(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2008-0053677
(43) 공개일자 2008년06월16일
(51) Int. Cl.

F02B 31/00 (2006.01) F02B 31/04 (2006.01)
F02M 35/10 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2006-0125507
(22) 출원일자 2006년12월11일
심사청구일자 없음
(71) 출원인
현대자동차주식회사
서울 서초구 양재동 231
(72) 발명자
이재상
경기도 수원시 장안구 정자3동 백설마을주공아파
트 561동 1301호
(74) 대리인
특허법인태평양
전체 청구항 수 : 총 3 항
(54) 스월 제어밸브 장치
(57) 요 약
본 발명은 스월 제어밸브(SCV) 장치에 관한 것으로, 특히 SCV 모터 또는 SCV 기어의 손상으로 인해 SCV 가 닫힌
상태로 고정될 경우에, 모터기어와 샤프트 기어를 연결시켜주는 트윈기어를 순간적으로 강제 해지시킴으로써,
SCV 의 강제 오픈에 의해 엔진의 페일 및 DPF 의 손상을 방지하는 기술이다.
이를 위한 본 발명의 트윈기어 강제 해제수단은 하단부에 소정크기의 홈이 형성된 트윈기어와, 상기 트윈기어의
홈에 삽입되는 걸림턱이 상단부에 형성된 마그네틱 밸브와, 상기 트윈기어와 상부커버의 사이에 설치되어 트윈기
어를 초기위치로 복원시키는 스프링부재를 포함하는 구성으로 이루어진다.
대표도 - 도4
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공개특허 10-2008-0053677
특허청구의 범위
청구항 1
엔진의 저속, 저부하 영역 하에서 연소실에 공급되는 공기의 흐름을 조절하여 연소효율을 증대시키고 매연 발생
을 저감시키는 SCV 와, 모터기어와, SCV 밸브가 장착된 샤프트를 회전시켜 SCV를 폐쇄시키는 샤프트 기어와, 상
기 모터기어와 일측이 연결되어 모터의 구동력을 상기 샤프트 기어로 전달하는 트윈기어와, 상기 샤프트 기어를
오픈 상태로 복원시키는 샤프트 기어 스프링을 포함하는 SCV 장치에 있어서,
상기 SCV 가 닫힌 상태로 고정되었을 경우, 상기 모터기어와 상기 샤프트 기어를 연결시켜주는 상기 트윈기어를
순간적으로 강제 해지시켜 주는 트윈기어 강제 해제수단을 구비하여, 상기 SCV 의 강제 개방으로 인한 엔진의
페일을 방지한 것을 특징으로 하는 SCV 장치.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 트윈기어 강제 해제수단은 하단부에 소정크기의 홈이 형성된 트윈기어와, 상기 트윈기어의 홈에 삽입되는
걸림턱이 상단부에 형성된 마그네틱 밸브와, 상기 트윈기어와 상부커버의 사이에 설치되어 트윈기어를 초기위치
로 복원시키는 스프링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCV 장치.
청구항 3
제 2 항에 있어서,
상기 트윈기어 하단부에 형성된 홈은 상기 마그네틱 밸브의 걸림턱이 삽입된 상태에서 트윈기어의 회전이 방해
되지 않도록 일정 유격이 형성되게 한 것을 특징으로 하는 SCV 장치.
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 스월 제어밸브(SCV:Swirl Control Valve) 장치에 관한 것으로, 특히 SCV 모터 또는 SCV 기어의 손상<10>
으로 인해 SCV 가 닫힌 상태로 고정될 경우에, 모터기어와 샤프트 기어를 연결시켜주는 트윈기어를 순간적으로
강제 해지시킴으로써, 엔진의 페일 및 DPF 의 손상을 방지하는 SCV 장치에 관한 것이다.
도 1a 와 도 1b 는 종래의 스월 제어밸브 장치의 구조를 도시한 도면이고, 도 2 는 종래의 구동모터와 기어 구<11>
조를 도시한 도면이며, 도 3a 와 도 3b 는 종래의 트윈기어의 기어치 손상 상태를 도시한 도면이다.
도 1a 와 도 1b 에서, 부호 (1)은 인테이크 매니폴드이고, 부호 (3)은 SCV 조절기이며, 부호 (5)는 SCV 이다.<12>
모터기어(7)는 모터에 연결되어 있으며, 트윈기어(9)는 모터의 구동력을 샤프트 기어(11)에 전달하는 기어이고,<13>
샤프트 기어(11)는 SCV 가 장착된 샤프트를 회전시켜 SCV를 닫는 역할을 하는 기어이다. 또한 샤프트 기어(11)
스프링은 SCV 를 개방된 상태로 복원시키는 스프링 부재이다.
이하, 종래의 SCV 장치의 작동 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.<14>
초기상태는 샤프트 기어(11)에 장착된 스프링(13)의 힘에 의해 SCV 밸브(5)가 개방된 상태이다. 이후 엔진의 시<15>
동과 함께 엔진제어 유닛(ECU)에서 일정 신호를 보내어 모터를 회전시킨다.
모터기어(7)는 트윈기어(9)를 회전시키고, 트윈기어(9)는 샤프트 기어(11)를 회전시킨다. 샤프트 기어(11)의 회<16>
전에 따라 샤프트가 움직여 샤프트에 장착된 SC 밸브(5)를 닫는다. 이때 SCV 조절기(도1 의 3) 내에는 위치센서
(미도시)가 있어, SC 밸브(5)의 닫혀진 양을 다시 엔진의 ECU 에 피드백 하여 ECU에서 SCV 의 작동상태를 확인
하여 다시 제어한다.
상기와 같은 작동구조를 갖는 종래의 SCV 장치에 있어서, 엔진이 저속, 저부하 영역에서 운전될 시에, SCV 모터<17>
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공개특허 10-2008-0053677
에 이상이 발생하거나, 도 3 에 도시된 바와 같이, 트윈기어(9)의 치(9a)에 손상이 발생한 경우, SCV(5) 가 닫
힌 상태로 고정되거나, 개방된 상태로 고정되는 경우가 발생한다.
특히 트윈기어(9)의 경우, 플라스틱 계통의 재질을 사용하기 때문에 손상이 발생될 가능성이 크다. SCV(5)가 닫<18>
힌 상태로 고정된 상태에서, 엔진이 고속, 고부하로 운전될 경우, SCV 로 인해 공기통로의 유로가 줄어 연소실
에 공급되는 공기의 양이 급격히 줄어들게 된다. 이러한 경우 다음과 같은 엔진 페일이 발생하게 된다.
먼저, 공기의 유입으로 인해 연소가 불안정해짐으로써 엔진출력의 심각한 저하를 초래한다.<19>
또한, 배기가스의 온도가 급상승하여 엔진 배기계에 심각한 손상을 발생시킬 수 있으며, 특히 터보차져의 손상<20>
은 엔진 전체의 심각한 페일을 초래한다.
아울러, 연소의 불안정으로 인해 매연이 증가하게 되며, 이는 환경 규제를 만족시키기 위한 시스템중에 가장 중<21>
요한 부분을 차지하는 DPF 내에 그을음이 순식간에 쌓여 DPF 가 손상되는 현상이 나타나는 문제점이 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, SCV 모터 또는 SCV 기어의 손상으로 인해 SCV<22>
가 닫힌 상태로 고정될 경우, 모터기어와 샤프트 기어를 연결시켜주는 트윈기어를 순간적으로 강제 해지시킴으
로써 엔진의 페일 및 DPF 의 손상을 방지하는 스월 제어밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 구성 및 작용
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스월 제어밸브(SCV) 장치는 엔진의 저속, 저부하 영역 하에서 연소실에<23>
공급되는 공기의 흐름을 조절하여 연소효율을 증대시키고 매연 발생을 저감시키는 SCV 와, 모터기어와, SCV 밸
브가 장착된 샤프트를 회전시켜 SCV를 폐쇄시키는 샤프트 기어와, 상기 모터기어와 일측이 연결되어 모터의 구
동력을 상기 샤프트 기어로 전달하는 트윈기어와, 상기 샤프트 기어를 오픈 상태로 복원시키는 샤프트 기어 스
프링을 포함하는 SCV 장치에 있어서,
상기 SCV 가 닫힌 상태로 고정되었을 경우, 상기 모터기어와 상기 샤프트 기어를 연결시켜주는 상기 트윈기어를<24>
순간적으로 강제 해지시켜 주는 트윈기어 강제 해제수단을 구비하여, 상기 SCV 의 강제 개방으로 인한 엔진의
페일을 방지한 것을 특징으로 한다.
상기 트윈기어 강제 해제수단은 하단부에 소정크기의 홈이 형성된 트윈기어와, 상기 트윈기어의 홈에 삽입되는<25>
걸림턱이 상단부에 형성된 마그네틱 밸브와, 상기 트윈기어와 상부커버의 사이에 설치되어 트윈기어를 초기위치
로 복원시키는 스프링부재를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 트윈기어 하단부에 형성된 홈은 상기 마그네틱 밸브의 걸림턱이 삽입된 상태에서 트윈기어의 회전이<26>
방해되지 않도록 일정 유격이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스월 제어밸브(SCV) 장치의 적합한 실시예에 대해 상세한 설명을<27>
하기로 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 스월 제어밸브 장치의 내부 구조를 도시한 개략도이고,<28>
도 5 는 상기 도 4 의 A 부 확대도이다.<29>
도시된 바와 같이, 본 발명의 스월 제어밸브(SCV) 장치는 모터기어(10)와, SCV 가 장착된 샤프트를 회전시켜<30>
SCV를 폐쇄시키는 샤프트 기어(50)와, 상기 모터기어(10)와 일측이 연결되어 모터의 구동력을 상기 샤프트 기어
로 전달하는 트윈기어(30)와, 상기 샤프트 기어(50)를 개방된 상태로 복원시키는 샤프트 기어 스프링을 포함하
는 종래의 구성에서, 상기 SCV 가 닫힌 상태로 고정되었을 경우, 상기 모터기어(10)와 상기 샤프트 기어(50)를
연결시켜주는 상기 트윈기어(30)를 순간적으로 강제 해지시켜 주는 트윈기어 강제 해제수단을 더 구비하고
있다.
즉, 상기 트윈기어 강제 해제수단은 SCV 모터나 SCV 기어의 손상 등으로 인해 SCV 가 닫힌 상태로 고정될 경우<31>
에, 모터기어(10)와 샤프트 기어(50)를 연결시켜주는 트윈기어(30)를 순간적으로 강제 해지시킴으로써, SCV 의
강제 오픈에 의해 엔진의 페일 및 DPF 의 손상을 방지하게 된다.
도 4 와 도 5 를 참조하면, 본 발명의 트윈기어 강제 해제수단은 하단부에 소정크기의 홈(31)이 형성된 트윈기<32>
어(30)와, 상기 트윈기어(30)의 홈(31)에 삽입되는 걸림턱(61)이 상단부에 형성된 마그네틱 밸브(60)와, 상기
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공개특허 10-2008-0053677
트윈기어(30)와 상부커버의(80) 사이에 설치되어 트윈기어(30)를 초기위치로 복원시키는 스프링부재(70)를 포함
하는 구성으로 이루어진다.
상기한 구성에서, 상기 트윈기어(30) 하단부에 형성된 홈(31)은 상기 마그네틱 밸브(60)의 걸림턱(61)이 삽입된<33>
상태에서 트윈기어(30)의 회전이 방해되지 않도록 일정 유격이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 마그네틱 밸브(60)는 전기적인 신호에 의해 상하 운동을 하는 밸브로서, 상단에 형성된 걸림턱<34>
(61)이 도 5 에 도시된 바와 같이, 트윈기어(30) 하단의 홈(31)에 삽입된다. 상기 걸림턱(61)은 마그넥틱 밸브
(60)의 상측단에서 측방향으로 일정길이 돌출되어 나오는 형상으로 형성된다.
상기 트윈기어(30)의 위치를 복원시키는 스프링(70)은 그 일측단이 트윈기어(30)에 고정되어 있고, 타측단은 상<35>
부커버(80)에 고정되어 있어 트윈기어(30)가 회전함에 따라 함께 같이 움직이게 됨으로써 트윈기어(30)를 원래
의 위치로 복원시키게 된다.
이때, 상기 트윈기어 스프링(70)이 고정되는 상부커버(80)에는 스프링(70)의 이탈을 방지하기 위한 가이드를 설<36>
치하는 것이 바람직하다.
이상 상기와 같이 구성된 본 발명의 SCV 장치에 있어서의 작동에 대해 설명하기로 한다.<37>
먼저, 엔진의 ECU에서 모터 측으로 일정 신호를 보내게 되면, 모터가 움직여 SCV(5) 가 개방되거나 닫히도록 하<38>
고, 다시 SCV 조절기(3) 내부에 장착된 위치 확인센서에 의해 밸브의 개폐정도를 다시 ECU 로 피드백 하여 ECU
에서 실제위치와 의도한 위치와의 일치여부를 확인한다.
만일, 트윈기어(30)의 기어치의 손상 또는 모터의 이상이 발생하여 SCV 가 닫힌 상태에서 고정되어 개방되지 않<39>
을 경우에는 ECU 에서 SCV 의 이상 작동 여부를 확인하게 된다.
이때, ECU 에서 본 발명의 상기 마그네틱 밸브(60)를 작동시켜 트윈기어(30)를 상부로 밀어 내어, 모터기어(1<40>
0)와 샤프트 기어(50)와의 연결을 해제시킨다.
트윈기어(30)와의 연결이 해제되면서 샤프트 기어(50) 스프링에 의해 SCV 는 초기 개방 상태로 복원되며, 모터<41>
기어(10)는 ECU에서 신호를 보내 초기 상태로 복원시킨다.
상부로 밀려난 트윈기어(30)는 상측의 복원 스프링(70)에 의해서 밀려난 상태에서 원래의 위치로 복귀하게<42>
된다. 이로 인해 SCV를 비롯한 모든 기어의 위치는 초기화된다.
SCV 조절기(3) 내부에 장착된 위치 확인센서에 의해 SCV(5)가 개방된 것을 확인할 수 있다. 이때 마그네틱 밸브<43>
(60)를 초기상태로 복원하면, 트윈기어(30)가 모터기어(10) 및 샤프트 기어(50)와 다시 연결되고, SCV 는 초기
상태로 돌아가게 된다.
다시 ECU에서 SCV를 정상 작동시켜 SCV 가 정상 작동되지 않을 경우, 운전자에게 SCV 고장을 알린다.<44>
이상, 본 발명의 상기한 기술의 적용을 통해, SCV 가 닫혀진 상태로 고정된 상태 하에서, 엔진의 고속, 고부하<45>
가 실행되는 경우에 종래의 발생되는 엔진의 페일과 DPF 의 손상을 방지할 수 있게 된다.
발명의 효과
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 SCV 장치는 SCV 모터 또는 SCV 기어의 손상으로 인해 SCV 가 닫힌<46>
상태로 고정될 경우에, 모터기어와 샤프트 기어를 연결시켜주는 트윈기어를 순간적으로 강제 해지시킴으로써,
SCV 의 강제 오픈에 의해 엔진의 페일 및 DPF 의 손상을 방지하는 효과를 발휘한다.
도면의 간단한 설명
도 1a 와 도 1b 는 종래의 스월 제어밸브 장치의 구조를 도시한 도면,<1>
도 2 는 종래의 구동모터와 기어 구조를 도시한 도면,<2>
도 3a 와 도 3b 는 종래의 트윈기어의 기어치 손상 상태를 도시한 도면,<3>
도 4 는 본 발명에 따른 스월 제어밸브 장치의 내부 구조를 도시한 개략도,<4>
도 5 는 상기 도 4 의 A 부 확대도임.<5>
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><6>
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공개특허 10-2008-0053677
10 : 모터기어 30 : 트윈기어<7>
50 : 샤프트 기어 60 : 마그네틱 밸브<8>
70 : 트윈기어 스프링 <9>
도면
도면1a
도면1b
도면2
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공개특허 10-2008-0053677
도면3a
도면3b
도면4
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공개특허 10-2008-0053677
도면5
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공개특허 10-2008-0053677

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