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KR20200143282A - 밸브, 내연기관을 위한 배기 분기부 및 내연기관을 구비하는 차량 - Google Patents

밸브, 내연기관을 위한 배기 분기부 및 내연기관을 구비하는 차량 Download PDF

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KR20200143282A
KR20200143282A KR1020200070899A KR20200070899A KR20200143282A KR 20200143282 A KR20200143282 A KR 20200143282A KR 1020200070899 A KR1020200070899 A KR 1020200070899A KR 20200070899 A KR20200070899 A KR 20200070899A KR 20200143282 A KR20200143282 A KR 20200143282A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
outlet
valve
protrusion
flap
cover
Prior art date
Application number
KR1020200070899A
Other languages
English (en)
Inventor
프란코이스 페르난트
바슈티엔 페리콘
Original Assignee
포레시아 이미션스 콘트롤 테크놀로지스, 저머니 게엠베하
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 포레시아 이미션스 콘트롤 테크놀로지스, 저머니 게엠베하 filed Critical 포레시아 이미션스 콘트롤 테크놀로지스, 저머니 게엠베하
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Abstract

밸브(24)는 하우징(26) 및 플랩(30)을 갖고, 하우징(26)은 유입구(32), 제1 유출구(34) 및 제2 유출구(36)를 갖는 챔버(28)를 포함한다. 플랩(30)은 챔버(28) 내에서 회전축(D) 주위에 회전 가능하게 장착되고, 유입구(32)가 제1 유출구(34)에 유동적으로 연결되고 제2 유출구(34)가 폐쇄되는 제1 위치와, 유입구(32)가 제2 유출구(36)에 유동적으로 연결되고 제1 유출구(34)가 폐쇄되는 제2 위치, 그리고 유입구(32)가 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36)에 유동적으로 연결되는 제3 위치 사이에서 이동 가능하다. 플랩(30)은 플랩(30)의 제1 위치에서 제2 유출구(36) 내로 돌출하는 돌출부(46)를 갖는다. 더욱이, 열교환기(20), 바이패스(22) 및 상기한 밸브(24)를 구비하는 내연기관을 위한 배기 분기부와, 내연기관 및 상기한 배기 분기부를 구비하는 차량이 제공된다.

Description

밸브, 내연기관을 위한 배기 분기부 및 내연기관을 구비하는 차량{VALVE, EXHAUST BRANCH FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE HAVING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 하우징과 플랩을 구비하는 밸브에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 열교환기, 바이패스 및 상기한 밸브를 구비하는, 내연기관을 위한 배기 분기부와, 내연기관 및 상기한 배기 분기부를 구비하는 차량에 관한 것이다.
내연기관에 있는 배기 분기부를 위한 밸브는 알려져 있다.
점점 엄격해지고 있는 CO2 배출 규정을 따르고, 연료 소비를 개선하기 위해, 상용 차량에서는 내연기관의 고온 배기가스를 이용하여, 열회수 시스템에 의해 에너지를 회수하는 것이 목표이다. 이러한 시스템에는 통상, 작동 매체가 기화되어 전력을 생성하는 열교환기가 장착된다. 작동 매체는 최대 하중에서 고온에 민감하기 때문에, 열회수 시스템을 우회하여 주위 환경으로 직접 배기가스를 안내하기 위해, 바이패스라고도 하는 대안의 배기가스 경로가 요구된다. 더욱이, 열교환기에 의해 유발되는 배압이 최대 하중에서 현저히 증가하는데, 이것이 배압을 줄이기 위해 바이패스가 추가적으로 필요한 이유이다.
열교환기를 관통하는 배기가스 경로와 바이패스 간의 전환을 위해서 밸브가 요구되며, 밸브는 통상 배기가스 경로를 개폐하기 위해 플랩을 갖는다. 밸브에 대한 추가의 요건은, 내연기관의 배기가스를 상이한 비율로 배기가스 분기부의 상이한 배기가스 경로를 통과하도록 안내하여, 차량 냉각 회로의 최대 냉각제 온도를 초과하는 것을 방지하기 위해, 안정한 중간 위치로 조정 가능해야만 한다는 것이다.
여기에서 잘 알려진 문제는, 배기가스 경로가 열회수를 위해 열교환기를 통과하고 열교환기가 높은 배압을 생성하는 동안에, 통상 바이패스가 주위 환경으로 직접 개방된다는 것이다. 2개의 배기가스 경로 간의 배압에서의 이러한 불균형으로 인해 배기가스가 바이패스에 의해 흡입되어, 플랩 및 배기가스의 질량 유량을 제어하는 데 어려움이 발생한다.
본 발명의 목적은, 밸브 유출구에 상이한 배압이 가해지더라도 신뢰성 있는 질량 유량의 분배를 보장하는 밸브를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 하우징과 플랩을 갖는 밸브가 마련된다. 하우징은 유입구, 열교환기로 통하는 제1 유출구 및 바이패스로 통하는 제2 유출구를 지닌 챔버를 구비한다. 플랩은 챔버 내에 회전축 주위에 회전 가능하게 장착되고, 유입구가 제1 유출구에 유동적으로 연결되고 제2 유출구가 폐쇄되는 제1 위치와, 유입구가 제2 유출구에 유동적으로 연결되고 제1 유출구가 폐쇄되는 제2 위치, 그리고 위치 안정성을 갖고, 유입구가 제1 유출구와 제2 유출구에 유동적으로 연결되는 제3 위치 사이에서 조정 가능하다. 플랩은 회전축이 통과하는 체결 섹션과, 제2 유출구와 제2 유출구를 폐쇄하고, 제1 측면 및 반대측에 배치되는 제2 측면을 갖는 커버를 갖는다. 회전축은 제1 유출구와 제2 유출구 사이에서 챔버를 통과해 연장되며, 커버의 측방에 위치한다. 제1 위치에서는 커버의 제2 측면이 제2 유출구를 커버하고, 제2 위치에서는 커버의 제1 측면이 제1 유출구를 커버한다. 더욱이, 플랩은 제2 측면 상에서 멀어지는 방향으로 직접 연장되는, 즉 커버에서 바로 연장되고, 플랩의 제1 위치에서 제2 유출구 내로 돌출하는 돌출부를 갖는다.
이러한 밸브의 구성으로 인해, 플랩이 제1 위치에서 벗어나게 이동되고 커버가 제2 유출구를 개방할 때에 돌출부가 제2 유출구를 부분적으로 차단하게 된다. 이에 따라, 제2 유출구가 개방될 때, 돌출부는 배기가스가 제2 유출구를 통해 흐를 때에 통과하는 단면을 줄인다. 즉, 커버를 리프팅하는 것에 의해 제2 유출구를 바이패스로 직접 개방하고 제2 유출구의 전체 단면을 흐름에 가용하게 하는 대신, 돌출부의 기능은 플랩의 개방 각도가 증가함에 따라 바이패스 내로 흐르는 배기가스를 위한 제2 유출구의 가용 단면을 증가시키는 것이다. 적어도 부분 개방된 플랩의 모든 위치에서, 흐름이 통과할 수 있는 제2 유출구의 단면이 일정한, 돌출부가 없는 플랩과 대조적으로, 흐름이 통과할 수 있는 제2 유출구의 단면은 돌출부를 갖는 플랩에서의 플랩의 개방에 의해 변하는데, 그 이유는 돌출부가 연장되는 제2 유출구 단면의 비율이 플랩의 개방 각도에 따라 변하기 때문이다.
제2 유출구의 단면은 특히 제2 유출구에 의해 형성되는 개구의 단면 영역에는 대응하지만, 플랩이 제1 위치에서 제2 유출구가 개방되는 위치로 이동될 때에 플랩과 제2 유출구 사이에 형성되는 개구의 영역에는 대응하지 않는다. 즉, 제2 유출구의 단면은 밸브 시트의 단면, 즉 환형 접촉면 또는 실링면으로 둘러싸이는 개구의 면적에 의해 결정된다. 제2 유출구의 폐쇄 상태에서, 플랩은 환형 접촉면 또는 실링면 상에 놓인다. 지금까지는 플랩이 이 환형 접촉면이나 실링면에 접촉하자마자, 제2 유출구의 전체 흐름 단면이 이용 가능하다. 그러나, 본 발명에서는 돌출부가 이 단면 영역 내로 돌출하고, 이 단면 영역을 현저히 줄인다.
이에 따라, 본 발명의 핵심은, 플랩이 제1 위치에서 벗어나게 이동하여 제2 유출구를 개방할 때에 제1 유출구에 비해 제2 유출구에서 돌출부를 통해 바이패스의 낮은 배압을 증가시키는 데 있다. 이것은 제1 유출구와 제2 유출구의 압력차를 줄이고, 이에 따라 플랩의 정확한 제어를 악화시키는 제2 유출구에서의 흡입 효과를 줄인다.
이러한 방식으로, 흡입 효과가 돌출부에 의해 감소될 수 있고, 이는 밸브의 제어성을 향상시키고, 질량 유량이 신뢰성 있고 정확하게 조정 가능한 방식으로 2개의 유출구들 사이에서 분할되게 한다.
커버는, 플랩이 제1 위치로부터 이동되고, 커버가 제2 유출구를 개방할 때에 제2 유출구를 부분적으로 차단하도록 구성되어, 흡입 효과를 효과적으로 줄일 수 있다.
밸브는 여기에서, 유입구, 제1 유출구 및 제2 유출구에 의해 형성되고/형성되거나, 이에 따라 이들에 유동적으로 연결되는 적어도 3 포트 또는 3 방향을 갖는 밸브이다.
일실시예에 따르면, 밸브는 3 방향 밸브, 특히 T자형 3 방향 밸브이다.
T자형 3 방향 밸브의 경우, 하나의 유출구가 유입구와 대향하게, 구체적으로 180도의 각도로 배치될 수 있고, 다른 유출구는 유입구 측방에, 구체적으로 유입구에 대해 90도의 각도로 배치될 수 있다.
여기에서, 하우징 또는 하우징에 인접한 덕트 섹션은 T자 형상의 덕트를 형성한다.
다른 실시예에서, 유입구와 유출구들 중 어느 하나 사이 그리고 2개의 유출구 사이의 3 방향 밸브의 각도는 각각 60도 내지 120도이며, 즉 3 방향 밸브는 직각 분기부를 갖는 형상으로 제한되지 않고, 예컨대 Y자 형상도 또한 가질 수 있다.
밸브는 특히 내연기관의 배기 분기부를 위한 것이고, 이에 대응하게 내열성을 갖도록 구성된다.
커버의 제1 측면이 평평하게 구성되는 것이 유리하다. 따라서, 커버의 제1 측면으로부터 돌출부가 연장되고/연장되거나 돌출부가 연장되지 않고, 이에 따라 특히 플랩의 제1 위치 - 커버의 제2 측면이 제2 유출구를 커버하고, 커버의 제1 측면이 밸브를 통과하는 흐름에 특히 완전히 노출됨 - 에서 플랩에 의해 형성되는 흐름 저항이 최소화된다. 대안으로서 또는 추가로, 커버의 제2 측면도 또한, 이 경우에 돌출부를 제외하고 평평하게 구성될 수도 있다. 이것은 커버의 제조를 단순화하고, 또한 흐름 저항이 단지 돌출부에 의해서만 의도적으로 생성되는 것을 보장한다.
일실시예에서, 커버는 회전축과 평행하게 연장되는 가상 중심축을 갖고, 가상 중심축은 커버를 중심축과 회전축 사이에 위치하는 근위 절반부와, 근위 절반부와 반대방향으로 중심축으로부터 멀어지게 연장되는 원위 절반부로 분할한다. 돌출부는 여기에서 적어도 부분적으로 원위 절반부에 위치하고, 이에 따라 플랩의 제1 위치에서 돌출부는 단면의 다른 부분에 비해 회전축으로부터 더 멀리 떨어진 제2 유출구의 단면의 부분을 통해 연장된다. 제1 위치에 대한 플랩의 작은 개방 각도에서, 회전축으로부터 더 멀리 떨어진 제2 유출구의 단면 부분을 통과하는 흐름이 회전축에 더 가까이 위치하는 제2 유출구의 단면 부분을 통과하는 흐름보다 강하기 때문에, 돌출부는 그 구성으로 인해 플랩의 제어 거동과 질량 유량의 조정에 특히 긍정적인 영향을 준다.
흡입 효과를 줄일 수 있는 추가의 변형예는, 커버가 회전축과 평행하게 연장되는 가상 중심축을 갖고, 가상 중심축이 커버를 이 가상 중심축과 회전축 사이에 위치하는 근위 절반부와, 근위 절반부와 반대방향으로 중심축으로부터 멀어지게 연장되는 원위 절반부로 분할하는 것으로 이루어진다. 돌출부는 긴 전방면, 즉 밸브가 개방될 때에 흐름을 향해 선회되고 커버의 제2 측면에서 시작하는 표면을 갖는다. 이러한 긴 전방면은 회전축과 평행한 연장방향을 갖는데, 즉 회전축과 평행한 연장 구성요소를 갖거나, 전방면은 회전축과 완전히 평행하게 연장된다. 긴 전방면은 이에 따라 회전축에 대해 직각으로 연장되는 표면에서 연장되지 않고, 이에 따라 개방 프로세스의 개시 시에 흐름에 대한 어떠한 저항도 제공하지 않을 것이다.
추가의 실시예에서, 돌출부, 특히 제1 위치에서 하우징에 대향하는 돌출부의 외측부는 적어도 부분적으로 제2 유출구의 단면과 상보형이 되도록 구성된다. 이 구성은, 흐름 코스가 제1 위치에 대한 플랩의 작은 개방 각도에서 특히 바람직하고, 이에 따라 밸브를 통과하는 질량 유량이 매우 정확하게 제어될 수 있다는 장점을 갖는다.
바람직하게는, 원위 절반부에 위치하는 돌출부의 단면은 적어도 부분적으로 제2 유출구의 단면과 상보형이 되도록 구성된다. 돌출부는 이에 따라 제2 유출구를 효과적으로 차폐할 수 있다.
돌출부는 C자 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 돌출부의 이 구성은, 특히 제2 유출구가 라운드형 또는 원형 단면을 갖는 경우에 매우 바람직한 흐름 코스를 형성한다.
더욱이, 돌출부는, C가 회전축을 향해 개방되고, “C”의 원호가 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.
커버에 수직한 돌출부의 높이는, 회전축으로부터 최대 거리에 있는 돌출부의 지점에서 최대인 것이 제공될 수 있다. 제2 유출구를 통과하는 흐름 거동에 대한 돌출부의 영향은 이에 따라 매우 바람직하다.
돌출부의 높이는 회전축으로부터의 거리가 감소함에 따라 특히 점차 감소할 수 있으며, 그 결과 돌출부의 영향은 제1 위치에 대한 플랩의 개방 각도가 증가함에 따라 감소한다.
추가의 실시예에서, 돌출부는 회전축에 평행한 폭에 걸쳐 연장되고, 이 폭은 커버의 회전축에 평행하게 측정했을 때에 커버의 최대 폭의 적어도 30 %, 특히 적어도 50 %에 상응한다. 이러한 방식으로, 돌출부는 제2 유출구를 효과적으로 차폐하고, 특히 유익한 흐름 거동에 유리하다.
본 발명에 따르면, 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라 열교환기, 바이패스 및 밸브를 갖는 내연기관을 위한 배기 분기부도 또한 제공된다. 밸브는 배기가스를 제1 유출구를 통해 열교환기를 통과하도록 안내하고, 배기가스를 제2 유출구를 통해 바이패스를 통과하여 열교환기를 지나치도록, 즉 열교환기를 통과하지 않도록 안내하게 구성된다. 이러한 방식으로, 제1 유출구와 제2 유출구에 상이한 배압이 존재하더라도, 배기가스의 질량 유량이 열교환기를 지닌 배기가스 경로와 바이패스 사이에서 신뢰성 있게 분배될 수 있다.
일실시예에 따르면, 밸브는, 온도가 400 ℃이고 질량 유량이 1200 kg/h인 배기가스 흐름을 위해, 적어도 13도, 바람직하게는 적어도 15도의 플랩 스트로크에 의해 바람직하게는 체적 유량의 60 % 내지 100 %가 열교환기를 통과하도록 안내되게 구성된다. 이것은, 배기가스의 체적 유량의 대부분이 열교환기를 통과하도록 안내되는 밸브의 작동 범위에 있어서, 적어도 13도, 바람직하게는 적어도 15도의 플랩의 각도 범위가 제공된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 이 작동 범위에서는, 플랩 스트로크, 즉 플랩의 각도 위치에서의 1도의 변화가 평균적으로 3.1 % 미만, 특히 2.7 % 미만의 체적 유량에서의 변화를 초래하고, 이에 따라 체적 유량 또는 질량 유량은 매우 정밀하고 이에 따라 정확하게 조정될 수 있다,
추가의 실시예에 따르면, 밸브는, 온도가 400 ℃이고 질량 유량이 1200 kg/h인 배기가스 흐름을 위해, 체적 유량의 70 % 내지 80 %, 특히 65 % 내지 80 %가 열교환기를 통과하도록 안내되는 범위에서 열교환기를 통과하도록 안내되는 체적 유량의 비율이 플랩 스트로크에 비례하여 변하도록 구성된다. 비례 제어 거동은, 이 작동 범위에서 체적 유량이나 질량 유량이 열교환기를 지닌 배기가스 경로와 바이패스 사이에서 매우 정확하고 신뢰성 있게 분할될 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따르면, 전술한 목적을 달성하기 위해, 전술한 장점을 갖는 본 발명에 따른 배기 분기부와 내연기관을 갖는 차량도 또한 제공된다.
다른 장점 및 피쳐(feature)는 아래의 설명과 첨부도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브를 포함하는, 본 발명에 따른 배기 분기부를 갖는 본 발명에 따른 차량의 개략도.
도 2는 제1 및 제2 유출구와, 제1, 제2 및 제3 위치에 있는 플랩을 갖는, 도 1의 밸브의 개략도.
도 3은 제1 변형예에 따른 도 2의 플랩의 사시도.
도 4는 도 3의 플랩의 평면도.
도 5는 도 3의 플랩의 정면도.
도 6 내지 도 8은 도 2의 플랩의 다른 변형예의 평면도.
도 9는 도 2의 플랩의 다른 변형예의 평면도.
도 10은 도 9의 플랩의 정면도.
도 11은 도 2의 플랩의 다른 변형예의 평면도.
도 12는 도 11의 플랩의 정면도.
도 13은 제1 유출구를 통과하도록 안내되는 체적 유량의 비율 대 플랩의 각도를 보여주는 다이어그램.
도 1은, 차량(10)을 구동하도록 된 내연기관(12)과, 이 내연기관(12)에 커플링되고, 내연기관(12)의 배기가스를 차량(10)의 배기부(16)로 안내하는 배기 분기부(14)를 갖는 차량(10)을 보여준다.
차량(10)은 트럭이다.
변형예에서, 차량(10)은 임의의 차량, 특히 임의의 상용차일 수 있다.
배기 분기부(14)는 열교환기(20)를 포함하는 배기가스 경로(18), 바이패스(22) 및 밸브(24)를 갖는다.
열교환기(20)는 배기가스의 열에너지 일부를 전기 에너지로 변환하여, 차량(10)에 이용하는 열회수 시스템의 일부이다.
밸브(24)는 3 방향 밸브이고, 이후 설명하겠지만 제1 위치에서 내연기관(12)의 배기가스를 배기가스 경로(18)를 통과하고, 이에 따라 열교환기(20)를 통과하도록 안내하고, 제2 위치에서 내연기관(12)의 배기가스를 바이패스(22)를 통과하고, 이에 따라 열교환기(20)를 지나치도록 안내하며, 제3 위치에서 내연기관(12)의 배기가스를 안분 비례식으로 배기가스 경로(18)와 바이패스(22) 모두를 통과하도록 안내하도록 구성된다.
변형예에서, 밸브(24)는 3개보다 많은 포트를 가질 수 있고, 예컨대 4 방향 또는 5 방향 밸브일 수 있다.
배기가스 경로(18)와 바이패스(22)는 각각 배기부(16)에 유동적으로 연결되고, 배기부를 통해 배기가스가 주위로 방출된다.
사실상, 밸브(24)는 차량(10)에서 밸브로서 어디에든 또는 임의의 목적으로 위치할 수 있다. 예컨대, 밸브(24)는 차량(10)의 배기 분기부(14)에서 SCR(SCR = Selective Catalytic Reduction) 모노리스 요소 또는 다른 요소를 우회하기 위해 마련될 수 있다.
밸브(24)(도 2 참고)는 하우징(26), 챔버(28), 플랩(30), 유입구(32), 제1 유출구(34) 및 제2 유출구(36)를 갖는다.
챔버(28)는 하우징(26)으로 둘러싸이고, 유입구(32)를 통해 내연기관(12)에, 제1 유출구(34)를 통해 배기가스 경로(18)에, 그리고 제2 유출구(36)를 통해 바이패스(22)에 유동적으로 연결된다.
유입구(32), 제1 유출구(34) 및 제2 유출구(36)는 각각 하우징(26)에 원형 단면을 갖는 경로(63, 64)를 형성한다.
변형예에서, 유입구(32), 제1 유출구(34) 및 제2 유출구(36)가 임의의 단면을 가질 수 있음은 물론이다.
유입구(32), 제1 유출구(34) 및 제2 유출구(36)는 각각 직평행육면체 챔버(28)의 별개의 측면에 배치되기 때문에, 밸브(24)는 T자 형상을 갖는다. 유입구(32)는 제1 유출구(34) 대향측에 위치하고, 제2 유출구(36)는 유입구(32) 및 제1 유출구(34) 모두에 인접한 챔버(28)의 측면에 위치한다.
변형예에서, 챔버(28)는 임의의 형상을 가질 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 유입구(32), 제1 유출구(34) 및 제2 유출구(36)는 챔버(28)의 임의의 측면에 마련될 수 있지만, 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36)는 바람직하게는, 아래에서 설명하는 바와 같이 플랩(30)이 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36) 모두를 폐쇄할 수 있도록 서로 인접한 챔버(28)의 측면에 위치한다.
플랩(30)은 챔버(28) 내에 배치되고, 회전축(D)을 중심을 피봇하도록 하우징(26)에 장착된다.
회전축(D)은 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36)에 인접하게 배치되고, 이에 따라 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36) 사이에서 챔버(28)를 관통하여 연장된다.
플랩(30)은 회전축(D)이 통과하는 체결 섹션(38)(도 3 참고)과, 체결 섹션(38)에 인접하고, 체결 섹션(38)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 커버(40)를 포함한다.
커버(40)는 원형 형상으로 구성되고, 제1 측면(42)과, 제1 측면 반대측의 제2 측면(44)을 갖는다.
기본적으로, 커버(40)는 임의의 형상을 가질 수 있다. 그러나, 유출구(34, 36)의 단면에 상응하는 형상이 유출구(34, 36)의 충분한 커버링을 보장하는 데 바람직하다.
커버(40)의 제1 측면(42)은 평평하게 구성된다.
제2 측면(44) 상에, 플랩(30)은, 커버(40)에 체결되고, 커버(40)로부터 직접 멀어지게 그리고 제2 측면(44)에 수직하게 연장되는 돌출부(46)를 갖는다.
돌출부(46)를 제외하고, 커버(40)의 제2 측면(44)은 평평하게 구성된다.
돌출부(46)는 내경(r), 두께(e), 회전축(D)에 수직한 길이(a) 및 회전축(D)에 평행한 폭(b)을 갖는 원형 링 섹션 형태의 베이스(도 4 참고)를 갖는다.
돌출부(46)는 이에 따라 C자 형상이 되도록 구성되어, C의 단부(48)가 회전축(D)을 향하고, C의 원호(50)가 단부(48)와 회전축(D)으로부터 멀어지게 연장된다. 이에 따라, C자 형상 돌출부(46)는 회전축(D)을 향해 개방된다.
돌출부(46)는 커버(40)의 폭의 80 %에 걸쳐 X 방향으로 연장된다. 이것은, 회전축(D)과 평행한 돌출부(46)의 폭(b)이 회전축(D)에 평행하게 측정했을 때에 커버(40)의 최대 폭의 80 %에 상응한다는 것을 의미한다. 보다 일반적으로, 흡입 효과를 효율적으로 방지하거나 감소시키기 위해, 돌출부는 회전축(D)에 평행한 커버(40)의 최대 폭의 적어도 30 %, 특히 적어도 50 %에 상응하게 회전축(D)에 평행한 폭(B)에 걸쳐 연장되어야만 한다. 이것은 도시한 모든 실시예에 적용된다.
회전축(D)으로부터 가장 멀리 떨어진 지점(52)에서, 돌출부(46)는 돌출부(46)의 최대 높이도 또한 형성하는 높이(h1)(도 5 참고)를 갖는다.
각각의 단부(48)에서, 돌출부(46)는, 높이 h1 미만의 높이 h2를 갖는다.
돌출부(46)의 높이는 지점(52)에서부터 단부(48)까지 점차 연속적으로 감소한다.
차후에 설명하겠지만, 플랩(30)의 제1 위치에서 하우징(26)에 대향하는, 제2 유출구(36)에 위치하는 돌출부(46)의 외측부(54)는 제2 유출구(36)에 상보형으로 구성된다. 이것은, 외측부(54)가 제2 유출구(36)에 의해 제2 하우징(36)에 형성되는, 돌출부(64)의 벽(62)과 상보형으로 구성된다는 것을 의미한다.
돌출부(46)는 플랩(30)의 조정을 방해하지 않도록, 특히 플랩(30)의 임의의 위치에서 돌출부(46)가 하우징(26)과 접촉하지 않도록 치수가 정해진다.
커버(40)는 회전축(D)에 평행한 가상 중심축(56)에 의해 근위 절반부(58)와 원위 절반부(60)로 분할된다. 근위 절반부(58)는 원위 절반부(60)에 비해 회전축(D)에 근접하게 위치하고, 회전축(D)과 중심축(56) 사이에서 연장된다. 원위 절반부(60)는 근위 절반부(58)에 비해 회전축(D)에서 더 멀리 떨어져 위치하고, 회전축(D)과 중심축(56)에서 멀어지게 연장된다.
도 3 내지 도 5에 도시한 플랩(30)의 실시예에서, 돌출부(46)의 80 %는 원위 절반부(60)에 위치한다.
사실상, 돌출부(46)는 임의의 비율로 원위 절반부(60)에 배치될 수 있다, 그러나, 적어도 부분적으로, 특히 돌출부(46)의 적어도 50 %가 원위 절반부(60)에 배치되는 것이 바람직하다.
플랩(30)은 특히 플라스틱으로 형성된 사출 성형부일 수 있고, 바람직하게는 일체형으로 구성된다.
변형예에서, 플랩(30)은 임의의 구성일 수 있다. 변형예에서, 돌출부(46)는 특히 임의의 구성일 수 있다.
변형예에서, 돌출부(46)는, 예컨대 천공형일 수 있고/있거나, 관통공을 가질 수 있으며, 관통공은 특히 제2 측면(44)에 평행하게 돌출부(46)를 관통하여 연장된다.
이제, 대안적으로 구성된 돌출부(46)를 갖는 플랩(30)의 변형예가 도 6 내지 도 13을 참고하여 설명된다. 상기 실시예로부터 알려진 구성요소의 경우, 동일한 참조부호가 사용되고, 이러한 점에 있어서 기존의 설명을 참고한다.
도 6에 도시한 플랩(30)의 변형예에서, 돌출부(46)는 회전축(D)에 평행하게 연장되고, 폭(b) 및 두께(e)를 갖는 선형 구조로서 구성된다.
도 7에 도시한 플랩(30)의 변형예에서, 돌출부(46)는 길이(a), 폭(b) 및 두께(e)를 갖는 L자 형상을 갖는다. L의 레그는 회전축(D)에 수직하거나 평행하게 배열된다.
도 8에 도시한 플랩(30)의 변형예에서, 돌출부(46)는 내경(r)을 갖는 폐쇄형 원형 링 형태의 베이스를 갖고, 이 베이스의 중심은 중심축(56) 상에 위치한다. 돌출부(46)는 커버(40)와 동심이 되도록 구성된다.
도 6 내지 도 8에 도시한 플랩(30)의 변형예의 돌출부(46) 각각은 높이, 특히 커버(40)의 제2 측면(44)에 수직한 일정한 높이를 갖는다.
추가로, 도 6 내지 도 9에 도시한 플랩(30)의 변형예 각각에서, 돌출부(46)는 X 방향으로 커버(40)의 폭의 절반에 걸쳐 연장된다.
도 9 및 도 10에 도시한 플랩(30)의 변형예에서, 돌출부(46)는 외경(R) 및 높이(h)를 갖고, 커버(40)와 동심으로 중심축(56) 상에 배치되는 원형 실린더로서 구성된다.
도 11 및 도 12에 도시한 플랩(30)의 변형예에서, 돌출부(46)는 반경(R)을 갖고, 커버(40)와 동심으로 중심축(56) 상에 배치되는 반구 형태로 구성된다.
도 10 내지 도 13에 도시한 플랩(30)의 변형예에서, 돌출부(46)의 외경(R) 또는 반경(R)은 X 방향으로 커버(40)의 폭의 1/3이다.
다시 도 2을 참고하여, 아래에서 플랩(30)과 밸브(24)의 기능이 설명된다.
플랩(30)은 제1 위치(도 2에 점선으로 도시되어 있음)와 제2 위치(도 2에 실선으로 도시되어 있음) 사이에서 회전축(D)을 중심으로 피봇하도록 되어 있다. 추가로, 플랩(30)은 제3 위치를 갖고(도 2에 도트 라인으로 도시되어 있음), 제3 위치는 플랩(30)의 제1 위치와 제2 위치 사이의 중간 위치이다.
제2 위치에 대한 플랩(30)의 각도 위치를 나타내는 각도(α)는 제1 위치에서 90도이고, 제2 위치에서 0도이며, 제3 위치는 0도 내지 90도의 각도를 갖는다.
특히 유출구(34, 36)를 지닌 챔버(28)의 측면이 서로 직교하지 않는 변형예에서, 각도(α)는 이에 대응하게 상이한 값을 가질 수 있다. 예컨대, 챔버(28)의 측면이 유출구(34, 36)와 120도의 각도를 형성하는 실시예에서, 각도(α)는 제1 위치에서는 120도이고, 제2 위치에서는 0도이며, 제3 위치에서는 0도 내지 120도이다.
제1 위치에서, 플랩(30)은 제2 유출구(36)를 완전히 폐쇄한다. 그때, 커버(40)는 그 제2 측면(44)이 제2 유출구(36)를 둘러싸는 하우징(26)의 섹션 상에 놓이고, 그 제2 측면(44)에 의해 적어도 부분적으로 제2 유출구(36)를 커버한다.
플랩(30)의 제1 위치에서, 돌출부(46)는 커버(40) 상에서 챔버(28) 반대측에 위치하고, 제2 유출구(36) 내로 연장된다.
여기에서, 돌출부(46)의 외측면(54)은, 하우징(26)의 제2 유출구(36)를 관통하여 형성되는 통로(64)의 일부인 하우징(26)의 벽(62)에 대향한다.
제1 위치에서, 유입구(32)는 제1 유출구(34)에는 유동적으로 연결되지만, 제2 유출구(36)에는 연결되지 않는다.
제2 위치에서, 플랩(30)은 제1 유출구(34)를 완전히 폐쇄한다. 그때, 커버(40)는 그 제1 측면(42)이 제1 유출구(34)를 둘러싸는 하우징(26)의 섹션 상에 놓이고, 그 제1 측면(42)에 의해 적어도 부분적으로 제1 유출구(34)를 커버한다.
플랩(30)의 제2 위치에서, 돌출부(46)는 커버(40) 상에서 제1 유출구(34) 반대측에 위치하고, 챔버(28) 내로 연장된다.
제2 위치에서, 유입구(32)는 제2 유출구(36)에는 유동적으로 연결되지만, 제1 유출구(34)에는 연결되지 않는다.
제1 유출구(34)와 제2 유출구(36) 모두에는 실링 립과 같은 실링 요소가 각각 마련되어, 플랩(30)에 의한 유출구(34, 36)의 신뢰성 있는 실링을 보장할 수 있다.
제3 위치에서, 플랩(30)은 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36)를 완전히 폐쇄하지 않고, 이에 따라 이 위치에서 유입구(32)는 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36) 모두에 유동적으로 연결된다.
밸브(24)가 내연기관(12)의 배기가스를 배기가스 경로(18)를 통과하도록 안내(도 2에 화살표로 도시되어 있음)하는 밸브(24)의 제1 위치에서, 플랩(30)은 제1 위치에 위치한다. 밸브(24)가 내연기관(12)의 배기가스를 바이패스(22)를 통과하도록 안내하는 밸브(24)의 제2 위치에서, 플랩(30)은 제2 위치에 위치한다. 밸브(24)가 배기가스를 배기가스 경로(18)와 바이패스(22) 모두를 안분 비례식으로 통과하도록 안내하는 밸브(24)의 제3 위치에서, 플랩(30)은 제3 위치에 위치한다.
밸브(24)는 신호를 전송하도록 차량(10)의 제어 유닛에 커플링되고, 액추에이터를 통해 제어될 수 있다.
도 2 내지 도 9에 따른 실시예의 경우, 유입 가스에 대한 장애물을 형성하는 외측면(54)의 섹션은 긴 형상이고, 이에 따라 커버(40)의 제2 측면(44)에서 시작하는 전방면(55) - 밸브가 개방될 때에 흐름으로 안내되고, 원위 절반부에서 연장됨 - 이다. 이 전방면(55)은 회전축(D)에 평행하게 연장되는 연장 구성요소를 갖는다. 도 6 및 도 7에 따른 실시예에서, 이 전방면(55)은 회전축(D)에 완전히 평행하다. 도 3, 도 4 및 도 8에 따른 실시예에서, 전방면(5)은 커버(40)의 제2 측면(44)에 수직한 관점에서 반원형이다. 전방면(55)의 긴 형상은, 돌출부(54)의 높이가[측면(44)에서 수직하게 측정했을 때에] 그에 수직한 연장부 미만인 경우에 얻어진다.
밸브(24)를 통과하는 내연기관(12)의 배기가스의 흐름 거동에 대한 돌출부(46)의 영향은 도 13에 예시된 다이어그램 - 이 다이어그램은 일례로서 온도가 400 ℃이고 질량 유량이 1200 kg/h인 배기가스 흐름에 있어서의 흐름 거동을 보여줌 - 을 참고하여 아래에서 설명된다.
도 단위의 밸브(30)의 각도(α)가 가로좌표에 도시된다. 제1 유출구(34)를 통해 흐르는 체적 유량의 비율은 세로좌표에 도시된다.
다이어그램은, 상이한 플랩(30)에 의한 흐름 거동을 보여주는 4개의 곡선(70, 72, 74, 76)을 포함한다. 제1 곡선(70)은 돌출부(46)가 없는 플랩, 즉 커버(40)의 제1 측면(42) 및 제2 측면(44)이 평평하게 구성된 플랩(30)에 있어서의 흐름 거동을 보여준다. 커버(40)의 제2 측면(44)은, 돌출부(46)가 제2 측면(44) 상에서 시작하더라도 돌출부(46)를 포함하지 않도록 형성된다.
곡선(72, 74, 76)은 각각 도 3 내지 도 5에 도시한 실시예에 다른 돌출부(46)를 갖는 플랩(30)에 있어서의 흐름 거동을 보여준다. 제2 곡선(72), 제3 곡선(74) 및 제4 곡선(76)은, 돌출부(46)가 10 mm, 15 mm 및 20 mm의 높이(h1)를 각각 갖는 플랩(30)에 있어서의 흐름 거동을 보여준다.
각도(α)가 90도인 경우, 플랩(30)은 제1 위치에 있고, 제2 유출구(36)는 완전 폐쇄된다. 밸브(24)의 이 위치에서, 배기가스 전체가 제1 유출구(34)를 통과해 배기가스 경로(18) 내로 그리고 이에 따라 열교환기(20)를 통과하여 흐른다.
각도(α)가 감소하고, 이에 따라 플랩(30)이 제1 위치로부터 이동되는 즉시, 챔버(28)와 제2 유출구(36) 간의 연결이 형성되고, 그 결과 체적 유량의 일부가 제2 유출구(36)를 통과하고, 이에 따라 바이패스(22)를 통과해 흐른다.
각도(α)가 감소될 때, 즉 플랩(30)과 제2 유출구(36) 사이의 개방 각도(β)(도 2 참고)가 증가할 때, 제2 유출구(36)를 통과하는 체적 유량의 비율은 증가하고, 제1 유출구(34)를 통과하는 체적 유량의 비율은 이에 따라 감소한다.
열교환기(20)로 인해 배기가스 경로(18)에 조성된 배압이 바이패스(22)에 비해 더 높은 것으로 인해, 제2 유출구(36)에서 흡입 효과가 발생되고, 이에 따라 작은 개방 각도(β)의 경우에, 체적 유량의 불균형하게 큰 비율이 제2 유출구(36)를 통과해 바이패스(22) 내로 흐른다.
이러한 의미에서 작은 개방 각도(β)는 최대 20도, 바람직하게는 15도, 특히 10도의 각도이다.
이러한 흡입 효과는 비선형 흐름 거동을 초래하는데, 이 비선형 흐름 거동은 특히 제1 곡선(70)에서 알 수 있다시피 돌출부(46)가 없는 플랩(30)의 경우에 형성된다.
돌출부(46)로 인해, 제2 유출구(36)가 개방될 때에 흐름이 즉시 제2 유출구의 전체 단면을 통과할 수 없는데, 그 이유는 돌출부(46)가 작은 개방 각도(β)에서 제2 유출구(36) 내로 돌출하고, 이에 따라 그 단면을 부분적으로 차단하기 때문이다. 이러한 방식으로, 돌출부(46)를 지닌 플랩은 돌출부(46)가 없는 플랩(30)에 비해 제2 유출구(36)에서 또는 바이패스(22) 내에서 배압을 증가시키고, 이에 따라 흡입 효과를 감소시킨다.
높이(h1)가 20 mm인 돌출부(46)를 갖는 플랩(30)의 경우, 이는, 제4 곡선(76)으로 나타낸 바와 같이 체적 유량의 100 % 내지 60 %가 제1 유출구(34)를 통과하는 범위가 90도 내지 75도 미만의 각도(α)를 갖는 플랩(30)의 위치로 확장되는 효과를 갖는다. 이것은 15도가 넘는 플랩 스트로크에 의해, 체적 유량의 60 % 내지 100 %가 제1 유출구(34)를 통과하도록 안내되는 범위가 조정될 수 있다는 것을 의미한다.
변형예에서, 체적 유량의 60 % 내지 100 %가 제1 유출구(34)를 통과하도록 안내되는 플랩 스트로크는 임의의 크기일 수 있고, 예컨대 제3 곡선(74)의 경우에서와 같이 13도 이상일 수 있다.
높이(h1)가 20 mm인 돌출부(46)가 흐름 코스에 미치는 추가의 영향은, 체적 유량의 62 % 내지 85 %가 제1 유출구(34)를 통과하도록 안내되는 범위에서, 제1 유출구(34)를 통과하도록 안내되는 체적 유량의 비율은 플랩 스트로크에 비례하여 변한다는 것이다.
변형예에서, 체적 유량의 비율이 제1 유출구(34)를 통과하도록 안내되는 범위는 임의의 크기일 수 있는 플랩 스트로크에 비례하여 변하고, 바람직하게는 제2 곡선(72) 및 제3 곡선(74)의 경우와 같이 체적 유량의 70 % 내지 80 %가 제1 유출구(34)를 통과하도록 안내되는 범위를 포함한다.
밸브(24)는 예의 배기 흐름으로 제한되지 않음은 물론이며, 즉 임의의 온도 및 질량 유량의 배기가스 흐름을 위한 티밸브(24)가 마련되고, 이 경우에 돌출부(46)의 영향은 배기가스 흐름에 따라 변할 수 있다.
더욱이, 밸브(24)는 배기 분기부(1)에서의 용도로 제한되는 것이 아니라, 기본적으로 임의의 공급원에서 나온 임의의 유체 흐름을 제어하는 데 사용될 수 있다.
변형예에서, 밸브(24)는 유체를 바이패스(22)를 통과하여 임의의 구성요소를 지나치도록 안내 - 제2 유출구에서보다 제1 유출구에서의 배압을 더 높게 함 - 하기 위해 더욱 마련될 수 있다. 이것은 특히, 밸브(24)가, 열교환기(20)가 배기가스 경로(18) 내에 없는 배기 분기부(14)에 마련될 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 방식으로, 상이한 배압이 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36)에 적용되었을 때에 흡입 효과를 감소시키는 밸브(24)가 마련되고, 이에 따라 향상된 제어능을 갖는다.
체적 유량의 60 % 내지 100 %가 제1 유출구(34)를 통과하도록 안내되는 범위를, 특히 13도가 넘는 큰 플랩 스트로크로 확장하는 것에 의해, 작은 개방 각도(β)인 경우에도 질량 유량이 정밀 조정 가능한 방식으로 2개의 유출구(34, 36)들 사이에서 분할될 수 있다.
추가로, 작은 개방 각도(β)에서 큰 비율적 범위는 2개의 유출구(34, 36) 사이에서 질량 유량의 신뢰성 있는 분배를 보장한다.
이것은 배기 분기부(14)에서 열교환기(20)를 통과하도록 안내되는 배기가스 부분이, 열교환기(20)의 과열이 신뢰성 있게 방지될 수 있고, 열회수 시스템의 효율이 향상될 수 있도록 신뢰성 있게 조정되게 한다.
전술한 구성, 특히 밸브(24)와 플랩(30)의 형상에 의해 추가의 장점이 얻어진다.
본 발명은 제시된 실시예로 제한되지 않는다. 특히, 일실시예의 개별 피쳐들은, 특히 대응하는 실시예의 다른 피쳐들과 무관하게 다른 실시예의 피쳐들과 임의로 조합될 수 있다.

Claims (20)

  1. 하우징(26)과 플랩(30)을 포함하는 밸브(24)로서,
    하우징(26)은 유입구(32), 제1 유출구(34) 및 제2 유출구(36)를 갖는 챔버(28)를 포함하고,
    플랩(30)은 챔버(28) 내에 회전축(D) 주위에 회전 가능하게 장착되고, 유입구(32)가 제1 유출구(34)에 유동적으로 연결되고 제2 유출구(34)가 폐쇄되는 제1 위치와, 유입구(32)가 제2 유출구(36)에 유동적으로 연결되고 제1 유출구(34)가 폐쇄되는 제2 위치, 그리고 유입구(32)가 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36)에 유동적으로 연결되는 제3 위치 사이에서 이동 가능하며,
    플랩(30)은 회전축(D)이 통과하는 체결 섹션과, 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36)를 폐쇄하고, 제1 측면(42) 및 제1 측면 반대측에 배치되는 제2 측면(44)을 갖는 커버(40)를 가지며,
    회전축(D)은 제1 유출구(34)와 제2 유출구(36) 사이에서 챔버(28)를 통과해 연장되며, 커버(40)의 측방에 배치되고,
    커버(40)의 제2 측면(44)은 제1 위치에서 제2 유출구(36)를 커버하고, 커버(40)의 제1 측면(42)은 제2 위치에서 제1 유출구(34)를 커버하며,
    플랩(30)은, 제2 측면(44) 상에서 커버(40)로부터 직접 멀어지게 연장되고, 플랩(30)의 제1 위치에서 제2 유출구(36) 내로 연장되는 돌출부(46)를 갖는 것인 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 돌출부(46)는, 플랩(30)이 제1 위치에서 벗어나게 이동되고 커버(40)가 제2 유출구(36)를 개방할 때에 제2 유출구(36)를 부분적으로 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커버(40)의 제1 측면(42) 및/또는 커버의 제2 측면은 돌출부(46)를 제외하고는 평평하게 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커버(40)는 회전축(D)과 평행하게 연장되는 가상 중심축(56)을 갖고, 가상 중심축은 커버(40)를 중심축(56)과 회전축(D) 사이에 배치되는 근위 절반부(58)와, 근위 절반부(58)와 반대방향으로 중심축(56)으로부터 멀어지게 연장되는 원위 절반부(60)로 분할하며, 돌출부(46)는 적어도 부분적으로 원위 절반부(60)에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커버(40)는 회전축(D)과 평행하게 연장되는 가상 중심축(56)을 갖고, 가상 중심축은 커버(40)를 중심축(56)과 회전축(D) 사이에 배치되는 근위 절반부(58)와, 근위 절반부(58)와 반대방향으로 중심축(56)으로부터 멀어지게 연장되는 원위 절반부(60)로 분할하며, 돌출부(46)는, 밸브가 개방될 때에 흐름을 향해 선회되고, 커버(40)의 제2 측면에서 시작하며, 원위 절반부(60)에서 연장되고, 회전축(D)과 평행한 연장방향을 갖는 긴 전방면(55)을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 돌출부(46)는 적어도 부분적으로 제2 유출구(36)의 단면과 상보형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 위치에서 하우징(26)과 대향하는 돌출부(46)의 외측부(54)는 적어도 부분적으로 제2 유출구(36)의 단면과 상보형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원위 절반부(60)에 배치되는 돌출부(46)의 단면은 적어도 부분적으로 제2 유출구(36)의 단면, 바람직하게는 원위 절반부(60) 상에 배치되는 돌출부(46)의 단면과 상보형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  9. 제1항 내지 제2항에 있어서, 돌출부(46)는 C자 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  10. 제9항에 있어서, 돌출부(46)는, C가 회전축(D)을 향해 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커버(40)에 수직한 돌출부(46)의 높이(h)는, 회전축(D)으로부터 최대 거리에 있는 돌출부(46)의 지점(52)에서 최대인 것을 특징으로 하는 밸브.
  12. 제11항에 있어서, 돌출부(46)의 높이(h)는 회전축(D)으로부터의 거리가 감소할수록 감소되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  13. 제12항에 있어서, 돌출부(46)의 높이(h)는 회전축(D)으로부터의 거리가 감소할수록 연속적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 돌출부(46)는 회전축(D)에 평행한 폭(b)에 걸쳐 연장되고, 이 폭은 회전축(D)에 평행하게 측정했을 때에 커버(40)의 최대 폭의 적어도 30 %, 특히 적어도 50 %에 상응하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  15. 열교환기(20), 바이패스(22) 및 제1항에 따른 밸브(24)를 갖는, 내연기관(12)을 위한 배기 분기부(14)로서,
    밸브(24)는 배기가스를 제1 유출구(34)를 통해 열교환기(20)를 통과하도록 안내하고, 배기가스를 제2 유출구(36)를 통해 바이패스(22)를 통과하여 열교환기를 지나치게 안내하도록 구성되는 것인 내연기관을 위한 배기 분기부.
  16. 제15항에 있어서, 밸브(24)는, 온도가 400 ℃이고 질량 유량이 1200 kg/h인 배기가스 흐름을 위해, 적어도 13도의 플랩 스트로크에 의해 체적 유량의 60 % 내지 100 %가 열교환기를 통과하게 안내되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관을 위한 배기 분기부.
  17. 제15항에 있어서, 밸브(24)는, 온도가 400 ℃이고 질량 유량이 1200 kg/h인 배기가스 흐름을 위해, 적어도 15도의 플랩 스트로크에 의해 체적 유량의 60 % 내지 100 %가 열교환기를 통과하게 안내되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관을 위한 배기 분기부.
  18. 제15항에 있어서, 밸브(24)는, 온도가 400 ℃이고 질량 유량이 1200 kg/h인 배기가스 흐름을 위해, 체적 유량의 70 % 내지 80 %가 열교환기를 통과하도록 안내되는 범위에서, 열교환기(20)를 통과하도록 안내되는 체적 유량의 비율이 플랩 스트로크에 비례하여 변하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관을 위한 배기 분기부.
  19. 제18항에 있어서, 밸브(24)는, 온도가 400 ℃이고 질량 유량이 1200 kg/h인 배기가스 흐름을 위해, 체적 유량의 65% 내지 80 %가 열교환기를 통과하도록 안내되는 범위에서, 열교환기(20)를 통과하도록 안내되는 체적 유량의 비율이 플랩 스트로크에 비례하여 변하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관을 위한 배기 분기부.
  20. 내연기관(12) 및 제15항에 따른 배기 분기부(14)를 포함하는 차량(10).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220381205A1 (en) * 2021-05-25 2022-12-01 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Valve assembly for vehicle exhaust system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62194253U (ko) * 1986-05-30 1987-12-10
DE10216537B3 (de) * 2002-04-15 2004-02-05 Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn Umsteuervorrichtung für strömende Medien, insbesondere Weichenventil für die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine
DE102012221621A1 (de) * 2012-11-27 2014-06-12 Continental Automotive Gmbh Ventil
EP2772620A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-03 Borgwarner Inc. Heat recovery device
DE102013108426A1 (de) * 2013-08-05 2015-02-05 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Ventilbaugruppe und Abgasanlage
DE102014110616A1 (de) * 2014-07-28 2016-01-28 Tenneco Gmbh Ventilgehäuse mit Ventilklappe
FR3031140B1 (fr) * 2014-12-31 2019-06-21 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de recuperation de chaleur et ligne d'echappement equipee d'un tel dispositif
DE102015106835B3 (de) * 2015-05-01 2016-10-20 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Dreiwege-Klappe mit gekrümmter Ventilklappe
US9709178B2 (en) * 2015-06-16 2017-07-18 Hamilton Sundstrand Corporation Flow diverting flapper
FR3060053B1 (fr) * 2016-12-09 2019-05-24 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de recuperation de chaleur a l'echappement, a etancheite amelioree
KR102635919B1 (ko) * 2016-12-14 2024-02-08 현대자동차주식회사 연료전지 시스템용 공기밸브 장치 및 그 제어방법
EP3339618A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-27 Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. Valve for building a compact heat recovery unit
US11359534B2 (en) * 2017-09-29 2022-06-14 Bosal Emission Control Systems Nv Heat recovery component for an exhaust gas system
KR102654843B1 (ko) * 2019-01-02 2024-04-05 현대자동차주식회사 연료전지 시스템용 공기밸브 장치
US20200309278A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-01 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Damper Valve Assembly

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