KR100957325B1 - 차량의 배기경로 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 배기경로 제어장치에 관한 것으로, 차량의 운행중에 토크의 출력을 증대시켜야 할 필요가 있는 경우에는 배기경로의 길이를 길게 설정하고 배기가스의 정화효율을 향상시킬 필요가 있는 경우에는 배기경로의 길이를 짧게 설정하여 엔진의 출력 토크성능과 정화효율을 동시에 향상시킬 수 있도록, 일측 촉매컨버터로부터 배출되는 배기가스가 타측 촉매컨버터로부터 배출되는 배기가스와 합쳐지는 합류부에서 상기 일측 촉매컨버터까지의 배기경로가 그 길이가 짧은 단배기경로와, 그 길이가 긴 장배기경로로 구분되고, 상기 단배기경로와 장배기경로 중의 어느 하나의 배기경로만 개방되게 하는 제어밸브가 상기 배기경로에 설치되어 있다.

단배기경로, 장배기경로, 제어밸브, 액츄에이터

Description

차량의 배기경로 제어장치{Exhaust gas flow passage between control device in vehicle}

본 발명은 차량의 배기경로 제어장치에 관한 것으로, 특히 배기매니폴드에 설치된 촉매컨버터를 통과한 배기가스의 유동경로를 차량의 주행 상황에 따라 적절히 제어하여 차량의 토크성능과 촉매컨버터의 정화효율을 동시에 향상시키도록 한 차량의 배기경로 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 브이(V)형 엔진의 배기시스템을 개략적으로 도시한 것인 바, 즉 배기매니폴드에 설치된 좌우 양측의 제1촉매컨버터(1a,1b)의 출구에는 상기 촉매컨버터에 의해 정화되어 배출되는 배기가스를 차량의 후방으로 안내하도록 각각 제1,2배기파이프(2a,2b)의 일단이 접속되고, 상기 제1,2 배기파이프(2a,2b)의 타단은 하나의 제3배기파이프(3)의 일단을 형성하는 합류부(3a)에서 합류되며, 상기 제3배기파이프의 타단은 다른 제2촉매컨버터(4)와 연결되어 있다.

이에 따라 엔진의 각 실린더에서 배출되는 배기가스는 배기매니폴드에 설치된 제1촉매컨버터를 통과하여 1차적으로 정화된 다음에 각각의 제1,2배기파이프를 따라서 유동하다가 상기 합류부에 합류된 이후에 제3배기파이프를 통해 제2촉매컨 버터로 유입되어서 정화되게 된다.

상기와 같은 종래의 배기시스템에서 좌우 양측의 제1촉매컨버터로부터 상기 합류부까지의 배기경로의 길이가 긴 경우에는 저중속 토크가 상승하는 반면에 배기가스의 정화효율은 저하되게 되고, 상기 배기경로의 길이가 짧은 경우에는 저중속 토크가 하락하는 반면에 제2촉매컨버터의 온도 상승이 빨려져서 촉매반응시간이 단축되어 배기가스의 정화효율은 향상되게 된다.

그런데 종래의 배기시스템에서는 상기 배기경로의 길이가 특정되어 가변시킬 수 없는 구조로 되어 있어서 토크성능과 정화효율을 동시에 향상시키기가 어려운 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 운행중에 토크의 출력을 증대시켜야 할 필요가 있는 경우에는 배기경로의 길이를 길게 설정하고 배기가스의 정화효율을 향상시킬 필요가 있는 경우에는 배기경로의 길이를 짧게 설정하여 엔진의 출력 토크성능과 정화효율을 동시에 향상시킬 수 있도록 한 차량의 배기경로 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측 촉매컨버터로부터 배출되는 배기가스가 타측 촉매컨버터로부터 배출되는 배기가스와 합쳐지는 합류부에서 상기 일측 촉매컨버터까지의 배기경로가 그 길이가 짧은 단배기경로와, 그 길이가 긴 장배기경로로 구분되고, 상기 단배기경로와 장배기경로 중의 어느 하나의 배기경로만 개방되게 하는 제어밸브가 상기 배기경로에 설치되어 있다.

본 발명에 따른 차량의 배기경로 제어장치에 의하면, 브이형 엔진의 좌우 양측 촉매컨버터에서 배출되는 배기가스가 하나로 합쳐지는 합류부로부터 일측 촉매컨버터까지의 배기경로를 짧은 경로길이를 가진 단배기경로와 긴 경로길이를 가지는 장배기경로를 나누고, 차량의 운행 상황에 따라 상기 단배기경로를 개방하거나 혹은 장배기경로를 개방하여 장단의 배기경로를 선택적으로 조절함으로써, 엔진이 아이들 혹은 2500rpm 이상의 고속으로 운전될 경우에 단배기경로를 통해 배기가스가 배출되게 해서 배기가스의 정화효율과 엔진의 출력을 향상시키고, 엔진이 저속 혹은 중속으로 운전될 경우에는 장배기경로를 통해 배기가스가 유동되게 해서 엔진의 출력 토크성능을 증대시켜 차량의 상품성을 향상시키는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 차량의 배기경로 제어장치의 구성이 평면도로 도시되고, 도 3에는 도의 요부 측면도가 확대되어 도시되어 있는 바, 즉 배기매니폴드에 설치되는 일측 촉매컨버터의 출구와 일단이 접속되는 제1배기파이프(11)와 타측 촉매컨버터의 출구에 일단이 접속되는 제2배기파이프(12)가 합류부(13)에서 합해지게 형성된다.

상기 제2배기파이프(12)는 대체로 타원 경로를 이루는 타원 형상으로 형성되 고, 상기 타원 경로의 소정 부위에서는 일방향으로만 배기가스의 유동이 허용되게 하는 제어밸브(14)가 내장되어, 상기 제어밸브(14)를 기준으로 합류부(13)까지의 경로 길이가 짧은 단배기경로(12a)와 합류부(13)까지의 경로 길이가 긴 장배기경로(12b)가 각각 형성된다.

상기 제어밸브(14)는 도 3에 자세히 도시된 바와 같이 대체로 ㄱ자 형상으로 절곡되어, 그 절곡된 부위들이 각각 반원형으로 형성된다.

그리고 상기 제어밸브(14)에는 그 밸브축(14a)이 설치되어, 상기 밸브축을 중심으로 제어밸브가 제2배기파이프의 내부에서 회전가능하게 지지되고, 상기 밸브축(14a)을 회전시키기 위해 밸브축(14a)에는 링크(15)의 일단이 연결되며, 상기 링크(15)의 타단은 솔레노이드와 같은 액츄에이터(16)의 플런저(16a)에 연결되고, 상기 액츄에이터를 제어하기 위해 액츄에이터는 엔진제어유니트(ECU)의 출력단에 접속되어 있다.

또한 상기 액츄에이터(16)는 마운팅브라켓(17)을 매개로 상기 제2배기파이프(12)의 외주에 고정되게 설치된다.

이에 따라 상기 엔진제어유니트가 엔진의 구동 속도를 판단하고, 엔진이 아이들 상태로 운전되거나 혹은 2500rpm 이상의 속도로 운전될 경우에는 상기 액츄에이터에 제어전류를 인가하여 상기 플런저를 돌출시킨다. 그러면 상기 플런저에 의해 상기 링크가 회전하면서 상기 밸브축을 회전시키고, 밸브축의 회전에 따라 상기 제어밸브가 회전하여 단배기경로(12a)를 개방시키는 반면에 장배기경로(12b)는 막아주게 된다.

따라서 도 4에 도시한 바와 같이 일측 촉매컨버터(18)를 통해 배출되는 배기가스는 단배기경로를 통해 합류부로 유입되어 배기경로의 길이가 짧아지게 됨으로써, 엔진이 아이들로 운전될 때에 배기가스의 정화효율이 향상됨과 더불어 엔진이 고속으로 운전될 때에 배기가스의 유동이 원활해져 엔진의 출력 성능이 향상되게 된다.

한편 엔진이 저속 혹은 중속(1500~2500rpm)으로 운전될 경우에는 상기 엔진제어유니트가 상기 액츄에이터에 인가된 제어전류를 차단하고, 액츄에이터의 돌출된 플런저는 후퇴하여 원래의 상태로 복귀되며, 이에 따라 도 3에 도시한 바와 같이 상기 제어밸브에 의해 단배기경로(12a)는 차단되는 반면에 장배기경로(12b)는 개방되게 된다.

그러므로 도 5에 도시한 바와 같이 일측 촉매컨버터(18)를 통해 배출되는 배기가스는 장배기경로를 통해 합류부로 유입되어 배기경로의 길이가 길어지게 됨으로써, 엔진이 저속 혹은 중속으로 운전될 때에 엔진의 출력 토크성능이 증대되게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 브이형 엔진의 배기시스템의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 배기경로 제어장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 배기경로 제어장치의 요부 확대 측면도,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 배기경로 제어장치의 작동 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-제1배기파이프 12-제2배기파이프

12a-단배기경로 12b-장배기경로

13-합류부 14-제어밸브

15-액츄에이터 16-링크

17-브라켓

Claims (6)

1. 일측 촉매컨버터로부터 배출되는 배기가스가 타측 촉매컨버터로부터 배출되는 배기가스와 합쳐지는 합류부에서 상기 일측 촉매컨버터까지의 배기경로가 그 길이가 짧은 단배기경로와, 그 길이가 긴 장배기경로로 구분되고, 상기 단배기경로와 장배기경로 중의 어느 하나의 배기경로만 개방되게 하는 제어밸브가 상기 배기경로에 설치된 차량의 배기경로 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어밸브는 엔진의 구동속도를 기준으로 단배기경로 혹은 장배기경로를 개폐하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기경로 제어장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어밸브는 엔진이 저속 혹은 중속(1500~2500rpm)으로 운전될 경우에 상기 장배기경로를 개방하고, 엔진이 아이들 혹은 2500rpm 이상의 고속으로 운전될 경우에는 상기 단배기경로를 개방하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기경로 제어장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 제어밸브는 반원형으로서 ㄱ자 형상으로 절곡되어 상기 배기경로의 내부에 밸브축을 매개로 회전가능하게 설치되고, 상기 밸브축에는 링크의 일단이 연결되며, 상기 링크는 액츄에이터의 플런저에 접속되며, 상기 액츄에이터는 엔진의 구동속도를 판단하여 제어전류를 인가 혹은 차단하는 엔진제어유 니트에 접속된 것을 특징으로 하는 차량의 배기경로 제어장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 단배기경로와 장배기경로는 합쳐져서 타원형상을 이루는 것을 특징으로 하는 차량의 배기경로 제어장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 단배기경로와 장배기경로는 브이형 엔진의 좌우 양측 촉매컨버터에서 배출되는 배기가스를 외부로 유도하는 어느 하나의 촉매컨버터로의 배기경로에 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 배기경로 제어장치.

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