KR100394854B1 - 이지알 쿨러를 이용한 히터성능 향상장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존의 난방장치에 부가적으로 EGR쿨러를 거쳐 더워진 냉각수를 직접 히터코어로 흐르게 하므로서 보다 향상된 실내 난방성능 및 엔진 난기성능을 얻기 위한 EGR쿨러를 이용한 히터성능 향상장치에 관한 것으로,
엔진을 냉각하는 과정에서 뜨거워진 냉각수를 히터코어로 공급하기 위한 냉각수라인과;
상기한 냉각수라인의 도중에 형성되어 바이패스되는 고온의 EGR가스의 열을 빼앗아 EGR가스를 냉각하는 반면에 EGR가스에서 빼앗은 열로 상기 히터코어로 공급되는 냉각수의 온도을 더욱 높이도록 형성되는 EGR쿨러와;
상기한 EGR쿨러의 일측과 터보차저 상류(통상, 배기매니폴드)의 일측을 연결하여 배기가스의 일부가 상기 EGR쿨러로 공급되도록 하는 유입라인과;
상기한 EGR쿨러의 다른 일측과 터보차저 후방을 연결하여 EGR밸브가 닫힐 때에 EGR쿨러로 유도된 일부의 배기가스가 배기계로 빠져나가도록 형성되는 유출라인과;
상기한 유출라인의 도중과 엔진 흡기측(통상, 흡기매니폴드)을 연결하여 EGR밸브 작동시 EGR쿨러에서 냉각된 배기가스가 엔진 흡기측으로 유입되도록 형성되는 EGR공급라인; 으로 구성되는 것을 특징으로 하며,
엔진의 냉간 운전중에도 EGR밸브의 작동여부와 관계없이 배기가스의 일부가 EGR쿨러의 내부를 흐르게 하므로서 난방에 필요한 배기가스를 확보할 뿐만 아니라,엔진의 난기후에는 터보차저 구동과 EGR에 필요한 배기가스를 확보하기 위해 상기한 유출라인의 도중에 히터콘트롤밸브를 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

이지알 쿨러를 이용한 히터성능 향상장치{Vehicle cabin heater apparatus using EGR cooler}
본 발명은 EGR쿨러를 이용한 히터성능 향상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 난방장치에 부가적으로 EGR쿨러를 거쳐 더워진 냉각수를 직접 히터코어로 흐르게 하므로서 보다 향상된 실내 난방성능 및 엔진 난기성능을 얻기 위한 EGR쿨러를 이용한 히터성능 향상장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 겨울철 차량의 실내를 따뜻하게 하기 위한 난방장치가 구비된다.
일반적인 난방장치는 도 3에 도시되는 바와 같이, 엔진을 냉각하기 위해서 실린더블럭 및 실린더헤드에 형성된 워터자켓을 순환하면서 뜨거워진 냉각수가 히터코어(20)로 공급되고, 히터코어(20)에 공급된 냉각수의 열을 송풍팬을 이용하여 차실내로 공급되도록 구성되어 있다.
이와 같이 히터코어(20)에서 열을 빼앗긴 냉각수는 라디에이터(50) 측으로 흐르게 되고, 상기 라디에이터(50)에서 냉각된 차가운 냉각수와 함께 다시 엔진 (10)을 냉각하게 되어 있다.
그리고 최근의 엔진(특히, 직접분사식 디젤엔진)에는 열효율이 향상됨에 따라 연소에 의해 발생된 열에너지 중 냉각수로 전달되는 에너지의 감소로 인해 난방성능이 부족하게 되므로서, 엔진(10)에서 히터코어(20)를 연결하는 냉각수라인(22) 도중에는 별도의 전기히터(100)나 혹은 연료버너(100)를 장착하여 난방성능이 향상되도록 하고 있는 실정이다.
한편, 엔진에는 도면과 같이 배기가스 저감을 위해서 배기가스 재순환장치 (EGR장치)가 사용되고 있는데, 최근에는 점차 강화되는 배기가스규제에 만족시키기 위해서 EGR가스 온도를 낮추기 위한 EGR쿨러(30)가 적용되는 차량이 증가하고 있는추세이다.
상기한 EGR쿨러(30)는 엔진(10)을 냉각하기 위한 냉각수의 일부를 바이패스시켜 EGR가스의 온도을 낮추기 위한 것으로, EGR밸브(38)가 작동하고 있는 상태에서는 배기가스가 EGR쿨러(30) 내부로 흐르게 되어 냉각수 온도가 상승되므로 간접적으로 실내 난방성능 및 엔진 난기성능이 향상되는 효과가 있었으나, EGR밸브(38)가 작동되지 않는 상태에서는 배기가스가 EGR쿨러(30) 내부를 흐르지 않게 되어 난방성능 및 난기성능에는 도움을 주지 못하였다.
상기한 바와 같이 종래의 엔진에는 난방성능을 향상하기 위한 장치와 EGR쿨러가 개별적으로 형성되기 때문에, 그를 제작하는데 드는 부품 및 제작비용이 많이 드는 문제점이 있었으며 EGR쿨러를 순환하면서 뜨거워진 냉각수를 히터코어로 직접 흐르게 하지 않아 실내 난방성능을 높이는 데 사용하지 못하였다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 난방장치에 부가적으로 EGR쿨러를 거쳐 더워진 냉각수를 직접 히터코어로 흐르게 하므로서 보다 향상된 난방성능을 얻기 위한 EGR쿨러를 이용한 히터성능 향상장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
엔진을 냉각하는 과정에서 뜨거워진 냉각수를 히터코어로 공급하기 위한 냉각수라인과;
상기한 냉각수라인의 도중에 형성되어 바이패스되는 고온의 EGR가스의 열을빼앗아 EGR가스를 냉각하는 반면에 EGR가스에서 빼앗은 열로 상기 히터코어로 공급되는 냉각수의 온도을 더욱 높이도록 형성되는 EGR쿨러와;
상기한 EGR쿨러의 일측과 터보차저 상류(통상, 배기매니폴드)의 일측을 연결하여 배기가스의 일부가 상기 EGR쿨러로 공급되도록 하는 유입라인과;
상기한 EGR쿨러의 다른 일측과 터보차저 후방을 연결하여 EGR밸브가 닫힐 때에 EGR쿨러로 유도된 일부의 배기가스가 배기계로 빠져나가도록 형성되는 유출라인과;
상기한 유출라인의 도중과 엔진 흡기측(통상, 흡기매니폴드)을 연결하여 EGR밸브 작동시 EGR쿨러에서 냉각된 배기가스가 엔진 흡기측으로 유입되도록 형성되는 EGR공급라인; 으로 구성되는 것을 특징으로 하며,
엔진의 냉간 운전중에도 EGR밸브의 작동여부와 관계없이 배기가스의 일부가 EGR쿨러의 내부를 흐르게 하므로서 난방에 필요한 배기가스를 확보할 뿐만 아니라, 엔진의 난기후에는 터보차저 구동과 EGR에 필요한 배기가스를 확보하기 위해 상기한 유출라인의 도중에 히터콘트롤밸브를 형성한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의해 구성된 히터성능 향상장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의해 구성된 히터성능 향상장치의 작동상태도.
도 3은 종래기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 엔진 11 : 흡기매니폴드
12 : 배기매니폴드 14 : 터보차저
20 : 히터코어 22 : 냉각수라인
30 : EGR쿨러 32 : 유입라인
34 : 유출라인 36 : EGR공급라인
38 : EGR밸브 40 : 히터콘트롤밸브
50 : 라디에이터
본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의해 구성된 히터성능 향상장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 의해 구성된 히터성능 향상장치의 작동상태도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 10은 엔진을 지시하는 것이며, 도면부호 20은히터코어를 지시하는 것이며, 기타 구성요소들 또한 종래기술을 설명하기 위한 도면의 도면부호가 그대로 인용된다.
상기한 엔진(10)의 양측에는 흡기매니폴드(11)와 배기매니폴드(12)가 형성되며, 상기 배기매니폴드(12)에는 배기가스를 이용하여 흡입공기의 과급하게 되는 터보차저(14)가 형성된다.
엔진(10)의 실린더블럭 및 실린더헤드에 형성된 워터자켓을 순환하면서 뜨거워진 냉각수를 이용하여 차실내를 난방하기 위한 히터코어(20)가 엔진(10)의 일측에 형성되며, 엔진(10)의 타측에는 엔진(10)을 냉각하기 위한 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(50)가 형성된다.
엔진(10)을 순환하면서 뜨거워진 냉각수를 히터코어(20)에 공급하기 위해서 냉각수라인(22)이 형성되는데, 이 냉각수라인(22)의 도중에는 EGR가스를 냉각하기 위한 EGR쿨러(30)가 형성된다.
상기한 EGR쿨러(30)의 일측에는 터보차저 상류(통상, 배기매니폴드(12))와 연결되어 배기가스가 유입되는 유입라인(32)이 형성되고, 그 타측에는 EGR밸브(38)가 닫혔을 때에 열을 빼앗긴 배기가스가 배기관으로 배출되도록 터보차저(14)의 후방과 연결되는 유출라인(34)이 형성된다.
그리고 상기한 유출라인(34)의 도중과 엔진 흡기측(흡기매니폴드(11))을 연결하는 EGR공급라인(36)이 형성되는데, 이는 EGR쿨러(30)에서 냉각된 배기가스가 EGR밸브(38)가 개방되면 흡기매니폴드(11)로 유입될 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 EGR밸브(38)는 상기 EGR공급라인(36)의 도중에 형성되는 것이다.
그리고 EGR공급라인(36)이 분기되는 유출라인(34)의 후측에는 히터콘트롤밸브(40)가 형성되는데, 이 히터콘트롤밸브(40)는 엔진(10)의 냉간운전시에 개방시켜 EGR밸브(38)의 작동여부와 관계없이 배기가스의 일부가 EGR쿨러(30)의 내부를 흐르게 하므로서 난방에 필요한 배기가스를 확보하기 위한 것일 뿐만 아니라, 엔진의 난기후에는 닫아 터보차저 구동과 EGR에 필요한 배기가스를 확보할 수 있게 하기 위한 것이다.
따라서 상기한 EGR쿨러(30)는 종래에는 EGR가스를 냉각하는 역할만 하였지만, 본 발명에서는 EGR가스를 냉각시킴과 동시에 히터코어(20)로 유입되는 냉각수를 고온화시키는 역할을 하도록 구성된다.
도면 중 미설명부호 16은 서모스탯을 나타내며, 난방 및 엔진을 냉각하기 위한 기타의 구성요소는 종래와 같으므로 그에 따른 설명은 생략하기로 한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.
엔진(10)이 시동되면 연료의 연소에 의해 엔진(10)은 고온이 되지만, 실린더블럭 및 실린더헤드에 형성된 워터자켓으로 냉각수가 흘러 엔진(10)을 냉각하게 된다. 즉, 엔진을 순환한 냉각수가 일정온도 이상이 되면 서모스탯(16)이 개방되어 뜨거워진 냉각수는 라디에이터(50)로 흐르게 되고, 라디에이터(50)에서 냉각된 냉각수는 다시 엔진(10)으로 공급된다.
그리고 엔진(10)을 냉각시키며 뜨거워진 냉각수의 일부는 냉각수라인(22)을 따라 히터코어(20)로 유입되므로서 차실내를 난방할 수 있게 된다.
이 과정에서 상기 냉각수라인(22)의 도중에 형성된 EGR쿨러(30)에 의해서 냉각수라인(22)을 따라 흘러가는 냉각수는 보다 더 뜨거워지게 된다. 즉, EGR쿨러(30)는 유입라인(32)으로 공급된 배기가스의 열을 빼앗아 히터코어(20)로 유입되는 냉각수를 가열시키는 것이다.
이 때 EGR밸브(38)이 개방되어 있으면, EGR쿨러(30)로 유입되어 냉각된 EGR가스는 EGR공급라인(36)을 통해 흡기매니폴드(11)로 유입된다.
반대로 냉간 운전시 상기한 EGR밸브(38)가 닫혀 있는 상태가 되면 상기 히터콘트롤밸브(40)를 개방시켜 EGR밸브(38)의 작동여부와 관계없이 배기가스의 일부가 상기 EGR쿨러(30)의 내부를 흐르게 되어 실내 난방 및 엔진 난기에 필요한 배기가스를 확보하게 된다. 참고로 이 히터콘트롤밸브(40)는 엔진이 난기된 이후에는 터보차저 구동과 EGR에 필요한 배기가스를 확보하기 위해 개방되지 않는 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 배기가스가 EGR쿨러를 통과하면서 빼앗긴 열이 히터코어로 유입되는 냉각수에 전달되므로서 실내의 난방성능 및 엔진의 난기성능이 향상될 뿐만 아니라, 종래에 난방성능을 향상시키기 위해 구성되었던 전기히터 및 연료버너가 필요없게 되므로서 차량의 제작비용 및 부품이 절감되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 엔진(10)을 냉각하는 과정에서 뜨거워진 냉각수를 히터코어(20)로 공급하기 위한 냉각수라인(22)과;
    상기한 냉각수라인(22)의 도중에 형성되어 바이패스되는 고온의 EGR가스의 열을 빼앗아 EGR가스를 냉각하는 반면에 EGR가스에서 빼앗은 열로 상기 히터코어 (20)로 공급되는 냉각수의 온도을 더욱 높이도록 형성되는 EGR쿨러(30)와;
    상기한 EGR쿨러(30)의 일측과 터보차저 상류(통상, 배기매니폴드(12))의 일측을 연결하여 배기가스의 일부가 상기 EGR쿨러(30)로 공급되도록 하는 유입라인(32)과;
    상기한 EGR쿨러(30)의 다른 일측과 터보차저(14) 후방을 연결하여 EGR밸브(38)가 닫힐 때에 EGR쿨러(30)로 유도된 일부의 배기가스가 배기계로 빠져나가도록 형성되는 유출라인(34)과;
    상기한 유출라인(34)의 도중과 엔진 흡기측(통상, 흡기매니폴드(11))을 연결하여 EGR밸브(38) 작동시 EGR쿨러(30)에서 냉각된 배기가스가 엔진 흡기측으로 유입되도록 형성되는 EGR공급라인(36); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 EGR쿨러를 이용한 히터성능 향상장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    엔진(10)의 냉간 운전중에도 EGR밸브(38)의 작동여부와 관계없이 배기가스의일부가 EGR쿨러(30)의 내부를 흐르게 하므로서 실내 난방 및 엔진난기에 필요한 배기가스를 확보할 뿐만 아니라, 엔진의 난기후에도 터보차저 구동과 EGR에 필요한 배기가스를 확보하기 위해 상기한 유출라인(34)의 도중에 히터콘트롤밸브(40)를 형성한 것을 특징으로 하는 EGR쿨러를 이용한 히터성능 향상장치.
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