotated by a predetermined angle, the rack gear 21 is lowered by the rotational angle by the pinion gear 13, and the drive valve ( 31 is lowered to the bottom, whereby the EGR passage 43 is blocked, while only the bypass passage 42 is opened so that the exhaust gas flows through the bypass passage 42.

한편, 상기 배기 매니폴드로 배출된 배기가스의 일부가 밸브부(30)의 작동에 따라 EGR 통로(43)를 통해 흡기 매니폴드로 재순환될 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(22)에 의해 최상단까지 상승하여 상기 EGR 통로(43)는 개방되고, 반면에 바이패스 통로(42)만이 차단되어 그 EGR 통로(43)를 통해 배기가스가 유동하게 된다. On the other hand, when a part of the exhaust gas discharged to the exhaust manifold is recycled to the intake manifold through the EGR passage 43 in accordance with the operation of the valve 30, as shown in Figure 7, the plunger 22 The EGR passage 43 is opened up to the uppermost position by), while only the bypass passage 42 is blocked so that the exhaust gas flows through the EGR passage 43.

다시 말해서, 상기 EGR 통로(43)가 개방될 경우, 동시에 바이패스 통로(42)가 닫히는 구조이거나, 상기 바이패스 통로(42)가 개방될 경우, 동시에 EGR 통로(43)가 닫히는 구조로 형성되는데, 이는 배기가스 유량이 감소 또는 증대되면 반대로 EGR 가스 유량이 증대 또는 감소함을 의미하는 것이다. In other words, when the EGR passage 43 is opened, the bypass passage 42 is closed at the same time, or when the bypass passage 42 is opened, the EGR passage 43 is formed at the same time. This means that if the exhaust gas flow rate is reduced or increased, the EGR gas flow rate is increased or decreased.

따라서, EGR 가스량을 증가시키기 위하여 바이패스 통로(42)를 차단하고, 동시에 EGR 통로(43)를 개방하여 EGR 통로(43)측의 압력 상승 효과를 기대할 수 있게 된다. Therefore, in order to increase the amount of EGR gas, the bypass passage 42 is blocked, and at the same time, the EGR passage 43 is opened so that a pressure increase effect on the EGR passage 43 side can be expected.

이와 같은 기술적 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치는 구동모터(11)를 포함하는 구동부(10)에서 구동력을 발생시킬 경우, 상기 구동력이 연결링크부(20)를 통해 밸브부(30)로 전달되어지되, 상기 연결링크부(20)의 플런저(22) 상에 장착된 구동밸브(31)가 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)를 서로 번갈아 선택적으로 개폐할 수 있도록 한 선형 제어가 가능한 기술로서, 구동부(10)를 열원으로부터 이격시키기 위한 연결링크부(20)를 적용하고, 밸브부(30)의 배기가스에 대한 누출을 최소화하기 위한 밸브 형상의 변경을 구현한 발명이다. In the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention having the above technical configuration, when the driving force is generated in the driving unit 10 including the driving motor 11, the driving force is connected to the valve unit 20 through the connection link unit 20. 30, but the drive valve 31 mounted on the plunger 22 of the connecting link portion 20 to selectively open and close the bypass passage 42 and the EGR passage 43 alternately. As a technology capable of linear control, the connection link unit 20 for separating the drive unit 10 from the heat source is applied, and the valve shape 30 is changed to minimize the leakage of the exhaust gas. Invention.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various modifications may be made and equivalents may be resorted to without departing from the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention;

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치의 밸브부를 나타내는 사시도 및 단면도,2 and 3 are a perspective view and a cross-sectional view showing a valve portion of the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention;

도 4는 도 1의 'A-A'선 단면도,4 is a cross-sectional view taken along the line 'A-A' of FIG.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 내연기관용 배기가스 재순환장치의 작동상태를 나타내는 작동도이다. 5 to 7 is an operation diagram showing an operating state of the exhaust gas recirculation apparatus for the internal combustion engine according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 구동부 11 : 구동모터10: drive unit 11: drive motor

12 : 기어트레인 13 : 피니언 기어12: gear train 13: pinion gear

20 : 연결링크부 21 : 랙기어20: link portion 21: rack gear

22 : 플런저 23 : 베어링22: Plunger 23: Bearing

30 : 밸브부 31 : 구동밸브30: valve portion 31: drive valve

32 : 밸브 시트 33 : 압축 스프링32: valve seat 33: compression spring

34 : 밸브 수용홈부 41 : 유입구34: valve receiving groove 41: inlet

42 : 바이패스 통로 43 : EGR 통로42: bypass passage 43: EGR passage

50 : 홀센서 51 : 마그네틱50: Hall sensor 51: magnetic

Claims (12)

동력원인 구동모터(11) 및 상기 구동모터(11)의 회전력을 각각의 기어에 전달하는 기어트레인(12)을 포함하는 구동부(10)와; A drive unit 10 including a drive motor 11 as a power source and a gear train 12 for transmitting the rotational force of the drive motor 11 to each gear; 상기 구동부(10)와 밸브부(30) 사이에서 상기 구동부(10)의 동력을 전달하는 연결링크부(20)와; A connection link unit 20 for transmitting power of the driving unit 10 between the driving unit 10 and the valve unit 30; 상기 연결링크부(20)의 구동을 통해 바이패스 가스와 재순환 가스가 각각 유동하는 바이패스 통로(42) 및 배기 가스 재순환(ERG) 통로(43)를 선택적으로 제어하는 밸브부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.The valve unit 30 selectively controls the bypass passage 42 and the exhaust gas recirculation (ERG) passage 43 through which the bypass gas and the recirculation gas flow through the driving of the connection link unit 20, respectively. Exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동부(10)는 상기 구동모터(11)의 모터축(11a)에 탄성 결합되어 밸브부(30)의 구동밸브(31)가 EGR 장치의 초기 차단 상태를 유지할 수 있도록 상기 모터축(11a)에 탄성 복원력을 부여하는 제1복원 스프링(14)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.The drive unit 10 is elastically coupled to the motor shaft 11a of the drive motor 11 so that the drive valve 31 of the valve unit 30 can maintain the initial shut-off state of the EGR device. Exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it further comprises a first restoring spring (14) for imparting elastic restoring force. 제1항에 있어서, 상기 연결링크부(20)는,The method of claim 1, wherein the connection link unit 20, 발생되는 고온의 배기가스로부터 구동부(10)를 보호하기 위하여 상기 구동부(10)와 밸브부(30)가 일정 간격 이격된 상태로 연계 작동 가능하도록 상기 구동모터(11)의 모터축(11a)에 축고정된 피니언 기어(13)에 치합되어 피니언 기어(13)의 회전 운동을 상하 직선운동으로 전환시키는 랙기어(21); 및 In order to protect the driving unit 10 from the generated high-temperature exhaust gas, the driving unit 10 and the valve unit 30 are connected to the motor shaft 11a of the driving motor 11 so that the driving unit 10 can be linked and operated in a predetermined interval. A rack gear 21 engaged with the pinion gear 13 fixed to the shaft to convert the rotational motion of the pinion gear 13 into a vertical motion; And 상기 랙기어(21)에 일체로 고정되어 랙기어(21)와 함께 상하 직선운동을 하는 일정한 길이를 갖는 플런저(22)로 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.Exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that composed of a plunger (22) having a fixed length to be fixed to the rack gear (21) integrally with the rack gear (21) up and down linear movement. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 연결링크부(20)는 랙기어(21)의 하단 플랜지면과 플런저(22)가 작동하는 통로 외측면 사이에 탄성 결합되어 구동밸브(31)가 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)를 모두 차단하는 EGR 장치의 초기 차단 상태(limp home)를 유지할 수 있도록 상기 랙기어(21) 및 플런저(22)에 탄성 복원력을 부여하는 제2복원 스프링(24)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.The connecting link portion 20 is elastically coupled between the lower flange surface of the rack gear 21 and the outer surface of the passage where the plunger 22 operates so that the drive valve 31 is the bypass passage 42 and the EGR passage 43. And a second restoring spring (24) for providing elastic restoring force to the rack gear (21) and the plunger (22) to maintain an initial blocking home (limp home) of the EGR device. Exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 랙기어(21)는 상기 피니언 기어(13)에 치합되는 일측의 반대면에 그 랙기어(21)의 상하 운동시 좌우 유격을 방지하기 위하여 밀착 지지되면서 자체 회전하는 베어링(23)이 장착된 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.The rack gear 21 is mounted on the opposite side of one side that is engaged to the pinion gear 13, the bearing 23 is rotated while being closely supported to prevent the left and right play during vertical movement of the rack gear 21 An exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 밸브부(30)는,The valve unit 30, 내측면에 형성된 돌출부(32a)가 플런저(22)의 단부에 형성된 슬롯(22a)과 상호 마주보도록 장착된, 단면이 'ㄷ'자 형상으로 이루어진 한 쌍의 밸브 시트(32); 및A pair of valve seats 32 having a cross-section having a 'c' shape, in which protrusions 32a formed on the inner side thereof are mounted to face each other with slots 22a formed at the ends of the plunger 22; And 상기 밸브 시트(32)의 내측면에 형성된 스프링 장착돌기(32b)에 그 양단부가 고정되어 밸브 시트(32)의 좌우방향으로 탄성력을 부여하는 압축 스프링(33)으로 구성된 구동밸브(31)를 포함하되,Both ends are fixed to the spring mounting protrusion 32b formed on the inner surface of the valve seat 32, and includes a drive valve 31 composed of a compression spring 33 for imparting elastic force in the left and right directions of the valve seat 32. But 상기 밸브 시트(32)의 돌출부(32a)는 플런저(22)의 단부에 형성된 슬롯(22a) 내에서 서로 마주보게 위치하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.Protruding portion (32a) of the valve seat (32) is an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that located facing each other in the slot (22a) formed at the end of the plunger (22). 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 밸브 시트(32)는 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(44)에 수직으로 형성되되, 상기 구동밸브(31)가 작동하는 작동 구간의 단면이 'U'자 형상으로 형성된 밸브 수용홈부(34)에 수용된 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.The valve seat 32 is formed perpendicular to the bypass passage 42 and the EGR passage 44, the cross section of the operating section in which the drive valve 31 operates in a 'U' shape of the valve receiving groove ( 34. An exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that contained in 34). 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 밸브 수용홈부(34)는 그 하부에 밸브 시트(32)의 상하 운동시 퇴적되는 배기가스의 이물질이 상기 구동밸브(31)의 작동에 영향을 미치지 않도록 상기 밸브 시트(32)의 작동 공간보다 좌우로 확대된 일정한 공간을 갖는 챔버부(34a)를 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치. The valve accommodating groove 34 has a lower space than the operating space of the valve seat 32 such that foreign matters of the exhaust gas deposited during the vertical movement of the valve seat 32 do not affect the operation of the drive valve 31. An exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, comprising a chamber portion 34a having a predetermined space enlarged from side to side. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 기어 트레인(12)의 유성 기어(12a)에 부착된 마그네틱(51); 및 A magnetic 51 attached to the planetary gear 12a of the gear train 12; And 구동부(10)의 기어 트레인(12)에 장착되어 마그네틱(51)의 높이에 따라 변화하는 전압값을 검출하여 구동모터(11)의 회전 각도를 감지하는 홀 센서(50)를 더 포함하여, 상기 구동 밸브(31)의 정확한 위치 제어를 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치. Further comprising a Hall sensor 50 mounted on the gear train 12 of the drive unit 10 for detecting a voltage value that changes according to the height of the magnetic 51 to detect the rotation angle of the drive motor 11, Exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it is possible to perform precise position control of the drive valve (31). 삭제delete 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 마그네틱(51)은 상기 홀센서(50)에서 검출되는 출력 전압값이 높이 차에 따라 가변되도록 유성기어(12a)의 내접기어 외주연을 따라 부착된 호(弧) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.The magnetic 51 has an arc shape attached along the outer circumference of the internal gear of the planetary gear 12a so that the output voltage value detected by the hall sensor 50 varies according to the height difference. Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동부(10)와, 바이패스 통로(42) 및 EGR 통로(43)와의 최단거리 비교시 상기 바이패스 통로(42)가 EGR 통로(43)보다 더 근접한 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 내연기관용 배기가스 재순환장치.Exhaust gas for the internal combustion engine, characterized in that the bypass passage 42 is installed in a position closer to the EGR passage 43 when comparing the shortest distance between the drive unit 10 and the bypass passage 42 and the EGR passage 43. Gas recirculation unit.
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