KR810001926B1 - Exhaust gas recirculation system - Google Patents

Abstract

The exhaust gas recirculation system comprises an exhaust gas recirculation passage(7) between an eshaust gas passage and an intake passage(4). Two flow control valves(8, 9) are porvided in the recirculation passage(10) in parallel relationship with each other for regulating flows of the exhaust gas in response to two kinds of vacuum having different characteristics. A third flow control valve(11) is provided in the recirculation passage(12) in series with the first valves for regulating a flow of the gas in response to opening of a throttle valve(5) of a carburetor(3).

Description

배기가스 환류장치Exhaust gas reflux

제1도는 본 발명의 실시예인 배기가스 환류장치의 개요도.1 is a schematic diagram of an exhaust gas reflux apparatus according to an embodiment of the present invention.

제2도는 EGR 부압 작동밸브의 특성을 표시한 표시도.2 is a display showing the characteristics of the EGR negative pressure operating valve.

제3도는 실시장치의 저부하 영역에서 작동 특성을 표시한 표시도.3 is a display showing the operating characteristics in the low load region of the embodiment.

제4도는 중(中)부하 영역에서 작동 특성을 표시한 표시도.4 is a display showing operating characteristics in the medium load region.

제5도는 실시장치를 부설한 엔진의 출력 특성도.5 is an output characteristic diagram of an engine provided with an implementation device.

본 발명은 자동차 엔진의 내연기관에 사용하는 배기가스 환류장처(이하 EGR 장치라고 칭함)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas reflux site (hereinafter referred to as an EGR device) for use in an internal combustion engine of an automobile engine.

EGR 장치에서 배기 계통중의 배기가스 일부를 흡기통로에 환원시켜서 흡기중에 있는 불연성분이 증가되게 하여 실린더내의 연소온도를 억제케함으로서 NOx의 발생량이 감소되게하는 것이다. 그러나 NOx의 발생 특성은 엔진의 운전상태에 따라 변동되고 차량용 엔진의 경우에는 가속시의 고부하 영역에서 그 발생량이 많고 또 정상으로 주행할 때와 아이들로 운전할 때와 같은 저부하 영역에 있어서는 그 발생량은극소하다. 만약 저부하 운전시에 쓸데없이 다량의 배기가스를 환류시킨 경우에는 연소에 의한 출력이 저하되는 원인으로 운전성의 악화와 회전이 순조롭지 못한 결과를 초래하여 EGR 장치의 작동에는 엔진의 운전상태에 대응하여 적당량의 배기가스를 환류시켜야 하는 것이 요구된다. 그러므로 종래의 EGR 장치에서는 상기와 같은 요구 조건에 적응하기 위하여 일반적으로 환류통로의 중간위치에 유량 제어밸브를 장치함과 아울러 엔진의 운전상태에 대응하여 변동되는 요소, 예를들면 흡기계통에서 발생하는 부하치등을 이용하여 상기한 제어밸브를 작동시키는 방식을 채용하고 있으며 또 제어작동 방법에 관하여서도 될 수 있는대로 각 출력영역에 적합시키는 기술과 실용이 제안되고 있으나 최근에는 NOx와 규정치가 엄격해지고 있기 때문에 배기가스의 환류량을 증가시키는 경향이 있고 이에 수반하여 종래의 EGR 기술로는 저부하영역에서 환류량을 조정하는데 어렵게되고 저출력시에는 운전성의 악화를 초래하기 쉬운 현상에 있다.In the EGR system, a part of the exhaust gas in the exhaust system is reduced to the intake passage so that the non-combustible components in the intake are increased to suppress the combustion temperature in the cylinder, thereby reducing the amount of NOx generated. However, the characteristics of NOx generation vary depending on the driving condition of the engine, and in the case of a vehicle engine, the generation amount is high in the high load region during acceleration, and the generation amount in the low load region such as when driving normally and driving with children. Minimal If a large amount of exhaust gas is refluxed at the time of low load operation, the output of combustion decreases, resulting in deterioration of driving performance and unstable rotation. Therefore, it is required to reflux an appropriate amount of exhaust gas. Therefore, in the conventional EGR apparatus, in order to adapt to the above requirements, a flow control valve is generally installed at an intermediate position of the reflux passage, and an element which is changed in response to the operating state of the engine, for example, an intake cylinder The above-mentioned method of operating the control valve using a load value and the like is adopted, and a technique and practical use for each output area have been proposed as much as possible regarding the control operation method. Because of this, there is a tendency to increase the reflux amount of the exhaust gas, and with this, it is difficult to adjust the reflux amount in the low load region with the conventional EGR technology, and it is easy to cause deterioration of operation at low power.

본 발명은 상기와 같은 현상을 참작한 것으로서 본 발명의 목적은 주로 엔진의 저부하 영역에서 적당량의 배기가스의 환류를 얻게하는 장치를 제공함에 있다.The present invention takes into account the above phenomenon, and an object of the present invention is to provide an apparatus for obtaining an adequate amount of reflux of an exhaust gas mainly in a low load region of an engine.

이하 도시된 실시예에 의하여 설명하면 다음과 같다.When described with reference to the illustrated embodiment as follows.

실시예 EGR 장치는 제1도에 도시한 바와같이 엔진(1)의 매니포올드(2)에서 분기관(2a)에 의하여 배기가스의 일부를 도입하고 그 가스는 기화기(3)에 있는 흡기통로(4)중 드로틀밸브(5)의 하류측에 있는 매니포올드공(6)에 투입작동케하는 것으로 EGR용 배기가스는 환류통로(7)와 병렬로 설치된 제1, 제2의 유량제어밸브(8)(9) 및 환류통로(10), 제3의 유량 제어밸브(11) 및 환류통로(12)를 경유하여 흡기통로(4Embodiment The EGR apparatus introduces a part of the exhaust gas from the manifold 2 of the engine 1 by way of a branch pipe 2a as shown in FIG. 1, and the gas is intake passage in the vaporizer 3. (4) The first and second flow control valves, which are operated in a manifold-old hole 6 downstream of the throttle valve 5, in which the exhaust gas for the EGR is installed in parallel with the reflux passage 7 (8) (9) and the intake passage (4) via the reflux passage (10), the third flow control valve (11) and the reflux passage (12).

)의 부압으로 흡인된다. 고로 제1, 제2의 제어밸브(8)(9)는 함께 작동용 부압실(13)(Suction with negative pressure. Thus, the first and second control valves 8 and 9 are operated together with the negative pressure chamber 13 (

14)이 있고 또 각부압실(13)(14)은 각기 다이어프렘(15)(16)으로 격실됨과 아울러 차압평형 스프링(17)(18)을 장치되고 또 각 다이어프렘(15)(l6)에는 니이들 밸브(19)(20)이 고정되고 그 니이들밸브(19)(20)는 배기가스의 진입로(21)와 바이베스 통로(22)를 개페 작동한다. 한편 흡기통로(4)의 내벽면에는 드로틀밸브(5)가 닫혀진 위치에서 그 단부(5a)의 상부에 근접시킨 곳과 그보다 약간 더 높은 상부측에 부압공(23)(24)를 설치하고 각 부압공(23)(24)은 부압통관을 거쳐서 각기 제2밸브의 부압실(14)과 제1밸브의 부압실(13)에 연통된다. 그리고 부압공(23)(24)은 드로틀밸브(5)의 열린 각도가 10도로 되는 전후와 20도로 전후가 될때에 단부(5a)에 대향되어 있고 각 부압공(23)(24) 부근에서 발생하는 흡기의 부압치는 일반적으로 디이스 부우스트(dis boost) 부압 및 EGR 부압의 호칭으로 알려져 있다.14) and each pressure chamber (13) and (14) are each compartmented with diaphragms (15) and (16), and are equipped with differential pressure balancing springs (17) and (18) and each diaphragm (15) (l6). The needle valves 19 and 20 are fixed to the needle valves 19 and 20 to open and close the inlet passage 21 and the vives passage 22 of the exhaust gas. On the other hand, on the inner wall surface of the intake passage 4, the negative pressure holes 23 and 24 are provided on the upper side of the throttle valve 5 close to the upper end of the end 5a and slightly higher than that. The negative pressure holes 23 and 24 respectively communicate with the negative pressure chamber 14 of the second valve and the negative pressure chamber 13 of the first valve via the negative pressure pipe. The negative pressure holes 23 and 24 are opposed to the end portions 5a when the opening angle of the throttle valve 5 is about 10 degrees and about 20 degrees, and is generated near each of the negative pressure holes 23 and 24. The intake negative pressure value is generally known as the name of the die boost negative pressure and the EGR negative pressure.

그리고 제3의 유량제어밸브(11)는 기계적으로 구동되는 밸브로서 니이들밸브(25)는 압축스프링(26)에 의하여 닫히는 방향으로 부세하여 나이들밸브(25)의 후단에 연결된 링크(27) 및 그링크의 타단에 연결된 레버(28)을 통하여 드로틀밸브(5)에 접속되고 이것으로 니이들밸브(25)과 드로틀밸브(5)를 연통시켜서 개폐되게하여 배기가스의 유량을 조절하게 되어있다.The third flow control valve 11 is a mechanically driven valve, and the needle valve 25 is biased in the closing direction by the compression spring 26 so as to be connected to the rear end of the aged valve 25. And a needle valve 25 connected to the other end of the link to the throttle valve 5 to thereby open and close the needle valve 25 and the throttle valve 5 to adjust the flow rate of the exhaust gas. .

이상과 같이 구성된 본 발명 실시예인 EGR 장치의 작동 상태를 설명하면 우선 EGR 부압에 의하여 작동하는 주(主) 밸브인 제1제어밸브(8)의 유량 특성에 대하여 기술하건데 EGR 부압의 특성은 드로틀의 아이들인때와 전체가 모두 열렸을때는 거의부압을 발생하지 않고 열리는 각도가 중간쯤 되었을때에 높은 부압을 발생하기 때문에 이에 대응하여 제1 제어밸브(8)의 특성은 제2도와 같이 중속 운전영역에서는 특성 A_l, 저속 영역에서는 특성 A₂에 표시된 바와 같이 매니포올드 부압의 중간에서 높고 그 전후에 있어서는 낮은 유량이 되지만 NOx의 발생 특성에 적응시키기 위한 배기가스의 소요유량(특성 R₁, R₂)에 비하면 중간에서는 크고 그 전후에서는 작다. 이와같은 저, 중속영역에서의 부적용성을 보완하는것이 제2, 제3의 제어밸브(9)(1l)의 작동인데 즉 저부하시에 높은 부압을 표시하는 특성을 가진 디이스 부우스트로 구동되는 제2의 바이패스 제어밸브(9)의 작동에 의하여 상기한 바와같은 배기가스 유량의 과소를 보충하고 또 중부압영역에서는 드로틀밸브(5)의 작동으로 열리게되는 제3의 제어밸브에 의하여 과대한 유량이 제한된다. 즉 운전빈도가 높은 저부하 영역 Z₁에서 제3도의 특성 M+B을 표시한 바와같이 주유량(M)과 바이패스 유량(B)의 화합은 소요유량(R₃)와 거의 대응되고 또 운전빈도가 높은 중부압영역(Z₂)에서는 특성(S)에 표시한 바와같이 제3 제어밸브(1l)에서 교축유량(S)은 소요유량(R₄)와 거의 대응된다. 그리고 상술한 EGR 장치의 환류작동을 출력곡선에 따라 표시하면 제5도와 같이 저부하 영역(Z₁)에서는 높은 디이스 부우스트부압 [단파선(短破線)]의 작용으로 환류가 행하여지고 또 중부하영역(Z₂)에서는 디이스 부우스트부압과 EGR 부압 [장파선(長破線)]의 작용으로 환류가 행하여져서 이들에 의하여 저, 중부하영역, 특히 종래의 EGR 장치에서 조절이 곤란했던 저부하 영역의 환류조절이 가능하게 된다.Referring to the operating state of the EGR device according to the embodiment of the present invention configured as described above, the flow characteristics of the first control valve 8, which is the main valve operated by the EGR negative pressure, will be described first. When both the children and the whole are opened, almost no negative pressure is generated and when the opening angle is about halfway, a high negative pressure is generated. Therefore, the characteristics of the first control valve 8 correspond to the In the characteristic A _l and low speed regions, as shown in the characteristic A ₂ , the flow rate of the exhaust gas to be adapted to the characteristics of the generation of NOx is high although it is high in the middle of the manifold negative pressure and low before and after (characteristics R ₁ and R _2). Compared to), it is large in the middle and small in front and rear. Compensation for such inapplicability in the low and medium speed ranges is the operation of the second and third control valves 9 (1l), i.e., driven by a die boost having a characteristic of displaying a high negative pressure at low load. Excessive flow rate of the exhaust gas as described above by the operation of the bypass control valve 9 of 2, and excessive flow rate by the third control valve opened in the middle pressure region by the operation of the throttle valve 5 This is limited. That is, as shown in the characteristic M + B of FIG. 3 in the low load region Z ₁ having a high operating frequency, the combination of the main flow rate M and the bypass flow rate B almost corresponds to the required flow rate R ₃ , and the operating frequency In the high middle pressure region Z ₂ , as shown in the characteristic S, the throttling flow rate S in the third control valve 11 corresponds substantially to the required flow rate R ₄ . When the reflux operation of the above-described EGR device is displayed according to the output curve, reflux is performed under the action of a high die boost boost pressure [short wave line] in the low load region Z _{1 as} shown in FIG. In the lower zone Z ₂ , reflux is effected by the action of the die boost boost pressure and the EGR negative pressure [long wave line], whereby low and heavy load regions, in particular, are difficult to control in a conventional EGR apparatus. It is possible to control the reflux of the load area.

상기와 같이 본 발명의 배기가스 환류장치에 의하면 배기가스의 환류통로에 디이스 부우스트 부압에 의한 바이패스 제어밸브와 드로틀밸브에 연동되는 제어밸브를 장치하여 이것으로 EGR 부압에 기인하는 환류작동의 부족 유량을 보완하도록 구성함으로서 엔진의 저부하 운전시에 배기가스의 적정한 환류를 얻을수 있고 장비차량의 운전성을 향상시킴과 아울러 저부하 운전시에 있어서 유효하게 NOx를 감소 시키는 효과가 있다.As described above, according to the exhaust gas reflux device of the present invention, a bypass control valve caused by a die boost boost negative pressure and a control valve interlocked with the throttle valve are provided in the exhaust gas reflux passage, thereby providing a reflux operation due to the EGR negative pressure. Compensation for the insufficient flow rate can provide adequate reflux of the exhaust gas during low load operation of the engine, improve the operability of the equipment vehicle, and effectively reduce NOx during low load operation.

Claims (1)

배기계통중의 배기가스 통로의 1개소와 엔진의 흡기통로와 사이에 가스환류 통로를 설치하고 통로를 통해서 배기가스의 일부를 흡기계통에 도입되게한 엔진의 배기가스 환류장치에 있어서, 환류통로의 중도에 부압의 구동으로 작동되는 제1, 제2 유량제어 밸브를 병렬로 설치함과 제1, 제2 어밸브와 직렬로 제3의 기계식구동 유량 제어밸브를 설치하고 또 제1 제어밸브는 기화기의 홉기통로에서 발생하는 특성이 다른 2가지 종류의 부압을 각각 부가함에 의하여 그 부압치에 대응하도록 각각의 밸브통로를 열게하고 또 제3제어밸브를 기화기의 드로틀밸브가 열릴때의 작동으로 밸브통로를 열게하는 것을 특징으로하는 배기가스 환류장치.An exhaust gas return device of an engine in which a gas return passage is provided between one of the exhaust gas passages in the exhaust system and the intake passage of the engine, and a portion of the exhaust gas is introduced into the intake cylinder through the passage. The first and second flow control valves are operated in parallel and the third mechanically driven flow control valves are installed in series with the first and second fish valves. Each valve passage is opened to correspond to the negative pressure value by adding two kinds of negative pressures, each of which has different characteristics occurring in the hop passage of the valve, and the third control valve is operated when the throttle valve of the carburetor is opened. An exhaust gas reflux device, characterized in that for opening the passage.

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