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KR20050101895A - Ｅｇｒ 시스템의 ｅｇｒ 챔버 - Google Patents

Ｅｇｒ 시스템의 ｅｇｒ 챔버 Download PDF

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KR20050101895A
KR20050101895A KR1020040027132A KR20040027132A KR20050101895A KR 20050101895 A KR20050101895 A KR 20050101895A KR 1020040027132 A KR1020040027132 A KR 1020040027132A KR 20040027132 A KR20040027132 A KR 20040027132A KR 20050101895 A KR20050101895 A KR 20050101895A
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KR
South Korea
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egr
cylinder
exhaust gas
chamber
cooling water
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Application number
KR1020040027132A
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Inventor
이재웅
Original Assignee
현대자동차주식회사
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Publication date
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Priority to US11/010,009 priority patent/US7073491B2/en
Priority to DE102004063267.7A priority patent/DE102004063267B4/de
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Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 실린더헤드와 흡기매니폴드 사이에 설치되어 각 기통으로 배기가스를 분배하는 EGR 시스템의 EGR 챔버에 관한 것이다.
본 발명은 단판구조의 플레이트 전면과 후면을 이용하여 EGR 딜리버리 수단과 EGR 쿨러 수단을 일체 구비함으로써, 별도의 EGR 쿨러 삭제에 따른 비용의 절감 및 구조의 단순화를 도모할 수 있고, 또 EGR 챔버를 AL 다이캐스팅을 이용한 1개의 부품으로 제조할 수 있도록 함으로써, EGR 챔버의 제조원가를 대폭 줄일 수 있으며, 또 각 기통으로 통하는 배기가스 공급통로의 길이를 균등하게 하여 각 기통으로 공급되는 배기가스량의 편차를 완전히 없애줌으로써, 우수한 EGR 효과를 기대할 수 있는 EGR 시스템의 EGR 챔버를 제공한다.

Description

ＥＧＲ 시스템의 ＥＧＲ 챔버{EGR chamber for EGR system}
본 발명은 자동차 엔진의 실린더헤드와 흡기매니폴드 사이에 설치되는 EGR 시스템의 EGR 챔버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단판구조의 플레이트 전면과 후면을 이용하여 EGR 딜리버리 수단과 EGR 쿨러 수단을 일체 구비한 심플한 구조의 EGR 챔버를 제공함으로써, 별도의 EGR 쿨러 삭제에 따른 비용의 절감 및 구조의 단순화를 도모할 수 있고, 또한 AL 다이캐스팅으로 1개의 부품으로 제조가 가능하여 제조원가를 줄일 수 있으며, 특히 각 기통으로 통하는 배기가스 공급통로의 길이를 균등하게 하여 각 기통으로 공급되는 배기가스량의 편차를 완전히 없애줌으로써 우수한 EGR 효과를 기대할 수 있는 EGR 시스템의 EGR 챔버에 관한 것이다.
일반적으로 EGR 시스템(배기가스 재순환장치)은 자동차 배출가스 중 배기가스를 흡기계통으로 재순환시켜 실린더 내의 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물(NOx)의 발생을 억제하는 장치이다.
즉, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 저감하는 수단으로 배기가스의 일부를 흡기계통으로 되돌린 후 혼합기가 연소할 때 최고 온도를 낮게 하고 질소산화물(NOx)의 생성량을 적게 하는 것이다.
이러한 EGR 시스템의 일반적인 구성은 다음과 같다.
상기 EGR 시스템은 엔진으로부터 배기매니폴드를 통해 배출되는 배기가스의 일부가 EGR 파이프를 통해 흡기매니폴드로 재순환되는 구조로 되어 있으며, 상기 EGR 파이프상에는 컨트롤밸브, EGR 쿨러 등이 장착되어 있다.
특히, 배기가스가 최종적으로 들어가는 흡기매니폴드측에는 EGR 챔버가 설치되어 있어서 배기가스가 각 기통으로 분배될 수 있도록 되어 있다.
여기서, 상기 EGR 쿨러는 재순환되는 배기가스의 온도를 낮추어주는 역할을 하며, 보통 원통형의 하우징, 다수 개의 내장형 파이프, 내부의 챔버, 냉각수의 출입을 위한 배관용 파이프 등으로 구성되어 있다.
또한, 상기 EGR 챔버의 경우 기존에는 각각의 파이프를 통해 흡기매니폴드의 각 기통측으로 배기가스를 공급하여 왔으나, 최근에는 2개의 판부재를 조합시킨 플레이트 접합형 EGR 챔버가 제공되면서 구조적인 복잡성이 어느 정도 개선되고 있는 추세이다.
그러나, 위와 같은 EGR 챔버를 포함하는 전체적인 EGR 시스템의 구성을 살펴보면, 별도의 EGR 쿨러 등의 채용으로 전체적인 구조가 복잡할 뿐만 아니라 구성 부품수가 과다하여 제조원가의 상승을 초래하는 단점이 있으며, 냉각수를 끌어오기 위한 배관용 파이프 등의 연결작업이 까다롭고, 특히 기존 EGR 챔버의 경우 EGR 파이프로부터 보내져오는 배기가스가 각 기통을 차례로 거치면서 공급되는 구조이기 때문에 각 기통으로 공급되는 배기가스량의 편차가 심하게 발생하면서 높은 EGR 효과를 기대하기 어려운 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 단판구조의 플레이트 전면과 후면을 이용하여 EGR 딜리버리 수단과 EGR 쿨러 수단을 일체 구비함으로써, 별도의 EGR 쿨러 삭제에 따른 비용의 절감 및 구조의 단순화를 도모할 수 있는 EGR 시스템의 EGR 챔버를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 EGR 챔버를 AL 다이캐스팅을 이용한 1개의 부품으로 제조할 수 있도록 함으로써, EGR 챔버의 제조원가를 대폭 줄일 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 각 기통으로 통하는 배기가스 공급통로의 길이를 균등하게 하여 각 기통으로 공급되는 배기가스량의 편차를 완전히 없애줌으로써, 우수한 EGR 효과를 기대할 수 있는 EGR 시스템의 EGR 챔버를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 EGR 시스템의 EGR 챔버에 있어서, 상기 EGR 챔버는 흡기매니폴드측과 접하는 전면에 냉각수통로가 형성되어 있고 실린더헤드측과 접하는 후면에 배기가스통로가 형성되어 있는 단판구조의 EGR 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 EGR 플레이트의 전면에 형성되어 있는 냉각수통로는 실린더헤드에 있는 냉각수통로의 한쪽에서 연결되어 각 기통 주위를 경유한 후 실린더헤드에 있는 냉각수통로의 반대쪽으로 연결되는 경로를 갖는 그루브 형태의 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 EGR 플레이트의 후면에 형성되어 있는 배기가스통로는 일측 배기가스유입구로부터 각 기통의 좌우측 대칭위치가 되는 중간위치까지 연장되어 1차 분기점을 형성하고 상기 1차 분기점에서 재차 나머지 기통의 좌우측 대칭위치가 되는 중간위치까지 연장되어 각각의 2차 분기점을 형성한 후 이곳에서 각 기통을 분배되는 경로를 갖는 그루브 형태의 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 분기점 및 각 2차 분기점은 기통의 중심을 지나는 수평선상과 나란한 위치에 배열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 EGR 플레이트는 AL 다이캐스팅으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 EGR 챔버의 전면을 보여주는 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 여기서는 기존 EGR 쿨러의 역할을 대신할 수 있는 쿨러수단의 구조를 보여준다.
EGR 챔버(10)는 배기계통에서 보내진 배기가스가 EGR 파이프를 통해서 기통(120)으로 공급될 때 각 기통으로 배기가스를 분배해주는 역할을 하는 챔버로서, 단판구조의 EGR 플레이트(13)로 이루어져 있으며, 플레이트상에는 흡기매니폴드측과 일대일 배속되는 각각의 기통, 예를 들면 4기통 엔진의 경우 4개의 기통(실질적으로는 기통과 통하는 홀을 의미한다)이 갖추어져 있다.
상기 EGR 플레이트(13)의 전면, 즉 흡기매니폴드와 접하는 면에는 한쪽의 냉각수입구(17)와 반대쪽의 냉각수출구(18) 사이를 이어주는 그루브 형태의 냉각수통로(11)가 형성되고, 상기 냉각수입구(17)와 냉각수출구(18)는 각각 실린더헤드에 있는 냉각수통로의 한쪽 및 반대쪽과 연결된다.
이에 따라, 실린더헤드측 냉각수가 냉각수입구(17)를 통해 유입되고, 냉각수통로(11)를 경유한 후, 냉각수출구(18)를 통해 재차 실린더헤드측으로 빠져나갈 수 있게 된다.
즉, 배기가스에 대한 냉각을 종전과 같이 별도의 쿨러수단에 의존하지 않고, 실린더헤드를 흐르는 냉각수를 이용하여 수행할 수 있게 된다.
상기 냉각수통로(11)는 하단부를 따라 나란한 직선구간을 기본으로 하여 각 기통의 주위를 경유하면서 연통되는 구조로 이루어져 있어서 플레이트의 전체 면적에 대한 균형있는 냉각작용을 수행할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 EGR 챔버의 후면을 보여주는 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 여기서는 각 기통으로 공급되는 배기가스를 균등하게 분배시켜주는 배기가스통로(12)의 구조를 보여준다.
EGR 파이프와 연결되어 있는 일측의 배기가스유입구(14)에서부터 각 기통으로 배기가스통로(12)가 연장되는데, 플레이트의 윗쪽을 따라 각 기통(120)의 좌우측 대칭위치가 되는 중간위치, 예를 들면 4기통 엔진의 경우 1/2기통과 3/4기통 사이의 중간위치까지 연장되어 1차 분기점(15)이 형성되고, 이곳에서부터 다시 플레이트의 아래쪽을 따라 2개의 통로로 나뉘어지면서 각 기통(120)의 좌우측 대칭위치가 되는 중간위치, 예를 들면 1기통과 2기통 사이의 중간위치 및 3기통과 4기통 사이의 중간위치까지 연장되어 각각의 2차 분기점(16)이 형성된 후, 이때의 2차 분기점(16)에서부터 좌우측 각 기통으로 분배되는 경로를 갖는다.
또한, 위와 같은 경로를 갖는 배기가스통로(12)에서 1차 분기점(15) 및 각 2차 분기점(16)은 기통(120)의 중심을 지나는 수평선상과 나란한 위치에 배열되므로 각 기통에 대한 배기가스의 공급조건에 균형을 맞출 수 있게 된다.
이에 따라, 배기가스유입구(14)를 통해 배기가스통로(12)측으로 유입되는 배기가스는 1차 분기점(15)을 지나 2차 분기점(16)까지 같은 거리의 경로를 경유한 후, 2차 분기점(16)에서 각 기통(120)으로 공급되므로 배기가스를 각 기통으로 분배함으로 인한 응답성 향상은 물론 각 기통(120)으로 배기가스가 공급되는 통로의 길이가 같기 때문에 각 기통(120)으로 공급되는 배기가스량의 편차를 없앨 수 있다.
즉, 위와 같이 각 기통으로 공급되는 배기가스량의 편차가 없어지므로 뛰어난 EGR 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 EGR 챔버의 측면을 보여주는 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 기통(120)의 주변을 따라 흐르는 냉각수 및 배기가스의 진행경로를 보여준다.
EGR 플레이트(13)의 전면에는 그루브 형태의 냉각수통로(11)가 형성되어 냉각수는 기통(120)의 주위를 순환한 후 빠져나가게 되고, 후면에도 역시 그루브 형태의 배기가스통로(12)가 형성되어 배기가스는 기통(120)의 주위를 따라 흐르게 된다.
상기 EGR 플레이트(13)의 양면에 형성되는 냉각수통로(11) 및 배기가스통로(12)는 서로의 경로가 플레이트상에서 유사한 면적 분포를 보임에 따라 배기가스통로(12)를 흐르는 배기가스와 냉각수통로(11)를 흐르는 냉각수 간의 열교환효과, 즉 배기가스에 대한 냉각효과를 높일 수 있게 된다.
도 4 및 도 5에서는 본 발명에 따른 EGR 챔버의 설치상태를 보여준다.
전면과 후면에 냉각을 위한 냉각수통로와 분배를 위한 배기가스통로를 일체로 갖는 EGR 플레이트로 이루어진 EGR 챔버(10)는 단판구조이므로 AL 다이캐스팅을 이용한 1개의 부품으로 제조가 가능하며, 이렇게 제조한 단판구조의 EGR 플레이트(10)는 후면은 실린더헤드(100)측, 전면은 흡기매니폴드(110)측과 각각 접하게 한 후 흡기매니폴드(110)의 조립시 함께 체결하여 조립할 수 있다.
이때의 EGR 챔버(10)는 체결을 위한 다수의 홀을 구비하고 있으며, EGR 챔버(10)가 갖는 각 기통은 실린더헤드(100) 및 흡기매니폴드(110)가 갖는 각 기통과 맞추어지는 동시에 양쪽의 냉각수입구 및 냉각수 출구 또한 실린더헤드(100)측의 양쪽의 냉각수통로(미도시)에 맞게 세팅된 후 조립된다.
따라서, EGR 챔버(10)가 갖는 그루브 형태의 냉각수통로 및 배기가스통로는 실린더헤드(100) 및 흡기매니폴드(110)의 각 밀착면에 의해 마감되면서 그 역할을 수행할 수 있고, 이때의 각 밀착면은 가장자리를 따라 실링수단을 함께 구비하여 기밀효과를 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이 본 발명에서 제공하는 EGR 딜리버리 및 EGR 쿨러 일체식의 EGR 챔버는 다음과 같은 장점이 있다.
1) EGR 쿨러, 냉각수 공급을 위한 부속부품 등을 삭제할 수 있기 때문에 시스템 전체적인 구조를 단순화할 수 있다.
2) 별도의 EGR 쿨러를 사용하지 않으므로 EGR 쿨러 비용을 저감할 수 있다.
3) EGR 쿨러로 냉각수를 공급하기 위한 별도의 연결구조가 없으므로 워터호스 등의 부속부품 비용을 저감할 수 있다.
4) AL 다이캐스팅으로 1개의 부품으로 생산이 가능하여 제조원가 비용을 줄일 수 있다.
5) 각 기통으로 배기가스를 공급하는 통로의 길이가 균등하여 각 기통으로 공급되는 배기가스량의 편차를 없앨 수 있고, 따라서 뛰어난 EGR 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 EGR 챔버의 전면을 보여주는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 EGR 챔버의 후면을 보여주는 사시도
도 3은 본 발명에 따른 EGR 챔버의 측면을 보여주는 사시도
도 4는 본 발명에 따른 EGR 챔버의 설치상태를 보여주는 사시도
도 5는 도 4에서 EGR 챔버 위에 흡기 매니폴드를 설치한 상태를 보여주는 사시도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : EGR 챔버 11 : 냉각수통로
12 : 배기가스통로 13 : EGR 플레이트
14 : 배기가스유입구 15 : 1차 분기점
16 : 2차 분기점 17 : 냉각수입구
18 : 냉각수출구
100 : 실린더헤드 110 : 흡기매니폴드
120 : 기통

Claims (5)

  1. EGR 시스템의 EGR 챔버에 있어서,
    상기 EGR 챔버(10)는 흡기매니폴드측과 접하는 전면에 냉각수통로(11)가 형성되어 있고 실린더헤드측과 접하는 후면에 배기가스통로(12)가 형성되어 있는 단판구조의 EGR 플레이트(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 EGR 시스템의 EGR 챔버.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 EGR 플레이트(13)의 전면에 형성되어 있는 냉각수통로(11)는 실린더헤드에 있는 냉각수통로의 한쪽에서 연결되어 각 기통 주위를 경유한 후 실린더헤드에 있는 냉각수통로의 반대쪽으로 연결되는 경로를 갖는 그루브 형태의 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 EGR 시스템의 EGR 챔버.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 EGR 플레이트(13)의 후면에 형성되어 있는 배기가스통로(12)는 일측 배기가스유입구(14)로부터 각 기통의 좌우측 대칭위치가 되는 중간위치까지 연장되어 1차 분기점(15)을 형성하고 상기 1차 분기점(15)에서 재차 나머지 기통의 좌우측 대칭위치가 되는 중간위치까지 연장되어 각각의 2차 분기점(16)을 형성한 후 이곳에서 각 기통을 분배되는 경로를 갖는 그루브 형태의 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 EGR 시스템의 EGR 챔버.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 1차 분기점(15) 및 각 2차 분기점(16)은 기통의 중심을 지나는 수평선상과 나란한 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템의 EGR 챔버.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 EGR 플레이트(13)는 AL 다이캐스팅으로 제조되는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템의 EGR 챔버.
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