KR20080030041A - 순차 제어 밸브 - Google Patents

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Abstract

두 개의 밸브를 이용하여 공기 유동과 배기가스 유동의 혼합물을 제어하기 위한 시스템이 제공되는데, 제1 밸브는 흡입 도관 내에 적어도 부분적으로 위치되고 공기 도관을 통한 유체의 유동을 조절하며, 제2 밸브는 배기가스의 유동을 조절하기 위하여 배기가스 재순환 도관 내에 위치된다. 순차적 또는 단계적 제어 시퀀스를 제시하는 제어 방안이 제공되는데, 여기에서 제1 밸브는 제1 압력 범위에 걸쳐서 작동되고 제2 밸브는 제2 압력 범위에 걸쳐서 작동됨으로써, 그 밸브들이 순차적인 방식으로 작동한다.

Description

순차 제어 밸브{Sequential control valve}
[관련된 출원과의 상호 참조]
본 출원은 2005. 7. 28.자로 출원된 미국 특허 가출원 제60/703,480호 및 2006. 1. 31.자로 출원된 미국 실용신안 출원 제11/343,423호에 의한 우선권의 수혜를 주장한다.
[기술분야]
본 발명은 엔진 내의 배기가스 복귀 유동과 유입공기 유동의 혼합물을 제어하기 위한 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로는 각 유동의 양을 제어하기 위한 순차 제어 시스템에 관한 것이다.
내부 연소 엔진에 의한 질소산화물(NOx)의 배기는, 지방, 주, 및 연방 정부의 규칙에 의하여 수립된 제한에 의하여 통제되는 것이 일반적이다. 그러므로, 질소산화물 성분의 형성은 적어도 어떤 문턱 한계 또는 수준 미만으로 유지되어야 한다. 일반적으로, 내부 연소 엔진의 배기물 내의 질소산화물의 존재는 공연비(air/fuel ratio; 람다(lambda))에 의하여서뿐만 아니라 연소 온도 및 압력에 의하여 결정되는 것으로 이해된다. 연소 온도의 증가는 엔진 배기물 내에 존재하는 질소산화물 양의 증가를 야기한다. 그러므로, 배기물 내에 존재하는 질소산화물의 양을 제한하기 위하여는 연소 온도를 제어하는 것이 바람직하다.
연소 온도를 제한 또는 제어하기 위한 일 방법은, 배기가스의 일부분은 엔진 공기 흡입부로 되돌려 재순환시키는 것이었다. 배기가스는 상대적으로 낮은 산소 함량을 가지기 때문에, 낮은 온도에서 타는 연소 혼합물을 낳는 것으로 이해된다. 다시 말하면, 연소 온도가 낮을수록, 연소 중에 생성되는 질소산화물의 양이 저감된다.
또한 연소 효율은 최대화되는 것이 바람직한데, 이것은 전통적으로 선택된 점화 타이밍 또는 그에 가까이에서 연소 엔진를 구동함에 의하여 달성되어 왔다. 그러나, 엔진이 그러한 조건 또는 그에 가까이에서 작동하는 때에는 허용불가능할 정도로 높은 수준의 질소산화물이 생성된다는 점이 알려졌다. 질소산화물의 형성 및 방출을 억제하기 위하여, 최고 연소 압력(peak combustion pressure)을 문턱값으로 제한할 필요가 있다.
연소 압력을 제한하기 위한 것으로서 공지된 일 기술은, 배기가스의 재순환의 증가가 최고 연소 압력을 저감시키고, 그러므로 질소산화물의 수준을 저감시킴에 따라서, 연소 챔버의 유인 통로(inductionion passage)를 통해 배기가스를 재순환시키는 것에 관련된다. 따라서, 바람직하지 않은 질소산화물의 형성은, 들어오는 공기/연료 혼합물을 불활성의 물 및 이산화탄소로 희석시키기 위하여, 배기가스의 일부분을 엔진 공기/연료 유입 통로로 되돌려 재순환시킴에 의하여 저감될 수 있다. 이 가스들, 특히 이산화탄소의 몰비열(molar specific heat)은 실질적인 열 에너지를 흡수하여, 최고 싸이클 온도 및/또는 압력(peak cycle temperatures and/or pressures)을 질소산화물 형성의 저감에 기여하는 수준으로 낮춘다.
배기가스 재순환(exhaust gas recirculation; EGR) 유동이 증가함에 따라서 질소산화물 형성이 감소하여 그것이 배기가스 성분의 문턱 백분율(threshold percentage)을 나타내는 반면에, 그것은 EGR 이 증가함에 따른 엔진 거칠기(engine roughness)를 증가시키는 등, 엔진 성능의 열화를 수반한다. 그러므로, EGR 의 이용을 제한하는 일 요소는, 차량 성능이 허용불가능하게 되기 전까지 용인될 수 있는 EGR 에 의해 유인된 성능 열화의 양이다.
공기 도관에 배치된 유출구를 갖는 슬리브(sleeve)를 이용하는 재순환 제어 시스템을 제공하는 것 또한 알려져 있는데, 여기에서는 공기 도관 내로의 배기가스의 유동을 통제하기 위하여, 슬리브의 유출구가 배기가스 유입구를 적어도 부분적으로 막기 위해 공기 도관을 따라 위치선정(positioning)될 수 있고 또한 공기 도관의 일부분을 따라 이동될 수 있어서, 배기가스 유입구의 막힌 정도를 변화시킬 수 있다. 그 슬리브의 유출구 단부의 단면적은 유리하게 저감될 수 있고, 또한 공기 도관 내로의 배기가스의 유동을 방지하기 위하여 배기가스 유입구를 완전히 막도록 위치선정되거나 또는 위치선정이 불가능할 수 있다는 것이 더 고찰되었다. 또한, 공기 도관 내에는 유선형인 동체(body)가 유리하게 배치될 수 있다. 이 방식으로, 벤츄리관(venturi)으로 귀결되는 그 저감된 부분에서, 슬리브를 통하여 유동하는 유입공기의 쓰로틀링(throttling)이 일어난다.
그러나 EGR 의 이용은 추가적인 과제들을 제시한다. 예를 들어, 어떤 특정한 환경 하의 디젤 엔진에서는, 터보차저(turbocharger) 터빈 앞의 배기가스 압력 은 종종 유입 파이프 내의 새로운 공기 압력보다 클 수 있다. 이것은, 1) 높은 엔진 속도/ 높은 배출 유량 (터빈이 초크(choke)되어 터보차저 효율이 낮게 되고 또한 터빈 상류의 배출 압력이 부스트 압력(boost pressure)보다 높게 된다); 및 2) 엔진 천이(transients)/가속 (이 때에는 배출 펄스가 높은 진폭을 가지지만, 터보차저는 터보차저의 관성으로 인하여 아직 가속/스풀업(spool up)되지 않는다(터보 랙(turbo lag))과 같은 특정의 엔진 작동 모드들 중에 발생할 수 있다.
그러한 작동 모드들 중에는, EGR 유동이 유입 파이프 내의 벤츄리 흡입 효과 없이도 (필요한 정도를 초과하여) 실재할 것이다. 따라서, EGR 유동은 제한되어야 한다. 추가적인 EGR-쓰로틀링이 필요하다. 천이 중에는, EGR 공급을 완전히 차단(즉, 매연을 제한)할 필요도 있다.
그러므로, EGR 과의 이용을 위한 것으로서, 다양한 작동 조건 하에서 EGR 시스템의 증가된 제어를 가능하게 하는 제어 방안(control scheme)이 필요하게 된다.
그러므로, 본 시스템은, 예를 들어 연소 엔진 입력 공기 유동과 EGR 유동에서와 같이, 제1 가스 유동과 제2 가스 유동의 혼합을 다양하게 제어하기 위한 제어 시스템을 지향한다.
현존하는 EGR 제어 시스템에 관련된 전술된 문제점들에 따르면, 두 개의 개별적인 "밸브들"을 이용함으로써 EGR 유동과 입력되는 공기 유동을 개별적으로 제어할 필요가 있다.
EGR 쓰로틀부(EGR throttle)가 벤츄리에 통합될 수 있는데, 배기 매니폴드(exhaust manifold)에 상대적으로 가까운 EGR 파이프 내에서 쓰로틀링을 일으키는 것이 바람직한 몇가지 이유가 있다. 예를 들어, 1) 일 이유는, 차단된 때에 EGR 시스템(즉, 파이프들, 냉각기, 등)에 의하여 포위되는 체적을 최소화시키기 위한 것이다. 상대적으로 큰 체적이 배출 펄스의 완충기(damper)로서 작용하여, 터보차저 시스템을 덜 효율적으로 만들고, 스풀 업(spool up) 시간이 더 커지게 한다. EGR-파이프연결 설계에 따라서, 분리된 배기 매니폴드들 간에 압력 펄스 "크로스 토크(cross talk)"도 있을 수 있는데, 이것은 엔진의 가스 교환 효율을 저하시킨다. 2) EGR 제어 밸브를 배기 매니폴드에 가깝게 하는 다른 이유는 배기가스가 응축될 위험을 최소화하기 위한 것이다. 배출 응축액은 바람직하지 않고, 쓰로틀부에의 마찰 또는 광범위한 마모를 야기할 수 있다. 액적들은 고속으로 부딪칠 때에 밸브 또는 파이프를 마모시킬 수 있고, 또는 그 응축액은 예를 들어 겨울에 작동되는 경우에 균열 내에 축적되어 얼수 있다. EGR 냉각기가 EGR 쓰로틀부의 상류에 있으면, 그 냉각 효과도 응축을 야기할 수 있다. 또한, 초기 온도가 충분히 높지 않다면 부분적으로 또는 완전히 닫힌 EGR 쓰로틀부를 지나는 누설은 응축을 야기할 수 있다.
따라서, EGR 유동을 제어하기 위한 두 개의 개별적인 제어부들을 이용하는 것이 바람직하다. 첫 번째 것은 EGR 의 흡입을 위한 공기 유동 입구 내에 위치될 수 있고(벤츄리부), 두 번째 것은 EGR 유동을 제한하기 위한 배기 매니폴드에 상대적으로 가깝게 EGR 파이프 내에 위치될 수 있다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 유동 조절기의 일부분으로서 제공된 유선형의 변위가능한 동체는 파이프의 유입구 부분 내에 위치된다. 유동 조절기는, 반경방향의 EGR 공급 유동을 구비한 파이프 부분과 그 내부에 있고 본질적으로 자유롭게 떠있는 변위가능한 동체를 포함한다. 그 변위가능한 동체는 유동의 방향으로 변위될 수 있고, 그 변위가능한 동체의 위치와는 무관하게 배기가스의 공급을 위한 유입구의 바로 근처에서 새로운 공기의 순간적인 쓰로틀링이 언제나 최대로 되도록 설계되는 것이 바람직하다. 따라서, 배기가스의 공급 중에 파이프의 벽과 동체 사이에서의 새로운 공기의 유동 영역에 대한 변화의 결과로서, 그 쓰로틀링이 조절 중에 최적으로 변화하게 된다. 이와 같은 방식으로, 펌핑(pumping)을 위한 변화하는 요구사항들이 최소의 압력 손실을 수반하여 충족된다.
앞서 설명된 유동 조절기가 현저한 장점을 제공하는바, 복잡한 제어 방안에 의하여 역사적으로 요구된 다중 밸브(즉, 비례 제어 밸브, PMW(Pulse Width Modulated) 밸브 등)의 이용은 상당히 고비용이고, 제어 시스템의 복잡성을 증가시키며, 또한 더 큰 공간을 요구한다.
따라서, 본 발명의 유리한 일 실시예에서는, 단계적인 제어 전략을 제공하기 위하여, 배기 재순환 파이프 내에서 변위가능한 동체로부터의 상류에 위치된 EGR 시스템을 위한 별도의 제한기/차단 밸브를 제공하는 것이 고찰된다. 제한기/차단 밸브는, 그 변위가능한 동체가 예를 들어 유체 유동의 상류로 완전이 움직여진 때에만 작동하도록 설계될 수 있다. 일단 그 변위가능한 동체가 최대 거리로 움직여지면, EGR 시스템을 위한 제한기/차단 밸브가 작동할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제한기/차단 밸브 및 변위가능한 동체 둘 다를 이용함으로써 단계적 또는 순차적 제어 방안이 얻어질 수 있다.
이 제어 방안은 단일의 제어 밸브를 이용하는 것을 가능하게 하기 때문에, 이전에 공지된 EGR 시스템에 대해 우위에 있는 현저한 장점을 제공한다. 하나의 제어 밸브만이 이용되더라도, 그 시스템은 여전히 정교한 유동 제어를 제공한다. 예를 들어, 본 시스템을 구비한 엑츄에이터(즉 공압식, 유압식, 전기식 등의 엑츄에이터)를 제어할 때에, 그 변위가능한 동체는 파이프 내에서 이동되어, 예를 들어 Opsi - 50psi 의 범위에서 엑츄에이터를 선택적으로 제어하도록 이용될 수 있다. 일단 그 변위가능한 동체가 최대 변위에 도달하는 때에만, 제한기/차단 밸브가 작동된다. 작동 시에는, 제한기/차단 밸브가 예를 들어 5Opsi - 상한 의 범위에서 엑츄에이터의 제어를 넘겨받는다. 이 특정의 예에서, EGR 시스템은 1) 단일의 제어 밸브를 이용함, 및 2) 실린더의 크기를 선택함에 의해서 단계적 제어를 제공할 수 있다. 그러므로, 단 하나의 제어 밸브가 이용되기 때문에, 제조에 있어서의 현저한 비용 절감이 현실화되고, 단순해진 제어 회로가 제공된다.
단 하나의 제어 밸브가 이용되기 때문에, 제어를 위하여 단 하나의 제어 CPU와 전기 구동기(electric driver)가 필요하다는 점에도 유의하여야 한다. 이것은 더 큰 비용 절감과 단순화된 시스템 설계를 가능하게 한다.
본 출원에 있어서 다음과 같은 용어들과 정의들이 이용된다: 여기에서 사용되는 용어들인 "결합된", "~에 결합된", 및 "~과 결합된" 각각은 둘 이상의 기기들, 장치들, 구성부품들, 네트워크들, 시스템들, 하위시스템들, 및/또는 수단들 간의 관계를 의미하는바, 그것은 (a) 하나 이상의 다른 기기들, 장치들, 구성부품들, 네트워크들, 시스템들, 하위시스템들, 또는 수단들을 통하는 또는 직접적인 연결, (b) 하나 이상의 다른 기기들, 장치들, 구성부품들, 네트워크들, 시스템들, 하위시스템들, 또는 수단들을 통하는 또는 직접적인 소통 관계(communications relationship), 및/또는 (c) 하나 이상의 다른 기기들, 장치들, 구성부품들, 네트워크들, 시스템들, 하위시스템들, 또는 수단들의 작동이 다른 그러한 것의 작동에 전체적으로 또는 부분적으로 의존하는 경우에 있어서의 기능적 관계 중의 적어도 하나를 이룬다.
"제1" 및 "제2"라는 용어들은 하나의 요소, 세트, 대상물, 또는 물건을 다른 것으로부터 구별하기 위하여 사용되고, 시간에 있어서의 상대적인 위치 또는 구성을 지시하기 위하여 사용되지 않는다.
일 실시예에서, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템이 제공되는데, 그 시스템은: 통과하는 공기의 소통을 위하여 벽에 의하여 한정된 공기 도관; 및 상기 공기 도관 내로의 배기가스의 도입을 위하여 상기 공기 도관의 벽을 통과하는 배기가스 유입구;를 포함한다. 그 시스템은: 상기 공기 도관 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 공기 도관을 통과하는 공기의 양을 조절하는, 공기 유동 조절기; 및 배기가스 재순환 도관에 있는 상기 배기가스 유입구의 앞에 위치되고, 상기 공기 도관 내로 도입되는 배기가스의 양을 조절하는, 제한 밸브(restriction valve);를 더 포함한다. 그 시스템은, 상기 공기 유동 조절기 및 상기 제한 밸브가 제1 압력 범위에 있는 동안 상기 유동 조절기가 작동되고 제2 압력 범위에 있는 동안 상기 제한 밸브가 작동되는 순차적 제어 방안을 제공하도록 제공된다.
다른 유리한 일 실시예에서, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템이 제공되는데, 그 시스템은: 통과하는 공기의 소통을 위하여 벽에 의하여 한정된 공기 도관; 및 상기 공기 도관 내로의 배기가스의 도입을 위하여 상기 공기 도관의 벽을 통과하고, 배기가스 재순환 도관에 결합된, 배기가스 유입구;를 포함한다. 그 시스템은: 상기 공기 도관 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 공기 도관을 통과하는 공기의 양을 조절하는, 공기 유동 조절기; 및 배기가스 재순환 도관 내에 위치되고, 상기 공기 도관 내로 도입되는 배기가스의 양을 조절하는, 제한 밸브;를 더 포함한다. 나아가 그 시스템은: 상기 공기 유동 조절기가 작동되는 때에 해당되는 제1 압력 범위; 및 상기 제한 밸브가 작동되는 때에 해당되는 제2 압력 범위;를 더 포함한다. 그 시스템은, 상기 공기 유동 조절기가 완전히 작동되는 때에 상기 제한 밸브가 작동하게 하기 위하여, 상기 공기 유동 조절기 및 상기 제한 밸브가 순차적인 방식으로 작동하도록 제공된다.
또 다른 유리한 일 실시예에서, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법이 제공되는데, 그 방법은: 공기 도관을 통하여 공기를 끌어들이는 단계; 및 배기가스 도관을 공기 도관에 결합시키는 단계;를 포함한다. 그 방법은: 공기 도관 내로 재순환시키기 위하여 배기가스를 배기가스 도관 내로 통과시키는 단계; 제1 압력 범위에 걸쳐서, 공기 도관을 통과하는 공기의 양을 조절하는 공기 유동 조절기를 제어하는 단계; 및 제2 압력 범위에 걸쳐서, 배기가스 도관을 통과하는 배기가스의 양을 조절하는 제한 밸브를 제어하는 단계;를 더 포함한다. 그 방법은, 상기 공기 유동 조절기가 완전히 작동되는 때에 상기 제한 밸브가 작동하게 하기 위하여, 상기 공기 유동 조절기 및 상기 제한 밸브가 순차적인 방식으로 작동되도록 제공된다.
본 발명의 다른 목적들과 그것의 특별한 사항들 및 장점들은 하기의 도면들을 참조하는 하기의 상세한 설명을 고려함으로써 보다 명백하게 될 것이다.
도 1 은 본 발명의 유리한 일 실시에의 블록도이다.
도 2 는 도 1 에 따른 배기가스 재순환 시스템의 부분적인 단면을 도시하는 측면도이다.
도 3 은 도 1 에 따른 배기가스 재순환 시스템의 부분적인 단면을 도시하는 측면도이다.
도 4 는 도 3 에 따른 배기가스 재순환 시스템의 부분적인 단면을 도시하는 측면도이다.
도 5 는 도 1 에 따른 유리한 일 제어 방안(control scheme)을 예시하는 그래프이다.
도면들에 걸쳐서, 대응하는 구조물을 지칭함에 있어서는 유사한 참조번호가 이용된다.
이제 도 1 을 참조하면, 시스템(10)이 도시되어 있다. 도 1 에서, 공기 유입구(air inlet; 2)는 유동 조절기(flow regulator; 3)에 결합된 것으로 도시되어 있다. 배기가스 입력부(4)는 제한기/차단 밸브(restrictor/shutoff valve; 5)에 유체적으로 결합되고, 제한기/차단 밸브도 유동 조절기(3)에 유체적으로 결합(6)된다. 그러면 유동 조절기(3)는 공기 유입구(2) 및 배기가스 입력부(4) 둘 다를 받아들이고 또한 유체 유동(7)을 출력한다. 이 유리한 실시예에서, 유동 조절기(3)는 제한기/차단 밸브(5)와 나란히 작동하여, 공기 유입구(2) 및 배기가스 입력부(4) 둘 다의 유동을 가변적으로 제어한다. 예를 들어, 제한기/차단 밸브(5)는, 유동 조절기(3)로의 배출 공기 유동을 제한하기 위하여, 개방/폐쇄되도록 가변적으로 작동될 수 있다.
이 특정의 실시예에서는, 배기 재순환 파이프연결(piping)에 있어서 유동 조절기(3)로부터의 상류에 EGR 시스템을 위한 제한기/차단 밸브(5)가 위치되어 단계적인 제어 전략을 제공한다. 예를 들어, 제한기/차단 밸브(5)는, 유동 조절기(3)가 완전히(fully) 작동되는 때에만 작동하도록 설계될 수 있다. 일단 완전히 작동되면, 제한기/차단 밸브(5)가 작동될 수 있다. 이와 같은 방식으로 제한기/차단 밸브(5)와 유동 조절기(3) 둘 다를 이용하여 단계별 또는 순차적 제어 방안이 달성될 수 있다.
이 특정의 제어 방안 실시예의 주된 장점은 단일의 유동 조절기(3)(제어 밸브)의 이용을 가능하게 한다는 것이다. 단 하나의 유동 조절기(3)(제어 밸브)가 이용되더라도, 그 시스템은 정교한 유동 제어를 제공한다. 유리한 일 실시예에서, 유동 조절기(3)는 엑츄에이터(actuator)를 예를 들어 Opsi - 50psi 에 대해 선택적으로 제어하도록 이용될 수 있다. 그러나, 일단 유동 조절기(3)가 최대 작동에 도 달하면, 그 때에만 제한기/차단 밸브(5)가 작동된다. 작동시, 제한기/차단 밸브(5)는 엑츄에이터를 예를 들어 50psi - 상한(즉, 100psi) 로 제어한다.
이제 도 2 를 참조하면, 시스템(10)은 벽(23)에 의하여 한정된 공기 도관(22)을 포함하는데, 그 공기 도관을 통하여 유입공기가 엔진(미도시)으로 소통된다. 배기가스 유입구(30)는 벽(23)을 통과하는데, 재순환하는 배기가스는 배기가스 유입구를 통하여 배기가스 도관(24)으로부터 공기 도관(22) 내로 (화살표(B)에 의하여 표시된 바와 같이) 도입된다.
유입공기가 통과하는 슬리브(70)는 유입 단부(66) 및 유출 단부(68)를 가지고, 적어도 유출 단부(68)는 도관 벽(23) 내에 위치된다. 따라서, 유입공기는 유입 단부(66)를 거쳐서 슬리브(70) 내로 들어오고, 슬리브(70)를 통하여 유동하며, 유출 단부(68)를 거쳐서 (화살표(A)에 의하여 표시된 바와 같이) 슬리브(70)를 빠져나간다. 슬리브(70)는, 유출 단부(68)가 적어도 부분적으로 유입구(30)를 막도록 위치될 수 있는바, 이로써 공기 도관(22) 내로의 배기가스의 유동이 저감된다. 슬리브(70)의 적어도 일부분은 공기 도관(22)을 따라서 길이방향으로 변위될 수 있어서, 유출 단부(68)가 유입구(30)를 막는 양을 변경할 수 있고, 이로서 공기 도관(22) 내로의 배기가스의 도입이 조절되는 것을 가능하게 한다.
또한 도 2 에는 제한기/차단 밸브(5)가 도시되어 있는데, 이것은 배기가스 도관(24) 내에 배치되는 것이 유리하다. 제한기/차단 밸브(5)는 배기가스의 유체 유동을 효과적으로 차단할 수 있는 임의의 제어가능한 형태의 밸브를 포함할 수 있다는 것이 고찰된다. 차단기/차단 밸브(5)는, EGR 유동의 제한(EGR 쓰로틀링)을 위하여, 배기가스 도관(24) 내에 유입구(30)에 상대적으로 가깝게 배치되는 것이 유리하다.
이제 다시 유동 조절기(3)의 작동에 대하여 설명하면, 슬리브(70)의 일부분은 나사가 형성된 외측 표면(71)을 가지고, 도관 벽(23)의 일부분은 나사가 형성된 슬리브 표면(71)에의 체결을 위해 대응하는 나사가 형성된 내측 표면(72)을 갖는다는 것이 고찰된다. 그 결과, 간단히 슬리브(70)를 회전시킴으로써 유출 단부(68)가 공기 도관(22)을 따라서 변위될 수 있다. 이 방식으로, 도관(22) 내로의 배기가스의 유동이 정확하고 정밀하게 제어될 수 있다. 어떤 실시예에 있어서는 슬리브(70)와 도관(22)이 동축을 이룰 수 있다.
공기 도관(22)을 통해 슬리브(70)를 앞뒤로 구동하기 위하여 다양한 구동 메카니즘이 채택될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 나사가 형성된 슬리브(70), 및 그 슬리브(70)의 회전 움직임을 야기하기 위하여 설계된 구동 메카니즘을 포함할 수 있다. 이 실시예들에서, 그 구동 메카니즘은, 예를 들어 슬리브(70)의 축에 평행한 회전축을 갖는 기어(32)를 포함할 수 있고, 그 슬리브(70)는 유입 단부(66) 가까이에 그 기어(32)와 맞물리는 외측 표면(34)을 포함할 수 있는데, 이로써 기어(32)를 시계방향과 반시계방향으로 회전시키면 그 슬리브(70)가 그 도관(22)을 따라서 앞과 뒤로 구동되게 된다.
어떤 유리한 실시예들에 있어서는, 유출 단부(68)의 단면적이 유입 단부(66)의 단면적 보다 작아서, 그 감소된 부분에서 슬리브(70)를 통하여 유동하는 유입공기의 약간의 쓰로틀링이 일어난다. 어떤 실시예들에서는 이 감소된 부분이 단순히 슬리브(70)의 목처럼 된 부분(necked portion)이고, 어떤 실시예들에 있어서는 그것이 테이퍼진 부분(necked portion; 74)을 포함하는데, 그 테이퍼진 부분은 예를 들어 절두원뿔 형상(frustoconical shape)을 가질 수 있다. 유사하게, 어떤 실시예들에 있어서는, 슬리브(70)의 외측 단부(68)가 움직이는 도관(22)의 일부분의 단면적도 감소되어 유사한 쓰로틀링 효과를 제공한다. 어떤 실시예들에 있어서는, 이 감소된 부분이 목처럼 되거나 또는 테이퍼져서, 벤츄리(venturi; 54)로 귀결된다.
슬리브(70)가 벤츄리(54)를 향한 길이방향으로 회전되는 때에, 슬리브(70)의 고리형인 테이퍼진 부분(74)은 벤츄리(54)의 고리형인 테이퍼진 벽에 접근한다. 이 방식으로, 벤츄리(54)와 협동하는 슬리브(70)는, 도관(22) 내로 들어가고 유입공기와 혼합되는 배기가스를 위한 유동 조절기로서 작용한다. 슬리브(70)의 테이퍼진 부분(74)은, 유출 단부(68)의 끝을 향하여 감소하는 단면적을 갖도록 설계된다. 유사하게, 벤츄리(54)는 도관(22)의 유동 방향으로 감소하는 단면적을 갖는다. 나아가, 벤츄리(54)의 단면적에 있어서의 이와 같은 감소는 유출 단부(68)의 단면적에 있어서의 감소보다 크다. 이와 같은 구성 때문에, 슬리브(70)가 도관(22)을 통한 유동의 방향으로 회전됨에 따라서, 유입구(30)는 작아져서 공기 도관(22) 내로 소통되는 배기가스의 양을 제한한다.
또한, 유입구(30)의 크기가 슬리브(70)의 유출 단부(68)의 움직임에 따라 변화함에 따라서, 유입공기의 유동 내로 배기가스가 들어가는 지점도 변화한다. 공기 도관(22)을 통하여 유동하는(즉, 슬리브(70)의 유출 단부를 통과하는) 유입공기 는 슬리브(70)의 위치와는 무관하게 배기가스가 도관(22)으로 들어가는 지점에서 언제나 최대로 쓰로틀링된다.
다른 실시예들에 있어서, 유선형 동체(90)를 도관(22)을 따라 앞뒤로 변위시킴으로서 테이퍼진 단부(91)가 유출 단부(68)를 통해 앞뒤로 움직이도록 야기하는 엑츄에이터(92)가 제공된다. 이와 같은 방식으로, 도관(22)을 통하는 유입공기의 유동은, 재순환하는 배기가스 유동의 변화와는 독립적으로 변경될 수 있다. 엑츄에이터(92)는 도관(22)의 외측에 배치되어 동체(90)에 연결되거나, 또는 유선형 동체(90) 자체 내부에 배치될 수 있다.
이와 같은 구조와 함께, 슬리브(70)는 바람직한 혼합 및 펌핑(pumping) 효과를 일반적으로 제공하는 것과 함께 재순환하는 배기가스의 속도를 제어하는 데에 이용될 수 있고, 동체(90)는 유입공기의 속도를 제어하는 데에 이용될 수 있으며, 그 둘 간의 상대적인 속도는 그 둘의 움직임을 조절함으로써 제어될 수 있다. 또한 어떤 실시예들에 있어서는, 도관(22) 내로의 배기가스의 유동이 완전히 차단되도록 슬리브(sleeve; 70)가 도관(22)을 따라서 충분히 멀리 진행될 수 있다. 유출 단부(68)는, 동체(90)의 최대 직경의 바로 하류에서, 도관(22)의 벽에 맞닿게 될 때까지, 벤츄리(54)의 목처럼 된 부분을 통해 진행될 수 있다.
어떤 실시예들에서는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 동체(90)의 최대 직경이 슬리브(70)의 하류에 위치하고 또한 동체(90)가 실질적으로 슬리브(70)의 외측에 위치되도록, 유선형의 동체(90)가 도관(22) 내에 배치된다. 따라서, 이 실시예들에서는, 유입공기의 유동 내로 배기가스가 도입되는 지점까지 유동 경로가 수렴하 고, 또한 그 두 가스가 혼합되기까지는 확장되지 않는다. 그러나, 어떤 실시예에 있어서는, 유선형의 동체(90)도 슬리브(70) 내에 위치될 수 있다.
다양한 기능들과 방법들이 단계의 순서대로 설명 및 제시되었으나, 그 순서는 유리한 일 실시예의 예시를 위하여 제공된 것일 뿐이며, 그러한 기능들이 반드시 예시된 특정의 순서로 수행될 필요는 없다는 점에 유의하여야 한다. 또한 이 단계들 중의 임의의 것은 다른 단계들 중의 임의의 것에 대해 이동 및/또는 조합될 수 있다는 점이 고찰된다. 또한 적용분야에 따라서는, 여기에서 설명된 기능들 중의 모든 또는 임의의 부분을 이용하는 것이 유리할 수도 있다는 점이 고찰된다.
시스템(10)의 다른 실시예가 도 3 내지 도 4 에 도시되어 있다. 도 2 에 도시된 실시예에서 보여진 다양한 사항들이 아래에서 설명되는 실시예에 포함될 수 있고, 그 역도 가능하다는 것에 유의하여야 한다.
이 특정의 실시예에서, 시스템(10)은 제1 파이프 부분(first pipe section; 120), 공급부(supply part; 124), 및 제2 파이프 부분(second pipe section; 122)을 포함하는데, 이들을 통하여 유입공기가 유동한다(화살표 C 에 의하여 표시됨). 재순환하는 배기가스는 공급부(124)를 거쳐서 유입공기의 유동 내로 도입되는데, 그 공급부는 이 유동(화살표(D)에 의하여 표시)을 위한 유입구(130)를 형성한다.
어떤 유리한 실시예들에 있어서, 공급부(124)는 두 개의 부분들(140, 142)을 포함하는데, 이들은 두 개의 파이프 부분들(120, 122)의 두 플랜지들(144, 146) 사이에 개별적으로 삽입된다. 그러나, 다른 실시예에 있어서는, 공급부(124)가, 고 리형으로 배치된 복수의 개구들 또는 단일의 반경방향 개구를 갖는 단일의 일체형 물품일 수 있다. 또한 어떤 실시예에 있어서는 공급부(124)가 파이프 부분들(120, 122)과는 별도의 것으로 되고, 다른 실시예에 있어서는 공급부(124)가 파이프들(120, 122)과 일체로 형성된다.
이 구성은 반경방향의 간극(152)으로 귀결되는데, 그 간극을 통하여 배기가스가 공급부(124)로부터 파이프 부분(122)으로 소통된다. 어떤 유리한 실시예들에 있어서, 그 시스템은 벤츄리부(venturi part; 154)를 포함할 수 있는데, 이로써 간극(152)에 인접한 파이프 부분(122)의 고리형 내측 벽의 부분이 테이퍼지고, 실질적으로 편평한 형태의 간극(152)이 실질적으로 절두원뿔형인 개구 내로 연장된다. 연속적인 실린더형 공동(156)이 간극(152) 둘레로 존재하고, 개스킷(gasket; 158)은 두 부분들(140, 142) 사이에 배치된다. 따라서, 간극(152)을 위하여 요망되는 거리는 개스킷(158)의 두께를 선택함으로써 얻어질 수 있다. EGR 공급 유동을 위한 공급 파이프(미도시)가 공급부(124)의 유입구 포트(160)에 장착되어 엔진의 배기가스를 시스템(10)으로 전달할 수 있다.
전술된 바와 같이, 슬리브(170)는 이동가능하도록 파이프 부분(120) 내에 완전히 배치된다. 슬리브(170)는 파이프 부분(120)의 나사가 형성된 내측 표면(172)과의 체결을 위하여 나사가 형성된 외측 표면(171)을 가짐으로써, 그를 따라 길이방향으로 정밀하게 변위되는 것이 가능하게 되고, 슬리브(170)는 슬리브(170)를 통하여 유동하는 유입공기를 쓰로틀링시키기 위하여 테이퍼진 단부를 갖는다.
위에서 설명되고 도 4 에 도시된 바와 같이, 어떤 실시에들에서는 슬리 브(170)의 외부로 유동하는 유입공기의 가변적인 쓰로틀링을 더 허용하기 위하여 유선형의 동체(190)가 채택된다. 동체(190)는 슬리브(170)의 외측 또는 내측에 주로 배치될 수 있고, 슬리브(170)를 통하여 유선형 동체(190)를 전방과 후방으로 변위시키기 위한 엑츄에이터(192)는 내부에 위치하거나 또는 동체(190)에 연결된다.
작동시, 유입공기는 (도시되지 않은) 인터쿨러(intercooler)에 의해 터보차저의 하류에서 종래의 방식으로 전형적으로 냉각되고, 재순환되는 배기가스는 유입공기 유동과 혼합되기 전에 별도의 EGR 냉각기를 거쳐서 동일한 방식으로 냉각된다. 유동을 조절하기 위한 상기 시스템은 터보차저의 하류에 있는 임의의 위치에 배치될 수 있다. 그러나, 어떤 유리한 실시예들에서는, 인터쿨러가 그을음에 의하여 오염되거나 또는 산성의 배기가스에 의하여 부식되는 것을 방지하기 위하여, 유동 조절기는 인터쿨러의 하류에 배치되는 것이 바람직하다.
도 5 는, 제어 방안이 예를 들어 공압식 엑츄에이터(미도시)에서 어떻게 효과적으로 이용될 수 있는가를 예시하는 그래프이다. 이 특정의 예에 있어서, O psi 에서는 공압식 엑츄에이터가 작동되지 않는다. 그러나 O psi - 50 psi 에 있어서는, 유동 조절기(3)의 작동이 그 엑츄에이터를 제어한다(유동 조절기(3) 제어 영역). 이 특정의 예에 있어서는, 대략적으로 50 psi 에서, 유동 조절기(3)가 최대 작동에 도달하고, 그 지점 이후부터는 제한기/차단 밸브(5)가 그 엑츄에이터를 위한 제어를 제공한다(제한기/차단 밸브(5) 제어 영역). 이 예에 있어서는 전체 제어 영역(control zone)이 0 psi 내지 100 psi 의 범위에 있지만, 실제에 있어서는 임의의 제어 영역이 적용대상과 특징적 구성에 따라서 선택 및 이용될 수 있다.
이와 같은 방식으로, 연소 엔진으로 재순환되는 배기가스의 양을 제어하는 단 하나의 제어 밸브의 이용에 의하여, 단계적 또는 순차적 제어 방안이 얻어질 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 예를 들어, 비례제어 밸브(proportional valve), PMW 밸브(PWM valve) 등과 같은 많은 상이한 형태의 제어 밸브가 효과적으로 이용될 수 있다.
본 발명은 특정한 구성의 부분들, 사항들 등을 참조로 하여 설명되었으나, 이들은 모든 가능한 구성들과 사항들을 배제하는 것이 아니며, 또한 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 많은 다른 변형예들이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 엔진 내의 배기가스 복귀 유동과 유입공기 유동의 혼합물을 제어하기 위한 시스템에 이용될 수 있고, 더 구체적으로는 각 유동의 양을 제어하기 위한 순차 제어 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (29)

  1. 통과하는 공기의 소통을 위하여 벽에 의하여 한정된 공기 도관;
    상기 공기 도관 내로의 배기가스의 도입을 위하여 상기 공기 도관의 벽을 통과하는 배기가스 유입구;
    상기 공기 도관 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 공기 도관을 통과하는 공기의 양을 조절하는, 공기 유동 조절기; 및
    배기가스 재순환 도관에 있는 상기 배기가스 유입구의 앞에 위치되고, 상기 공기 도관 내로 도입되는 배기가스의 양을 조절하는, 제한 밸브(restriction valve);를 포함하고,
    상기 공기 유동 조절기 및 상기 제한 밸브는, 제1 압력 범위에 있는 동안 상기 유동 조절기가 작동되고 제2 압력 범위에 있는 동안 상기 제한 밸브가 작동되는 순차적 제어 방안을 제공하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 압력 범위와 상기 제2 압력 범위는 중첩되지 않는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 압력 범위는 대략 0psi부터 대략 50psi까지이고, 상기 제2 압력 범위는 대략 50psi부터 대략 100psi까지인, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 유동 조절기는 비례제어 밸브를 포함하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 유동 조절기는 상기 공기 도관 내에 적어도 부분적으로 배치된 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 공기가 슬리브로 들어오는 통로가 되는 유입 단부 및 상기 슬리브를 통해 유동하는 공기가 상기 공기 도관을 향해 슬리브를 나가는 통로가 되는 유출 단부를 가지며, 상기 슬리브의 유출 단부는 상기 공기 도관 내에 배치되는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬리브의 유출 단부는, 상기 배기가스 유입구를 적어도 부분적으로 막기 위하여 상기 공기 도관을 따라 위치선정될 수 있고, 또한 상기 배기가스 유입구의 막히는 정도를 변화시켜 상기 공기 도관 내로의 배기가스의 유동을 조절하기 위하여 상기 공기 도관의 일부분을 따라 움직여질 수 있는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 공기 도관 내에 배치되고, 상기 슬리브의 유출 단부를 적어도 부분적으로 막기 위하여 상기 공기 도관을 따라 위치선정될 수 있는, 유선형 동체를 더 포함하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 슬리브의 유출 단부의 막히는 정도를 변화시켜 상기 슬리브 밖으로의 공기 유동을 조절하기 위하여, 상기 공기 도관을 따라 상기 유선형 동체를 움직이기 위한 엑츄에이터를 더 포함하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유선형 동체는 상기 슬리브의 유출 단부를 통하여 움직일 수 있는 테이퍼진 단부를 포함하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유선형 동체의 테이퍼진 단부는 알 모양인(ovoid), 재순환하는 배기가 스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 유선형 동체는 실질적으로 상기 슬리브의 외측에 위치된, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 공기 도관 내에 배치된 유선형 동체를 더 포함하고, 상기 동체는 상기 도관에 대해 부동적(stationary)이며, 상기 슬리브의 유출 단부는 상기 슬리브의 유출 단부를 적어도 부분적으로 막기 위하여 상기 동체의 적어도 일부분에 걸쳐 움직여질 수 있는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  13. 통과하는 공기의 소통을 위하여 벽에 의하여 한정된 공기 도관;
    상기 공기 도관 내로의 배기가스의 도입을 위하여 상기 공기 도관의 벽을 통과하고, 배기가스 재순환 도관에 결합된, 배기가스 유입구;
    상기 공기 도관 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 공기 도관을 통과하는 공기의 양을 조절하는, 공기 유동 조절기; 및
    배기가스 재순환 도관 내에 위치되고, 상기 공기 도관 내로 도입되는 배기가스의 양을 조절하는, 제한 밸브;
    상기 공기 유동 조절기가 작동되는 때에 해당되는 제1 압력 범위; 및
    상기 제한 밸브가 작동되는 때에 해당되는 제2 압력 범위;를 포함하고,
    상기 공기 유동 조절기가 완전히 작동되는 때에 상기 제한 밸브가 작동하도록, 상기 공기 유동 조절기 및 상기 제한 밸브는 순차적인 방식으로 작동하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 압력 범위는 대략 0psi부터 대략 50psi까지이고, 상기 제2 압력 범위는 대략 50psi부터 대략 100psi까지인, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 공기 유동 조절기는 상기 공기 도관 내에 적어도 부분적으로 배치된 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 공기가 슬리브로 들어오는 통로가 되는 유입 단부 및 상기 슬리브를 통해 유동하는 공기가 상기 공기 도관을 향해 슬리브를 나가는 통로가 되는 유출 단부를 가지며, 상기 슬리브의 유출 단부는 상기 공기 도관 내에 배치되는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 슬리브의 유출 단부는, 상기 배기가스 유입구를 적어도 부분적으로 막 기 위하여 상기 공기 도관을 따라 위치선정될 수 있고, 또한 상기 배기가스 유입구의 막히는 정도를 변화시켜 상기 공기 도관 내로의 배기가스의 유동을 조절하기 위하여 상기 공기 도관의 일부분을 따라 움직여질 수 있는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 공기 도관 내에 배치되고, 상기 슬리브의 유출 단부를 적어도 부분적으로 막기 위하여 상기 공기 도관을 따라 위치선정될 수 있는, 유선형 동체를 더 포함하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 슬리브의 유출 단부의 막히는 정도를 변화시켜 상기 슬리브 밖으로의 공기 유동을 조절하기 위하여, 상기 공기 도관을 따라 상기 유선형 동체를 움직이기 위한 엑츄에이터를 더 포함하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 유선형 동체는 상기 슬리브의 유출 단부를 통하여 움직일 수 있는 테이퍼진 단부를 포함하는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 유선형 동체의 테이퍼진 단부는 알 모양인, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 유선형 동체는 실질적으로 상기 슬리브의 외측에 위치된, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 공기 도관 내에 배치된 유선형 동체를 더 포함하고, 상기 동체는 상기 도관에 대해 부동적이며, 상기 슬리브의 유출 단부는 상기 슬리브의 유출 단부를 적어도 부분적으로 막기 위하여 상기 동체의 적어도 일부분에 걸쳐 움직여질 수 있는, 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 시스템.
  23. 공기 도관을 통하여 공기를 끌어들이는 단계;
    배기가스 도관을 공기 도관에 결합시키는 단계;
    공기 도관 내로 재순환시키기 위하여 배기가스를 배기가스 도관 내로 통과시키는 단계;
    제1 압력 범위에 걸쳐서, 공기 도관을 통과하는 공기의 양을 조절하는 공기 유동 조절기를 제어하는 단계;
    제2 압력 범위에 걸쳐서, 배기가스 도관을 통과하는 배기가스의 양을 조절하는 제한 밸브를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 공기 유동 조절기가 완전히 작동되는 때에 상기 제한 밸브가 작동하도록, 상기 공기 유동 조절기 및 상기 제한 밸브는 순차적인 방식으로 작동하는, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1 압력 범위는 대략 0psi부터 대략 50psi까지이고, 상기 제2 압력 범위는 대략 50psi부터 대략 100psi까지인, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 공기 유동 조절기는 상기 공기 도관 내에 적어도 부분적으로 배치된 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 공기가 슬리브로 들어오는 통로가 되는 유입 단부 및 상기 슬리브를 통해 유동하는 공기가 나가는 통로가 되는 유출 단부를 가지는, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 배기가스 유입구를 적어도 부분적으로 막아 상기 공기 도관 내로의 배 기가스의 유동을 조절하기 위하여, 공기 도관을 따라 슬리브의 유출 단부를 가변적으로 위치선정하는 단계를 더 포함하는, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    공기 도관 내에 유선형 동체를 배치시키는 단계, 및 슬리브의 유출 단부를 적어도 부분적으로 막기 위하여 공기 도관을 따라 유선형 동체를 가변적으로 위치선정하는 단계를 더 포함하는, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    슬리브의 유출 단부의 막힌 정도를 변화시켜서 슬리브 밖으로의 공기 유동을 조절하기 위하여, 공기 도관을 따라 유선형 동체를 움직이는 단계를 더 포함하는, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    유선형 동체는 슬리브의 유출 단부를 통하여 움직여질 수 있는 테이퍼진 단부를 포함하는, 연소 엔진 내의 재순환하는 배기가스와 공기의 혼합물을 제어하기 위한 방법.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7426923B2 (en) * 2006-09-19 2008-09-23 Haldex Hydraulics Ab Exhaust gas recirculation system for gasoline engines
ES2320960B1 (es) * 2007-04-30 2010-03-11 Universidad Politecnica De Valencia Dispositivo de regulacion y mezcla de gas recirculado para motores de combustion interna, motor que comprende dicho dispositivo y vehiculo automovil que comprende dicho motor.
US7770565B2 (en) 2008-04-08 2010-08-10 Cummins Inc. System and method for controlling an exhaust gas recirculation system
US10196993B2 (en) * 2009-09-08 2019-02-05 Ge Global Sourcing Llc System and method for operating a turbocharged engine
RU2459932C1 (ru) * 2011-02-08 2012-08-27 Пассербай Инк Режущий узел гидромеханического щелевого перфоратора
RU2459931C1 (ru) * 2011-02-10 2012-08-27 Пассербай Инк Режущий узел щелевого перфоратора (варианты)
RU2459933C1 (ru) * 2011-02-14 2012-08-27 Пассербай Инк Гидромеханический щелевой перфоратор (варианты)
US8453626B2 (en) * 2011-08-26 2013-06-04 Concentric Skånes Fagerhult AB EGR venturi diesel injection
EP2610474B1 (de) * 2011-12-27 2015-09-09 BorgWarner Esslingen GmbH Niederdruck-Abgasrückführventil
JP6211246B2 (ja) * 2012-02-08 2017-10-11 日野自動車株式会社 Ｅｇｒガス混合装置
US9074540B2 (en) 2012-04-19 2015-07-07 Cummins Inc. Exhaust gas recirculation systems with variable venturi devices
US9243595B2 (en) 2013-01-17 2016-01-26 Ford Global Technologies, Llc Multi-path purge ejector system
US9353711B2 (en) * 2013-10-08 2016-05-31 Fca Us Llc Boost purge ejector tee arrangement
DE102014009416A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-24 Man Truck & Bus Ag Mischvorrichtung zur Ladeluftzuführung und Abgasrückführung
US9541017B2 (en) * 2014-10-07 2017-01-10 Ford Global Technologies, Llc Throttle bypass turbine with exhaust gas recirculation
US10316803B2 (en) * 2017-09-25 2019-06-11 Woodward, Inc. Passive pumping for recirculating exhaust gas
CN109404171A (zh) * 2018-12-10 2019-03-01 广西玉柴机器股份有限公司 Egr率的调节控制机构
US10995705B2 (en) 2019-02-07 2021-05-04 Woodward, Inc. Modular exhaust gas recirculation system
CN213175878U (zh) 2020-01-08 2021-05-11 伍德沃德有限公司 排气气体再循环混合器和发动机***
US11215132B1 (en) 2020-12-15 2022-01-04 Woodward, Inc. Controlling an internal combustion engine system
US11174809B1 (en) 2020-12-15 2021-11-16 Woodward, Inc. Controlling an internal combustion engine system

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1793556A (en) * 1929-03-15 1931-02-24 Maxmoor Corp Apparatus for modifying and supplementing charges for internalcombustion engines
US3741179A (en) * 1971-07-01 1973-06-26 Ford Motor Co Exhaust gas recirculating system control
US4043304A (en) * 1973-05-02 1977-08-23 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system for self-igniting internal combustion engines
US4149503A (en) * 1976-10-01 1979-04-17 Nippon Soken, Inc. Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
JPS53109018A (en) * 1977-03-04 1978-09-22 Mitsubishi Motors Corp Suction control device
US5597951A (en) * 1995-02-27 1997-01-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Intake air amount-estimating apparatus for internal combustion engines
JPH08254160A (ja) * 1995-03-16 1996-10-01 Kawasaki Heavy Ind Ltd ディーゼル機関の排気ガス還流制御装置
JPH1077912A (ja) * 1996-08-30 1998-03-24 Mitsubishi Motors Corp 排気ガス還流装置
GB2329001B (en) * 1997-09-04 2001-09-05 Gen Motors Corp Exhaust gas recirculation valve
SE9902966L (sv) * 1999-08-23 2000-11-27 Motortestct Mtc Ab Anordning för överföring av avgaser från en överladdad förbränningsmotors avgassamlare till dess inloppsledning
JP4415497B2 (ja) * 2000-03-29 2010-02-17 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン
US6343594B1 (en) * 2000-06-01 2002-02-05 Caterpillar Inc. Variable flow venturi assembly for use in an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine
US6378515B1 (en) * 2000-06-09 2002-04-30 Mack Trucks, Inc. Exhaust gas recirculation apparatus and method
SE517251C2 (sv) * 2000-08-30 2002-05-14 Gustav Berggren Komponent för reglering av avgasåterflöde
ITMI20010701A1 (it) * 2001-04-02 2002-10-02 Ducati Energia Spa Metodo e apparacchiatura per il controllo delle emissioni nocive di motori a combustione interna
EP1270924A3 (en) * 2001-06-28 2004-01-07 Delphi Technologies, Inc. Integrated intake manifold assembly for an internal combustion engine
US6640542B2 (en) * 2001-12-20 2003-11-04 Caterpillar Inc Bypass venturi assembly with single shaft actuator for an exhaust gas recirculation system
US6725848B2 (en) 2002-01-18 2004-04-27 Detroit Diesel Corporation Method of controlling exhaust gas recirculation system based upon humidity
US7543600B2 (en) * 2003-07-07 2009-06-09 Varivent Innovations Ab Arrangement for mixing a first and second gas flow with downstream control
US7036493B1 (en) * 2004-10-08 2006-05-02 General Motors Corporation Intake manifold for an internal combustion engine
US7426923B2 (en) * 2006-09-19 2008-09-23 Haldex Hydraulics Ab Exhaust gas recirculation system for gasoline engines

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