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KR900001391B1 - 배출개스 재순환 밸브장치 - Google Patents

배출개스 재순환 밸브장치 Download PDF

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KR900001391B1
KR900001391B1 KR1019870001525A KR870001525A KR900001391B1 KR 900001391 B1 KR900001391 B1 KR 900001391B1 KR 1019870001525 A KR1019870001525 A KR 1019870001525A KR 870001525 A KR870001525 A KR 870001525A KR 900001391 B1 KR900001391 B1 KR 900001391B1
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KR
South Korea
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valve
seal
bracket
exhaust gas
cover
Prior art date
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Application number
KR1019870001525A
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KR870008101A (ko
Inventor
훠누토 조셉
로날드 웬트 피터
Original Assignee
제너럴 모터즈 코오포레이션
에이.디.하인즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제너럴 모터즈 코오포레이션, 에이.디.하인즈 filed Critical 제너럴 모터즈 코오포레이션
Publication of KR870008101A publication Critical patent/KR870008101A/ko
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Abstract

내용 없음.

Description

배출개스 재순환 밸브장치
제1도 본 발명에 부합되는 배출개스 재순환 밸브장치의 한 실시예의 단면도.
제2도 보정 배출구를 나타내는 제1도의 실시예에 대한 저면도.
제3도 제1도의 실시예에 사용된 아마츄어-밸브부재-시일 준 조립체의 확대도.
제4도 본 발명에 부합되는 배출개스 재순환 밸브장치의 다른 실시예의 부분단면도.
제5도 본 발명에 부합되는 배출개스 재순환 밸브장치의 또 다른 실시예의 부분단면도.
제6도 제5도의 실시예에 대한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 110, 210 : 배출개스 재순환 밸브장치(exhaust gas recirculation valve assembly)
12, 112, 212 : 베이스(base)
14, 114, 214 : 유입구(inlet)
16, 116, 216 : 커버(cover)
18,118,218 : 배출개스 실(discharge gas chamber)
20a, 20b, 20c, 120, 220 : 배출구(outlet)
22, 122, 222 : 밸브시이트(valve seat)
24, 124, 224 : 솔레노이드 코일(solenoid coil)
26, 126, 226 : 브래키트(bracket)
28, 128, 228 : 솔레노이드 아마츄어(solenoid armature)
30, 130, 230 : 밸브스템(valve stem)
32, 132, 232 : 밸브부재(valve member)
34, 134, 234 : 이동브래키트시일(movable bracket seal)
36, 136, 236 : 이동시일 (movable seal)
42, 142, 242 : 스프링(spring)
44, 144, 244 : 브래키트 개구(bracket opening)
50, 150, 250 : 커버 개구(cover opening)
본 발명은 내연기관에 있어서 배출개스의 재순환을 조절하기 위한 밸브장치(valve assembly)에 관한 것이다. 전기-작동 밸브장치를 사용하여 배출개스 재순환을 조절하는 경우, 작동자(actuator)는 적절한 작동을 확실하게 부여하기 위하여 배출개스로부터 절연되어야만 한다. 그러나, 배출개스 재순환을 조절하기 위하여 재안된 통상의 전기-작동 밸브장치에서는 실제적으로 작동자가 배출개스로부터 절연되지 않는다.
따라서, 본 발명은 실제적으로 작동자가 배출개스로부터 절연되어 적절한 작동을 확실하게 부여하는 전기-작동 배출가스 재순환 밸브장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 부합되는 배출개스 재순환 밸브장치의 바람직한 실시예에 있어서, 밸브부재는 배출개스실로부터 보정밸브 시이트를 관통하는 배출개스의 흐름을 조절한다. 솔레노이드 코일은 배출개스실 외측에 위치되고, 그리고 밸브부재는, 코일에 의해 둘러싸인 솔레노이드 아마추어로 확장하는, 밸브 스템을 포함한다.
밸브스템은 한쌍의 스프링-바이어스 시일에 의해서 둘러싸이는데 이 시일은 밸브스템 둘레의 개구를 솔레노이드코일 및 실에 대하여 시일링 하고, 그리고 아마츄어-밸브부재-시일 준 조립체(armature valve member-seal sub-seembly)는 측상으로 부상하여 솔레노이드 코일과 배출구 사이의 잠재적인 불일치를 보충하게 된다.
이하 도면을 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
제1-3도에 나타난 바와 같이, 배출개스 재순환 밸브장치(10)는 유입구(14)를 갖는 베이스(12)를 포함하는데 유입구(14)는 배출개스를 엔진으로부터 수용하도록 구성된다. 커버(16)는 베이스(12)위에 겹쳐져 배출개스실(18)을 에워싸도록 구성되고, 그리고 베이스(12)는 세개의 보정배출구(calibrated outlet)(20a,20b,20c)를 포함하는데 이들 각각은 밸브시이트(22)에 의해서 둘러싸여 있다.
솔레노이드코일(24)은 각 밸브시이트(22)위의 브래키트(26)에 장치된다. 각각의 코일(24)은 아마츄어(28)를 에워싸고, 그리고 밸브 스템은 각 아마츄어(28)로부터, 실(18)내에 위치되는, 밸브부재(32)까지 확장된다.
한쌍의 시일(34) 및 (36)은 각 밸브스템(30)을 에워싸도록 구성된다. 각각의 상부 또는 브래키트 시일(34)은 밸브스템(30)을 에워싸는 중앙디스크부(central disk portion)(38) 및, 스프링(42)에 의해서 바이어스되어 브래키트(26)와 맞물리도록 구성된, 원주형립(peripheral lip)(40)을 포함한다. 브래키트 시일(34)은 밸브스템(30) 및 아마추
각각의 저부 또는 커버시일(36)은 밸브스템(30)을 에워싸는 허브(46) 및, 스프링(42)에 의해서 바이어스되어 커버(16)과 맞물리도록 구성된, 원주형 플랜지부(48)를 포함한다. 커버시일(36)은 밸브시스템(30) 주변에서 커버(16)을 관통하는 개구(50)를 시일링한다.
시일(34) 및 (36)은 소결그래파이트 청동(sintered graphite bronze), 스테인레스강, 또는 소정의 평활성(lubricity) 및 내마모성(wear resistance)를 제공하는 다른 물질등으로 형성된다. 저부시일(36)의 허브(46)를 관통하는 보어(52)는 상부 및 저부에서 챔퍼(chamfer)되어 밸브스템(30)이 시일(36)을 통하여 쉽게 활주 할 수 있도록 되어있다. 상부시일(34)의 얇은 중앙디스크부(38)를 관통하는 보어(54)는 챔퍼공정을 필요로 하지 않는다.
밸브장치(10)를 조립하기 위하여, 세개의 솔레노이드코일(24)이 브래키트(26)에 고정되고 그리고 코일-브래키트 준 조립체(coil-bracket sub-assembly)가 반전(invert)된다. 세개의 아마츄어-밸브부재-시일 준 조립체(55)는 ,저부시일(36), 스프링(42) 및 상부시일(34)을 밸브스템(30)위에 위치시키고, 다시 아마츄어(28)를 밸브스템(30)에 위치시키고, 그리고, 고정하기 위하여, 밸브스템(30)의 팁을 업세팅함으로서, 형성된다. 스프링(57)이 각 솔레노이드 코일(24)에 삽입된 다음 아마츄어(28)는 브래키트 개구(44)를 관통하여 솔레노이드코일(24)에 삽입된다.
커버(16)는 패스너(fastener)(58)에 의해서 베이스(12)에 고정되고, 그리고 커버베이스 준 조립체는 반전되고, 개구(50)를 관통 확장하여 밸브시이트(22)와 맞물리는 밸브부재(32)에 조립되고, 그리고 패스너(60)에 의해서 브래키트(26)에 고정된다.
스프링(42)은 상부시일(34)의 중앙디스크부(38)과 저부시일(36)의 원주형플랜지부(48)사이에서 작동하여 시일(34)과 브래키트(26) 그리고 시일(36)과 커버(16)를 맞물리도록 한다.
작동에 있어서, 각 스프링(57)은 각각의 아마츄어(28) 및 밸브스텝(30)은 바이어스하여 각각의 밸브부재와 상응 밸브시이트(22)를 맞물리게 한다.
솔레노이드코일(24)이 여자화(energized)되는 경우, 각각의 아마츄어(28) 및 밸브스템(30)이 각 스프링(57)의 바이어스에 반하여 상승되고 그리고 각각의 밸브부재(32)가 상응 밸브시이트(22)로부터 멀리 상승되어 배출개스의 재순환이 이루어진다.
배출구(20a,20b,20c)의 면적은, 배출구(20b)의 면적이 배출구(20a)의 면적에 비해 두배 그리고 배출구(20c)의 면적이 배출구(20b)에 비해 두배가 되도록, 이배급수(binary series)로 조절되는 것이 바람직하지만, 용도에 따라 배출면적의 다른 조합이 사용될 수 있다. 배출개스의 재순환과정은 적절한 솔레노이드코일 또는 복수코일(24)을 여자화하여 적절한 밸브부재 또는 복수의 부재(32)를 상응밸브시이트 또는 복수의 시이트(22)로부터 멀리 상승시켜 하나 또는 그 이상의 보정배출구(20a,20b,20c)를 관통하여 배출개스가 재순환되도록 함으로서, 조절된다.
각 솔레노이드코일(24)은, 요우크(yoke)(64)내에서 나사 고정되는, 극편(pole piece)(62)을 포함한다. 요우크(64)내의 극편(62)의 조절에 의해서, 상응스프링(53)이 상응하는 아마츄어-밸브 스템-밸브부재에 대해 작용하는 예비하중(preload), 상응코일(24)이 여자화되지 않는 경우 상응 아마츄어(20)와 각각의 극편(62) 사이의 공기갭(air gap) 그리고 상응코일(24)이 여자화되는 경우 상응 아마츄어-밸브 스템-밸브부재의 이동거리(travel)가 결정된다.
비록 밸브장치(10)가 원형 베이스(12)를 갖는 것으로 나타나 있지만, 베이스(12)는 특정엔진용도의 공간한계내에서 적절하게 다른 형태를 가질 수 있다. 제4도에 나타난 바와 같이, 배출개스 재순환 밸브장치(110)는 유입구(114)를 갖는 베이스(112)를 포함하는데 상기 유입구(114)는 엔진으로부터 배출개스를 수용한다.
커버(116)는 베이스(112)위에 겹쳐져 배출개스실(118)을 에워싸고, 그리고 베이스(112)는 세개의 보정배출구(120)(단지 한개만이 나타나 있음)를 포함하는데 이들 각각은밸브시이트(122)에 의해서 에워싸여 있다. 솔레노이드코일(124)은 각 밸브시이트(122)위의 브래키트(126) 상에 장치된다.
각 코일(124)은 아마츄어(128)를 에워싸고, 그리고 밸브스템(130)은 각각의 아마츄어(128)로부터 확장하여 실(118)내에 위치되는 밸브부재(132)까지 확장된다. 한쌍의 시일(134) 및 (136)은 각각의 밸브스템(130)을 에워싸도록 구성된다. 각 상부 또는 브래키트 시일(134)은 밸브스템(130)을 에워싸고 스프링(142)에 의해서 바이어스되어 브래키트(126)와 맞물린다. 브래키트 시일(134)은 밸브스템(130) 및 아마츄어(128) 주변에서 브래키트(126)를 관통하는 개구(144)를 시일링한다. 각 저부 또는커버시일(136)은 밸브스템(130)을 감싸는 허브(146) 및, 스프링(142)에 의해서 바이어스되어 커버(16)와 맞물리는, 원주형 플랜지부(148)를 포함한다. 커버시일(136)은 밸브스템(130) 주변에서 커버(116)를 관통하는 개구(150)를 시일링한다. 시일(134) 및 (136)은 소결 스래파이트청동, 스테인레스 강, 또는 소정의 평활성 및 내마모성을 부여하는 다른 물질로 형성된다.
밸브장치(110)의 베이스(112)은 배출실(discharge chamber)(137)을 포함하는데 이 배출실(137)은 배출구(120)를 관통하여 조절된 배출개스를 보통배출구(139)로 이송
제4도에 나타난 본 발명의 배출개스 재순환밸브장치(110)는 제1-3도에 나타난 밸브장치(10)와 동일한 방법으로 조립, 조절 및 작동된다.
제5-6도에 나타난 바와 같이, 배출개스 재순환 밸브장치(210)는 유입구(214)를 갖는 베이스(212)를 포함하는데, 이 유입구(214)는 배출개스를 엔진으로부터 수용하도록 구성된다. 커버(216)는 베이스(212)위에 겹쳐져 배출개스실(218)을 에워싸고, 그리고 베이스(212)는 세개의 보정 배출구 (220)(단지 하나만이 나타나 있음)를 포함하는데 이들은 벨브시이트(222)에 의해서 에워싸여 있다. 솔레노이드코일(224)은 각각의 밸브시이트(222)위의 브래키트(226)에 장치된다.
각각의 코일(224)은 아마츄어(228)를 에워싸고, 그리고 밸브스템(230)은 각각의 아마츄어(228)로부터 실(218)내에 위치되는 밸브부재(232)까지 확장된다. 한쌍의 시일(234) 및 (236)은 각각의 밸브스템(230)을 에워싸도록 구성된다.
각각의 상부 또는 브래키트 시일(234)은 밸브스템(234)을 에워싸는 중앙 디스크부(238) 및, 스프링(242)에 의해서 바이어스되어 브래키트 (226)와 맞물리는, 원주형립(240)을 포함한다. 브래키트 시일(234)은 밸브스템(230) 및 아마츄어(228)에서 브래키트(226)를 관통하여 개구(244)을 시일링한다.
각각의 저부 또는 커버시일(236)은 밸브스템(230)을 에워싸는 중앙디스크부(246) 및, 스프링(242)에 의해서 바이어스되어 커버(216)와 맞물리는, 원주형림(248)을 포함한다. 커버시일(236)은 밸브스템(230) 주변에서 커버(216)를 관통하는 개구(250)를 시일링한다.
시일(234) 및 (236)은 소정의 평활성 및 내마모성을 갖는 소결 그래파이트청동등
밸브장치(210)를 조립하기 위하여, 세개의 솔레노이드코일(224)은 브래키트(226)에 고정되고, 그리고 세개의 아마츄어-밸브부재-시일 준 조립체(255)는, 밸브부재(232), 저부시일(236), 스프링 시이트(255a) 및 리터언스프링(255b), 시일 스프링(242) 및 상부 시일(234)를 밸브 스템(230)위에 위치시키고, 다시 아마츄어(228)를 밸브스템(230)위에 위치시키고, 그리고, 그것을 고정하기 위하여, 밸브스템(230)의 팁(256)을 업세팅함으로써, 형성된다. 다음에, 아마츄어(228)는 브래키트 개구(244)를 관통하여 솔레노이드코일(224)에 삽입되고 그리고 커버(216) 및 베이스(212)는, 개구(250)를 관통확장하여 밸브시이트(222)와 맞물리는, 밸브부재(232)와 결합되고, 그리고 패스너(260)는 브래키트(226) 및 커버(216)를 관통확장하여 베이스(212)내에 나사고정된다.
스프링(242)은 상부시일(234)의 중앙디스크부(238)와 하부시일(236)의 중앙디스크부(246) 사이에서 작동하여 시일(234)과 브래키트(226) 그리고 시일(236)과 커버(216)를 맞물리도록 구성된다. 작동에 있어서, 각각의 스프링(255b)은 각각의 아마츄어(228) 및 밸브스템(230)을 바이어스하여 상응 밸브부재(232)와 상응 밸브시이트(222)가 맞물리도록 한다.
솔레노이드코일(224)이 여자화되는 경우, 각각의 아마츄어(228) 및 밸브스템(230)은 상응스프링(255b)의 바이어스에 반하여 상승되고 그리고 상응밸브부재(232)가 상응밸브시이트(222)로 부터 멀리 상승하여 배출개스의 재순환을 허용하게 된다.
각각의 솔레노이드 코일(224)은, 요우크(264)내에서 나사고정되는, 극편(262)을 갖는다. 요우크(264)내의 극편(262)의 조절에 의해서 상응하는 아마츄어-밸브스템-밸브부재의 공기갭 및 이동거리가 결정된다. 요우크(264)내의 극편(262)을 조절한 다음, 요우크(264)가 측상으로 크램프되므로 극편조절에 있어서의 어떠한 변화도 방지된다.
각각의 밸브부재(232)는 상응밸브스템(230)의 단부에 형성된 볼(ball)(266)상에서 회전(swivel)되므로 밸브부재(232)가 상응밸브 시이트(222)상에 적절하게 배치되는 것을 보다 확실하게 해준다.
한편, 각각의 오리프스(220)는 상부에서는 가장 좁은 개구와 하부에서는 보다 넓은 영역(268)을 포함한다. 이러한 구성에 있어서, 오리피스(220)내에 축적되려는 어떠한 침전물도, 오리피스(220)를 관통하는 흐름 방향을 따라 밸브부재(232)에 의해서 보다 넓은 영역(268)으로 떠 밀리게 되므로, 오리피스(220)의 어떠한 막힘가능성도 감소된다.
또한, 배출개스 재순환은 하나 또는 그 이상의 솔레노이드를 선형 솔레노이드로서 작동하므로써 밸브장치에 의해서 조절될 수 있는데, 상기 선형 솔레노이드는 각각의 밸브부재가 상응 밸브시이트로부터 멀리 상승될 정도로 변화되어 밸브부재와 상응밸브 시이트 사이의 흐름면적을 변화시키도록 구성된다.
게다가, 하나 또는 그 이상의 솔레노이드는 펄스나비 변조 또는 주파수 변조솔레노이드로서 작동될 수 있는데, 상기 변조 솔레노이드는 각각의 밸브부재가 상응밸브 시이트로부터 멀리 상승되어 밸브부재를 지나는 흐름을 변화시키는 시간을 변화시키도록 구성된다.
게다가, 각각의 실시예에서 알수 있는 바와 같이, 솔레노이드코일(24,124,224)은 밸브시이트(22,122,222)위에서 정확하게 일렬로 배열될 수 없다. 그러나, 본 발명에 있
대신에, 아마츄어-밸브부재-시일 준 조립체(55,155,255)는 측상으로 부상하여 솔레노이드코일(24,124,224)의 잠재적인 불일치를 보충하게 되는데, 이 경우 브래키트 개구(44,144,244)와 커버개구(50,150,250)는 여전히 시일링 상태를 유지한다.
저부 또는 커버시일(236)의 중앙디스크부(246)가 약간 블록하여 조립공정중에 개구(250)내의 중심을 쉽게 찾을 수 있도록 하는데, 이 경우 상기와 같이 시일(236)은 여전히 측상으로 부상(float)된다.

Claims (3)

  1. 배출개스실(18,118,218), 상기실에 개구된 유입구(14,114,214), 상기실로부터 개구된 배출구(20a,20b,20c,120,220), 상기 유입구 또는 상기 배출구를 에워싸는 밸브시이트(22,122,222) 및, 상기 밸브시이트(22,122,222)와 일반적으로 일직선 배열된 개구(50,150,250)를 포함하여 상기실(18,118,218)을 에워싸는, 커버(16,116,216)를 포함하는 베이스(12,112,212), 상기 개구(50,150,250)를 관통확장하는 밸브스템(30,130,230), 상기 밸브스템(30,130,230)의 한쪽단부에서 상기 밸브시이트(22,122,222)에 인접하여 장치되는 밸브부재(32,132,232), 그리고 상기 밸브스템(30,130,230)의 다른쪽 단부에 위치되고 여자화(energizable)되어 상기밸브스템(30,130,230)을 작동하여 상기 밸브부재(32,132,232)가 왕복 운동하여 상기 밸브시이트(22,122,222)와 맞물림상태를 유지 또는 벗어나도록 하는, 작동자(24,124,224)를 포함하는 배출개스 재순환 밸브장치(10,110,210)에 있어서, 상기실(18, 118,218) 외측에서 상기 밸브스템(30,130,230)을 에워싸는 이동시일(36,136,236) 및 상기 밸브스템(30,130,230)을 에워싸고 상기 이동시일(36,136,236)이 상기 커버(16,116,216)와 맞물림 하도록 바이어스 되어 상기 커버개구(50,150, 250)를 시일링하는, 스프링(42,142,242)을 추가 구성함을 특징으로 하는 배출개스 재순한 밸브장치(exhaust gas recirculation valve assembly).
  2. 제1항에 있어서, 밸브부재(32,132,232)가 상기실(18,118,218)내에서 상기 밸브스템(30,130,230)의 한쪽단부에 장치되고, 상기 밸브스템(30,130,230)의 다른쪽 단부에 솔레노이드 아마츄어(28,128,228)가 장치되고 그리고 상기 아마츄어(28,128,228)가 여자화되어 상기 밸브 스템(30,130,230)을 이동시켜 상기 밸브부재(32,132,232)가 왕복운동하여 상기밸브시이트(22,122,222)와 맞물림 상태를 유지 또는 벗어나도록 하는솔레노이드코일(24,124,224)에 의해서 에워싸도록 구성됨을 특징으로 하는 배출개스 재순환 밸브장치.
  3. 제2항에 있어서, 솔레노이드코일(24,124,224)이, 일반적으로 상기 커버개구(50,150,250)와 일직선 배열되는 개구(44,144,244)를 포함하는, 브래키트(26,126,226)에 의해서 상기 베이스(12,112,212)에 유지되고, 상기 밸브스템(30,130,230)이 상기 브래키트 개구(44,144,244)를 관통확장하고, 그리고 상기 밸브스템(30,130,230)이 상기 스프링(42,142,242)에 의해서 상기 브래키트(26,126,226)와 맞물리도록 바이어스되어 상기 브래키트 개구(44,144,244)를 시일링하는 이동브래키트시일(34,134,234)에 의해 상기 브래키트(26,126,226)와 상기 커버(16,116,216) 사이에서, 에워싸이도록 구성됨을 특징으로 하는 배출개스 재순환 밸브장치.
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