KR100603502B1 - Car egr cooler thermal cycle test system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차에 환경오염을 방지하기 위하여 설치되는 EGR 쿨러를 시험하는 장치에 관한 것으로서, EGR 쿨러에 공급되는 고온 공기의 온도를 크게 , 급격하게 그리고 반복적으로 변화시키는 열사이클시험 또는 열충격을 행할 수 있는 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for testing an EGR cooler installed in a vehicle to prevent environmental pollution. The present invention can perform a thermal cycle test or a thermal shock that changes the temperature of hot air supplied to an EGR cooler significantly, rapidly and repeatedly. The present invention relates to a vehicle EGR cooler heat cycle tester.
본 발명의 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치는 EGR 쿨러에 엔진배기가스에 대응하는 고온의 공기를 주입하는 공기유도장치와 EGR 쿨러에 냉각수를 주입하는 냉각수유도장치로 구성되어 있으며, 상기 공기유도장치가 직렬로 연결된 공기예열수단, 1차가열수단, 2차가열 수단의 다단 장치에 의하여 공기를 가열하도록 되어 있으며, 상기 공기예열수단의 유입관에 1차우회분기관(201)을, 상기 1차가열수단의 유입관에 2차우회분기관(202)을, 상기 2차가열수단의 유입관에 3차우회분기관(203)을 연결하고, 상기 우회분기관(201)(202)(203)들을 병렬로 연결한 우회관(200)을 상기 2차가열수단의 유출관에 연결하며, 상기 각 우회분기관(201)(202)(202)들 및 유입관에 각각 개폐밸브(201a)(201b)(202a)(202b)(202a)(202b)를 설치한 것을 특징으로 한다. The automotive EGR cooler heat cycle test apparatus of the present invention comprises an air induction device for injecting high temperature air corresponding to the engine exhaust gas into the EGR cooler and a coolant induction device for injecting coolant into the EGR cooler. The air is heated by a multi-stage apparatus of air preheating means, primary heating means, and secondary heating means connected in series. A primary bypass unit 201 is provided in an inlet pipe of the air preheating means, and the primary heating means. A secondary bypass engine 202 is connected to an inflow pipe of the secondary bypass unit 203 to an inlet pipe of the secondary heating means, and the bypass engines 201, 202 and 203 are connected in parallel. One bypass pipe 200 is connected to the outlet pipe of the secondary heating means, and each of the bypass pipes 201, 202, 202 and on / off valves 201a, 201b, 202a, respectively, (202b) (202a) and (202b) are provided.
EGR 쿨러, 열사이클, 열충격, 전기히터, 버너, 열교환기 EGR cooler, heat cycle, thermal shock, electric heater, burner, heat exchanger
Description
도 1a는 자동차용 EGR 쿨러의 정면도, 1A is a front view of an EGR cooler for an automobile,
도 1b는 자동차용 EGR 쿨러의 우측면도, 1B is a right side view of an EGR cooler for an automobile,
도 2는 종래 자동차 EGR 쿨러 시험장치의 구성도, 2 is a block diagram of a conventional vehicle EGR cooler test apparatus,
도 3은 본 발명에 따른 전기히터를 이용한 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치의 구성도, 3 is a block diagram of a vehicle EGR cooler heat cycle test apparatus using an electric heater according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 버너를 이용한 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치의 구성도이다. 4 is a block diagram of a vehicle EGR cooler heat cycle test apparatus using a burner according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: EGR 쿨러 11: 바디10: EGR cooler 11: body
12: 배기가스관 13: 우측플랜지12: exhaust pipe 13: right flange
14: 좌측플랜지 15: 냉각수유입관14: left flange 15: cooling water inlet pipe
16: 냉각수유출관 16: Coolant outflow pipe
21: 공기압축기 22: 저장탱크21: air compressor 22: storage tank
23: 공기공급관 24: 조절밸브23: air supply line 24: control valve
25: 압력센서 26: 질량유량메타25: pressure sensor 26: mass flow meter
27: 폐기 열교환기 28, 28a, 28b, 28c, 28d: 전기히터27:
29: 가열공기유입관 29a, 29b: 유입관29: heated
30, 30a, 30b: 조절밸브 31: 폐기유출관30, 30a, 30b: control valve 31: waste discharge pipe
31a, 31b: 유출관 32: 조절밸브31a, 31b: outlet pipe 32: control valve
33: 안전밸브 34: 유량계33: safety valve 34: flow meter
41: 물탱크 42: 전기히터41: water tank 42: electric heater
43: 물공급관 43a, 43b: 물유입관43:
44: 물펌프 45: 압력센서44: water pump 45: pressure sensor
46: 온도센서 47: 유량센서46: temperature sensor 47: flow sensor
48: 물복귀관 48a, 48b: 물유출관48:
49: 냉각기 50: 유량유압조절기49: cooler 50: flow hydraulic regulator
61: 공기압축기 62: 저장탱크61: air compressor 62: storage tank
63: 공기공급관 63a: 유량계63:
63b: 조절밸브 63c: 수동개폐밸브63b:
63d: 레귤레이터 63e: 압력센서63d:
63f: 질량유량계63f: mass flow meter
67: 폐기 열교환기 68: 배기관67: waste heat exchanger 68: exhaust pipe
69: 조절밸브69: control valve
70: 1차가열 열교환기 71: 2차가열 열교환기70: primary heating heat exchanger 71: secondary heating heat exchanger
72: 버너 73: 연소공기예열 열교환기72: burner 73: combustion air preheat heat exchanger
74: 연소용 공기공급관 75: 송풍기74: combustion air supply pipe 75: blower
76: 배기관 77: 조절밸브76: exhaust pipe 77: control valve
81: 물탱크 82: 전기히터81: water tank 82: electric heater
83: 물공급관 84: 물펌프83: water supply pipe 84: water pump
85: 압력센서 86: 온도센서85: pressure sensor 86: temperature sensor
87: 질량유량계 88: 물복귀관87: mass flow meter 88: water return pipe
88a: 조절밸브 89: 냉각기88a: regulating valve 89: cooler
90: 유량유압조절기 91: 냉동기 콤프레샤 90: flow rate hydraulic regulator 91: refrigeration compressor
101: 가열공기 유입관 102: 가열공기 유출관 101: heated air inlet pipe 102: heated air outlet pipe
103: 냉각수 유입관 104: 냉각수 유출관 103: coolant inlet pipe 104: coolant outlet pipe
200: 우회관 200a: 개폐밸브200:
201: 1차우회분기관201: primary bypass organ
201a: 개폐밸브 201b: 개폐밸브201a: on-
202: 2차우회분기관202: secondary bypass engine
202a: 개폐밸브 202b: 개폐밸브202a: on-off
203: 3차우회분기관203: third bypass branch
203a: 개폐밸브 203b: 개폐밸브203a: on-
본 발명은 자동차에 의한 환경오염을 방지하기 위하여 설치되는 EGR 쿨러를 시험하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EGR 쿨러에 공급되는 고온 공기의 온도를 크게 , 급격하게 그리고 반복적으로 변화시키는 열사이클시험 또는 열충격을 행할 수 있는 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for testing an EGR cooler installed to prevent environmental pollution by a vehicle, and more particularly, a thermal cycle test that changes the temperature of the hot air supplied to the EGR cooler significantly, rapidly and repeatedly. Or it relates to a vehicle EGR cooler heat cycle tester capable of thermal shock.
21세기에 접어들면서 세계적으로 환경 문제가 심각하게 대두되고 있으며 이러한 문제 해결을 위하여 자동차 등 여러 분야에서 각종 연구가 진행되고 있는 실정이다. 그 중 자동차에서 배출되는 배기가스로 인한 공해유발을 방지하기 위하여 EGR 쿨러(exhaust gas recirculation cooler)를 개발하여 사용하고 있다. EGR 쿨러는 엔진 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 엔진에서 연료가 연소할 때의 최고 온도를 낮춤으로써 NOx(산화질소)의 발생을 억제하기 위하여 고안된 장치로서, 엔진에서 나오는 배기가스를 냉각수와의 열교환 작용으로 냉각시키는 기능을 한다. As the 21st century enters the world, environmental problems are seriously emerging, and various researches are being conducted in various fields such as automobiles to solve these problems. Among them, EGR cooler (exhaust gas recirculation cooler) has been developed and used to prevent pollution caused by exhaust gas emitted from automobiles. The EGR cooler is a device designed to suppress the generation of NOx by recirculating a portion of the exhaust gas through the engine intake cylinder and lowering the maximum temperature when the fuel burns in the engine. It functions to cool by heat exchange action.
도 1a 및 도1b는 이와 같은 EGR 쿨러를 나타내는 것으로서, 도 1a는 EGR 쿨러의 정면도이고, 도 1b는 EGR 쿨러의 우측면도이다. 도시된 바와 같이 EGR 쿨러(10)는 바디(11) 내부에 배기가스가 흐르는 다수의 배기가스관(12)이 구성되어 있고 그 배기가스관(12)의 주위에 냉각수가 흐르도록 되어 있다. 배기가스는 우측 플랜지(13)를 통하여 배기가스관(12)으로 유입된 후 좌측 플랜지(14)를 통하여 유출된다. 그리고 냉각수는 냉각수유입관(15)을 통하여 바디(11)와 배기가스관(12)사이의 공간으로 유입된 후 냉각수유출관(16)을 통하여 유출된다. 1A and 1B show such an EGR cooler, FIG. 1A is a front view of the EGR cooler, and FIG. 1B is a right side view of the EGR cooler. As illustrated, the EGR
EGR 쿨러(10)는 그 내부를 통과한 배기가스가 EGR 쿨러(10)를 통과하기 이전 에 비하여 단위시간당 열량(kcal/h)이 일정 이상 감소하여야 하며 또한 그 내구성도 양호하여야 자동차에 설치되어 그 기능을 바람직하게 수행할 수 있다. EGR
따라서 EGR 쿨러(10)에 대한 성능 및 내구시험은 매우 중요하다. 본 발명자는 EGR 쿨러에 대하여 성능 및 내구시험을 행하는 장치를 개발하여 이를 특허 제482411호로 등록받은 바 있다. 이 선등록의 EGR 쿨러 시험장치는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 압축공기를 생산하는 공기압축기(21), 상기 공기압축기(21)에서 발생한 압축공기를 저장하는 저장탱크(22), 상기 저장탱크(22)의 압축공기를 공급하는 공기공급관(23), 상기 공기공급관(23) 상에 설치된 것으로서 공기 흐름을 개폐하는 개폐밸브(24), 상기 공기공급관(23)상에 설치되어 공기압을 감지하는 압력센서(25), 상기 공기공급관(23)상에 설치되어 공기의 질량유량을 측정하는 질량유량메타(26), 상기 공기공급관(23)으로부터 유입되는 공기를 폐기의 열을 이용하여 예열하는 것으로서 공기유입구와 공기유출구, 폐기유입구 및 폐기유출부가 형성되어 있는 폐기 열교환기(27), 상기 폐기 열교환기(27)에서 유출된 공기를 가열하는 전기히터(28), 상기 전기히터(28)에서 가열된 공기를 시험품인 EGR 쿨러(10)로 유입하는 가열공기유입관(29), 상기 가열공기유입관(29)으로부터 분기되는 유입관(29a)(29b)상에 각각 구성되어 공기량을 조절하는 조절밸브(30a)(30b), 상기 EGR 쿨러(10)를 통과한 폐기가 배출되는 유출관(31a)(31b), 상기 유출관(31a)(31b) 상에 각각 구성되어 있는 조절밸브(32a)(32b), 상기 유출관(31a)(31b)이 합쳐지고 전술한 폐기 열교환기(27)와 연결되어 있는 폐기유출관(31)을 포함하는 공기유도장치; 그리고 냉각수용으로 사용되어지는 물을 저장하는 물탱크(41), 상기 물탱크 (41)내의 물을 가열하는 전기히터(42), 상기 물탱크(41)에서 가열된 물을 시험품인 EGR 쿨러(10)로 공급하는 물공급관(43), 상기 물공급관(43)상에 설치되어 EGR 쿨러(10)에 물을 공급하는 물펌프(44), 상기 물공급관(43)상에 설치되어 공급되는 물의 압력, 온도, 유량을 각각 압력센서(45), 온도센서(46) 및 유량센서(47), EGR 쿨러(10)를 통과한 냉각수가 전술한 물탱크(41)로 복귀하는 물복귀관(48), 상기 물복귀관(48)에 설치되어 있는 것으로서 복귀하는 물을 냉각하는 냉각기(49), 그리고 상기 물복귀관(48)에 설치되어 있는 것으로서 유량 및 유압을 조절하는 유량유압조절기(50)를 포함하는 냉각수유도장치로 구성되어 있다. 미설명 도면부호 33은 안전밸브이고, 34는 공기필터, 35는 압력을 균일하게 해주는 레귤레이터이며, 36은 폐기의 양을 조절하는 조절밸브이다.Therefore, performance and durability test of the EGR
EGR 쿨러(10)의 배기가스유입부를 가열공기의 유입관(29a)에 연결하고 EGR 쿨러(10)의 배기가스유출부에 폐기의 유출관(31a)을 연결하고, EGR 쿨러(10)의 냉각수유입관(15)에 물유입관(43a)을 연결하고 냉각수유출관(16)에 물유출관(48a)을 연결한다. The exhaust gas inlet of the
내구시험을 하고자 하는 경우에는 EGR 쿨러(10)의 배기가스유입부를 가열공기의 유입관(29b)에 연결하고 EGR 쿨러(10)의 배기가스유출부에 폐기의 유출관(31b)을 연결하고, EGR 쿨러(10)의 냉각수유입관(15)에 물유입관(43b)을 연결하고 냉각수유출관(16)에 물유출관(48b)을 연결한다.When the endurance test is to be performed, the exhaust gas inlet of the
이와 같은 상태에서 공기를 시험온도로 가열하여 EGR 쿨러(10)를 통과하게 하고 동시에 물도 시험온도로 가열하여 EGR 쿨러(10)를 통과하게 한다. 성능시험시 에는 실차상태의 조건과 대략적으로 동일하게 하여 시험하고 내구시험의 경우에는 가혹한 조건을 부여한다. In this state, the air is heated to the test temperature to pass through the
공기는 공기압축기(21)에서 발생하여 저장탱크(22)에 일시 저장된다. 시험을 하지 않는 상태에서는 개폐밸브(24)를 폐쇄하고 시험하는 동안에는 개폐밸브(24)를 개방한다. 개폐밸브(24)를 개방하면 압축공기는 공기필터(34), 압력센서(25), 안전밸브(33), 질량유량메타(26)를 통과하여 폐기 열교환기(27)에서 1차적으로 가온된다. 안전밸브(33)는 공기공급관(23) 내부의 압력이 일정이상이면 공기를 배출하여 안전사고가 나는 것을 방지한다. 유량계(34)에서는 공기유량이, 압력센서(25)에서는 공기압력이, 그리고 질량유량메타(26)에서는 공기의 질량유량이 각각 감지 또는 측정된다. Air is generated in the
폐기 열교환기(27)는 공기유도장치를 빠져나가는 폐기와 유입되는 공기의 열교환 작용에 의하여 유입되는 공기를 가열하는 기능을 한다. 폐기 열교환기(27)에서 공기는 약 60℃로 가온된다. 폐기 열교환기(27)에서 1차적으로 가열된 공기는 전기히터(28)에서 800℃까지 가열될 수 있다. 도시된 바와 같이 4개의 전기히터(28a)(28b)(28c)(28d)에서 순차적으로 가열되므로 공기의 온도는 큰 온도범위에서 미세하게 조절할 수 있다. 따라서 높은 온도의 공기를 필요로 하는 성능시험과 비교적 낮은 온도를 필요로 하는 내구시험을 하나의 장치에서 실시할 수 있다. 성능시험을 하는 경우에 공기는 대략 450℃로 가열되고 내구시험을 하는 경우에 공기는 대략 525℃로 가열된다. The
시험온도로 가열된 공기는 유입관(29a) 또는 유입관(29b)을 통하여 시험품인 EGR 쿨러(10)로 들어가서 유출관(31a)(31b)을 통하여 나온다. 시험품을 통과하는 공기의 양은 유입관(29a)(29b)과 유출관(31a)(31b) 상에 설치되어 있는 조절밸브(30a)(30b)와 조절밸브(32a)(32b)에 의하여 조절된다. The air heated to the test temperature enters the
성능시험을 하는 경우에는 조절밸브(30a)와 조절밸브(32a)가 개방되고 조절밸브(30b)와 조절밸브(32b)가 차단되며, 반면에 내구시험을 하는 경우에는 조절밸브(30b)와 조절밸브(32b)가 개방되고 조절밸브(30a)와 조절밸브(32a)가 차단된다.In the case of the performance test, the
시험품을 통과한 폐기는 전술한 바와 같이 폐기 열교환기(27)로 들어가서 유입되는 공기를 가열한 후 외부로 배기된다. As described above, the waste passed through the test article enters the
다음에 냉각수의 순환에 대하여 설명한다. 물탱크(41)에 저장된 물은 전기히터(42)에 의하여 시험온도로 가온된다. EGR 쿨러(10)의 시험에 필요한 물(냉각수)의 온도는 내구시험의 경우에는 약 30℃ 이고 성능시험의 경우에는 약 85℃ 이다. 냉각수의 순환은 물공급관(43)상에 설치되어 있는 물펌프(44)에 의하여 행해진다. 물공급관(43)을 흐르는 물의 압력과 유량은 압력센서(45)와 온도센서(46)에 의하여 측정된다. 냉각수는 물유입관(43a)(43b)을 통하여 성능시험용 또는 내구시험용 EGR 쿨러(10)로 유입된다. EGR 쿨러(10)를 통과한 냉각수는 물복귀관(48)을 통하여 냉각기(49)에서 냉각된 후 물탱크(41)로 복귀한다.Next, the circulation of the cooling water will be described. The water stored in the
전술한 바와 같이 시험온도로 각각 조절된 공기와 물을 시험샘플인 EGR 쿨러(10)를 실차 상태로 통과시킴으로써 성능 및 내구시험을 한다. 전술한 바와 같이 공기와 물의 온도는 성능시험의 경우에는 공기 450℃, 물 85℃이고, 내구시험의 경우에는 공기 525℃, 물 30℃이다.As described above, the air and water adjusted to the test temperature are passed through the
이 선등록의 자동차 EGR 쿨러 시험장치는 전기히터(28)를 직렬로 4개 연결하여 시험품에 공급되는 공기를 가열하므로 넓은 온도범위로 가열할 수 있으며, 그에 따라 낮은 공기온도를 요구하는 내구시험과 높은 온도를 요구하는 성능시험을 하나의 시험장치에서 행할 수 있다. 그리고 시험품을 통과하여 배기되는 폐기를 이용하여 공급되는 공기를 1차적으로 예열하므로 그만큼 시험에 소요되는 비용을 줄일 수 있으며 미세하게 온도조절을 할 수 있어서 정확한 시험데이터를 얻을 수 있다. This pre-registered automotive EGR cooler test device heats the air supplied to the EUT by connecting four
또한 다수의 조절밸브들을 제어함으로써 EGR 쿨러(10)에 공급되는 공기의 압력을 다양하게 조절할 수 있다.In addition, by controlling a plurality of control valves it is possible to variously adjust the pressure of the air supplied to the EGR cooler (10).
상기와 같이 이 선등록의 EGR 쿨러 시험장치는 성능시험과 내구시험은 할 수 있으나, EGR 쿨러에 공급되는 공기의 온도를 크게 그리고 급격하게 변화시키지 못하여 고온 공기온도가 주기적으로 변하는 열사이클 시험이나 열충격시험을 행할 수 없는 문제점이 있었다. As mentioned above, the pre-registered EGR cooler test apparatus can perform performance test and endurance test, but it does not change the temperature of the air supplied to the EGR cooler greatly and suddenly so that the hot air temperature changes periodically or the thermal shock There was a problem that the test could not be performed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, EGR 쿨러에 배기가스의 기능을 하는 고온 공기의 온도를 크게 그리고 급격하게 변화시킬 수 있도록 하여 EGR 쿨러에 유입되는 고온 공기의 온도변화를 주기적으로 변화시키는 열사이클 시험 및 온도변화를 급격하게 변화시키는 열충격시험을 행할 수 있는 자동차 EGR 쿨러 시험장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and the temperature change of the hot air flowing into the EGR cooler periodically and rapidly to change the temperature of the hot air functioning as the exhaust gas to the EGR cooler periodically It is an object of the present invention to provide a vehicle EGR cooler test apparatus capable of conducting a changing thermal cycle test and a thermal shock test rapidly changing a temperature change.
이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, EGR 쿨러에 엔진배 기가스에 대응하는 고온의 공기를 주입하는 공기유도장치와 EGR 쿨러에 냉각수를 주입하는 냉각수유도장치로 구성되어 있는 EGR 쿨러 시험장치에 있어서, 상기 공기유도장치가 직렬로 연결된 공기예열수단, 1차가열수단, 2차가열 수단의 다단 장치에 의하여 공기를 가열하도록 되어 있으며, 상기 공기예열수단의 유입관에 1차우회분기관을, 상기 1차가열수단의 유입관에 2차우회분기관을, 상기 2차가열수단의 유입관에 3차우회분기관을 연결하고 상기 우회분기관들을 병렬로 연결한 우회관을 상기 2차가열수단의 유출관에 연결하며, 상기 각 우회분기관들 및 유입관들에 각각 개폐밸브를 설치한 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object effectively, the present invention provides an EGR cooler test apparatus comprising an air induction apparatus for injecting high temperature air corresponding to engine exhaust gas into an EGR cooler and a coolant induction apparatus for injecting cooling water into the EGR cooler. The air induction apparatus is configured to heat air by a multi-stage apparatus of air preheating means, primary heating means, and secondary heating means connected in series, and a primary bypass engine is provided at an inlet pipe of the air preheating means. A bypass pipe connecting the secondary bypass pipe to the inlet pipe of the primary heating means and the third bypass pipe to the inlet pipe of the secondary heating means, and the bypass pipe connecting the bypass pipes in parallel to the outlet pipe of the secondary heating means. It is connected to, characterized in that each of the bypass pipes and inlet pipes respectively installed on and off valves.
본 발명의 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치는 또한 상기 공기유도장치가 전기히터를 이용하여 공급되는 공기를 단계적으로 가열하며, 상기 공기예열수단은 폐기 열교환기이고, 1차가열수단은 전기히터이며, 2차가열수단은 전기히터인 것을 특징으로 한다.The automobile EGR cooler heat cycle test apparatus of the present invention also heats the air supplied by the air induction apparatus using an electric heater, wherein the air preheating means is a waste heat exchanger, and the primary heating means is an electric heater, The secondary heating means is characterized in that the electric heater.
본 발명의 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치는 또한 상기 공기유도장치가 버너를 이용하여 공급되는 공기를 단계적으로 가열하며, 상기 공기예열수단은 폐기 열교환기이고, 1차가열수단은 1차가열 열교환기이며, 2차가열수단은 2차가열 열교환기인 것을 특징으로 한다. The automotive EGR cooler thermal cycle test apparatus of the present invention also heats the air supplied by the air induction apparatus using a burner in stages, wherein the air preheating means is a waste heat exchanger, and the primary heating means is a primary heating heat exchanger. The secondary heating means is characterized in that the secondary heating heat exchanger.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 자동차 EGR 쿨러의 열사이클 시험장치의 구성도, 도4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 자동차 EGR 쿨러의 열사이클 시험장치의 구성도이다. 3 is a configuration diagram of a heat cycle test apparatus for an automotive EGR cooler according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram of a heat cycle test apparatus for an automotive EGR cooler according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 EGR 쿨러 시험장치는 EGR 쿨러에 엔진배기가스에 대응하는 고온의 공기를 주입하는 공기유도장치와 EGR 쿨러에 냉각수를 주입하는 냉각수유도장치로 구성되어 있다. The EGR cooler test apparatus of the present invention comprises an air induction apparatus for injecting high temperature air corresponding to the engine exhaust gas into the EGR cooler and a coolant induction apparatus for injecting cooling water into the EGR cooler.
도 3에 도시된 실시예의 EGR 쿨러 시험장치는 전기히터(28)를 이용하여 시험에 사용되는 공기를 가열하는 것으로서 열사이클시험 및 열충격시험을 위한 공기공급배관을 제외한 구성은 도2에 도시된 종래의 시험장치와 동일하므로 동일한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다. 공급되는 공기의 단계적 가열을 위하여 상기 전기히터(28)는 직렬로 연결된 4개의 전기히터(28a)(28b)(28c)(28d)로 이루어져 있다. EGR cooler test apparatus of the embodiment shown in Figure 3 is to heat the air used in the test using the
이 실시예의 EGR 쿨러 시험장치의 공기유도장치는 EGR 쿨러(10)에 공급되는 공기를 가열하는 수단이 다단계로 구성되어 있는데, 공기예열수단으로서 폐기 열교환기(27), 1차가열수단으로서 전기히터(28a)(28b), 2차가열 수단으로서 전기히터(28c)(28d)가 구성되어 있으며 EGR 쿨러(10)로 공급되는 공기는 이들 수단에 의하여 순차적으로 가열된다. 그리고 열사이클 시험 또는 열충격시험을 위한 공기공급배관은 상기 공기예열수단인 폐기 열교환기(27)의 유입관에 1차우회분기관(201)을, 상기 1차가열수단인 전기히터(28a)(28b)의 유입관에 2차우회분기관(202)을, 상기 2차가열수단인 전기히터(28c)(28d)의 유입관에 3차우회분기관(203)을 연결하고 상기 우회분기관(201)(202)(203)들을 병렬로 연결한 우회관(200)을 상기 2차가열수단의 유출관에 연결하며, 상기 각 우회분기관(201)(202)(203)들 및 유입관들에 각각 개폐밸브(201a)(201b)(202a)(202b)(203a)(203b)가 설치되어 있으며, 그리고 우회관(200)에 개폐밸브(200a)가 설치되어 있다.In the air induction apparatus of the EGR cooler test apparatus of this embodiment, the means for heating the air supplied to the
도 4에 도시된 실시예의 EGR 쿨러 시험장치는 시험에 사용되는 공기를 버너를 이용하여 가열하는 것이다. EGR cooler test apparatus of the embodiment shown in Figure 4 is to heat the air used in the test using a burner.
이 실시예의 공기유도장치는 EGR 쿨러(10)에 엔진배기가스에 대응하는 고온의 공기를 주입하는 장치로서 압축공기를 생산하는 공기압축기(61), 상기 공기압축기(61)에서 발생한 압축공기를 저장하는 저장탱크(62), 상기 저장탱크(62)의 압축공기를 공급하는 공기공급관(63), 상기 공기공급관(63)으로부터 유입되는 공기를 폐기의 열을 이용하여 예열하는 것으로서 공기유입구와 공기유출구, 폐기유입구 및 폐기유출부가 형성되어 있는 폐기 열교환기(67), 상기 폐기 열교환기(67)에서 공급되는 공기를 예열하는 1차가열 열교환기 (70), 상기 1차가열 열교환기(70)에 폐열을 공급하고 1차가열 열교환기(70)로부터 공급되는 공기를 가열하는 2차가열 열교환기(71), 연료를 연소하여 상기 2차가열 열교환기(71)에 연소열을 공급하는 버너(72), 상기 1차가열 열교환기(70)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 버너(72)에 공급되는 연소용 공기를 예열하는 연소공기예열 열교환기(73)로 구성되어 있다. The air induction apparatus of this embodiment is a device for injecting high-temperature air corresponding to engine exhaust gas into the
상기 공기공급관(63)에는 흐르는 공기의 양을 나타내는 유량계(63a)가 설치되어 있으며, 병렬로 분기되어 있는 공기공급관(63)상에 각각 공기 양을 조절하는 조절밸브(63b) 및 수동 개폐밸브(63c), 공기의 유량을 조절하는 레귤레이터(63d), 공기압을 감지하는 압력센서(63e), 공기의 질량유량을 측정하는 질량유량계(63f)가 설치되어 있다. 공기공급관(63)을 분기하여 상기 부품들을 병렬로 설치하는 이유는 공급되는 공기의 유량을 보다 넓은 범위로 조절하기 위해서이다.The air supply pipe (63) is provided with a flow meter (63a) indicating the amount of air flowing, the control valve (63b) and the manual opening and closing valve (63b) for respectively adjusting the amount of air on the air supply pipe (63) branched in parallel ( 63c), a
연소용 공기는 연소용 공기공급관(74)으로 공급되며, 이 공기공급관(74)상에 연소공기예열 열교환기(73)가 설치되어 있으며, 버너(72)의 공기입구쪽에 송풍기(75)가 설치되어 있다. 연소공기는 2차가열 열교환기(71)와 1차가열 열교환기(72)를 거쳐 연소공기예열 열교환기(73)에 이르며 배기관(76)을 통하여 배출된다.Combustion air is supplied to the combustion
EGR 쿨러(10)를 통과한 폐기는 폐기열교환기(67)를 거쳐 배기관(68)을 통하여 배출된다. 폐기 열교환기(67)의 폐기 유입관에는 조절밸브(69)가, 연소공기예열 열교환기(73)의 폐기 유입관에는 조절밸브(77)가 각각 설치되어 있는데 이들은 흐르는 폐기의 양을 조절하기 위해서이다. The waste passing through the
그리고 이 실시예의 냉각수유도장치는 냉각수용으로 사용되어지는 물을 저장하는 물탱크(81), 상기 물탱크(81)내의 물을 가열하는 전기히터(82), 상기 물탱크(81)에서 가열된 물을 시험품인 EGR 쿨러(10)로 공급하는 물공급관(83), 상기 물공급관(83)상에 설치되어 EGR 쿨러(10)에 물을 공급하는 물펌프(84), 상기 물공급관(83)상에 설치되어 공급되는 물의 압력, 온도, 유량을 각각 측정하는 압력센서(85), 온도센서(86) 및 질량유량계(87), EGR 쿨러(10)를 통과한 냉각수가 전술한 물탱크(81)로 복귀하는 물복귀관(88), 상기 물복귀관(88)에 설치되어 있는 것으로서 복귀하는 물을 냉각하는 냉각기(89), 상기 물복귀관(88)에 설치되어 있는 것으로서 유량 및 유압을 조절하는 유량유압조절기(90), 그리고 물탱크(81)로 유입되는 냉각수를 상온이하로 제어하기 위하여 물복귀관(88)상에 열교환기(92)가 설치되어 있고 열교환기(92)에 냉매를 공급하는 냉동기(91)가 구성되어 있다. And the cooling water induction apparatus of this embodiment is a water tank (81) for storing the water used for the cooling water, an electric heater (82) for heating the water in the water tank (81), heated in the water tank (81) A
물복귀관(88)상에는 물의 유량을 조절하기 위한 조절밸브(88a)가 설치되어 있다. On the
시험품인 EGR 쿨러(10)에는 가열공기유입관(101), 가열공기유출관(102), 냉각수 유입관(103) 및 냉각수 유출관(104)이 연결된다.The
도 4에 도시된 EGR 쿨러 시험장치도 EGR 쿨러(10)에 공급되는 공기를 가열하는 수단이 다단계로 구성되어 있는데, 공기예열수단으로서 폐기 열교환기(27), 1차가열수단으로서 1차가열 열교환기(70), 2차가열 수단으로서 2차가열 열교환기(71)가 구성되어 있으며 EGR 쿨러(10)로 공급되는 공기는 이들 수단에 의하여 순차적으로 가열된다. 그리고 열사이클 시험 또는 열충격시험을 위한 공기공급배관은 상기 공기예열수단인 폐기 열교환기(67)의 유입관에 1차우회분기관(201)을, 상기 1차가열수단인 1차가열 열교환기(70)의 유입관에 2차우회분기관(202)을, 상기 2차가열수단인 2차가열 열교환기(71)의 유입관에 3차우회분기관(203)을 연결하고 상기 우회분기관(201)(202)(203)들을 병렬로 연결한 우회관(200)을 상기 2차가열수단의 유출관에 연결하며, 상기 각 우회분기관(201)(202)(203)들 및 유입관들에 각각 개폐밸브(201a)(201b)(202a)(202b)(203a)(203b)가 설치되어 있으며, 그리고 우회관(200)에 개폐밸브(200a)가 설치되어 있다.The EGR cooler test apparatus shown in FIG. 4 also includes a means for heating air supplied to the
상기와 같은 본 발명의 자동차 EGR 쿨러 열사이클 시험장치는 다음과 같이 작용한다.Automotive EGR cooler heat cycle test apparatus of the present invention as described above works as follows.
도3의 공기유도장치와 냉각수유도장치는 전술한 도2의 종래 시험장치와 동일 하게 작용하고, 도 4의 냉각수유도장치도 도2의 종래 시험장치와 동일하므로 이에 대한 설명을 생략하고 먼저 도 4의 공기유도장치의 작용에 대하여 설명한 후 본 발명의 열사이클 및 열충격시험에 대하여 설명한다. The air induction apparatus and the coolant induction apparatus of FIG. 3 operate in the same manner as the conventional test apparatus of FIG. 2 described above, and the coolant induction apparatus of FIG. 4 is also the same as the conventional test apparatus of FIG. After explaining the operation of the air induction apparatus of the thermal cycle and thermal shock test of the present invention will be described.
도 4의 공기유도장치는 시험에 사용할 외부공기를 공기압축기(61)로 압축한 후 저장탱크(62)에 저장한다. 버너(72)에 가스, 석유 등의 연료를 공급하면서 점화를 하고 송풍기(75)를 작동시켜 연소용 공기공급관(74)을 통하여 연소실에 산소를 공급한다. 연소실에서 발생한 연소가스는 2차 가열수단인 2차가열 열교환기(71), 1차가열수단인 1차가열 열교환기(70), 연소공기예열 열교환기(73)를 거쳐 배기관(76)을 통하여 배출된다. 연소가스는 이동 중에 저장탱크(62)로부터 공급되는 공기와 열교환을 하면서 시험용 공기를 가열하고 또한 버너(72)로 공급되는 연소용 공기도 예열한다. The air induction apparatus of FIG. 4 compresses the external air to be used for the test with the
저장탱크(62)의 공기는 유량계(63a) 등 각종 계기를 통과한 후에 공기예열수단인 폐기 열교환기(67)에서 EGR 쿨러(10)를 통과한 폐기와의 열교환에 의하여 예열되고, 이어서 1차가열 열교환기(70)에서 배기되는 연소가스와의 열교환에 의하여 1차적으로 가열되며 2차가열 열교환기(71)에서 연소가스와의 열교환에 의하여 2차적으로 가열된 후 최종 시험품인 EGR 쿨러(10)로 들어간다. EGR 쿨러(10)로 유입되는 공기의 온도는 성능시험을 하는 경우에는 대략 450℃가 되게 하고 내구시험을 하는 경우에는 대략 525℃가 되게 한다. EGR 쿨러(10)를 통과한 폐기는 폐기 열교환기(67)를 통과한 후 배기관(68)을 통하여 외부로 배출된다. The air of the
냉각수는 냉각수유입관(103)을 통하여 EGR 쿨러(10)로 유입된 후 냉각수 유 출관(104)으로 유출되며 물복귀관(88)을 통하여 냉각기(89)로 흘러 물탱크(81)로 복귀한다. 이 때 냉각수의 온도가 상온 이상인 경우에는 냉동기(91)를 작동시켜 열교환기(92)에서의 열교환작용에 의하여 물탱크(81)로 복귀되는 냉각수의 온도를 낮춘다.The coolant flows into the
열사이클 시험 또는 열충격 시험하는 경우에는 개폐밸브(200a)를 개방한 상태에서 다른 개폐밸브(201a)(201b)(202a)(202b)(203a)(203b)를 개폐시키면서 공급되는 공기의 통로를 변화시켜 다양한 온도의 공기가 EGR 쿨러(10)에 유입되도록 한다. 예를 들어 가장 낮은 온도의 공기를 EGR 쿨러(10)에 유입시키는 경우에는 개폐밸브(201a)를 개방하고 나머지 개폐밸브(201b)(202a)(202b)(203a)(203b)(200a)는 폐쇄상태를 유지하고, 다음 단계 높은 온도의 공기를 EGR 쿨러(10)에 유입시키는 경우에는 개폐밸브(202a)를 개방하고 나머지 개폐밸브(201a)(201b)(202b)(203a)(203b)는 폐쇄상태를 유지하며, 다음 단계 높은 온도의 공기를 EGR 쿨러(10)에 유입시키는 경우에는 개폐밸브(203a)를 개방하고 나머지 개폐밸브(201a)(201b)(202a)(202b)(203b)는 폐쇄상태를 유지한다. 이렇게 하여 3단계의 다른 온도의 공기를 EGR 쿨러(10)에 유입시킬 수 있으며 공급되는 공기의 온도를 자유자재로 그리고 주기적으로 변화시키는 열사이클 시험 또는 공기의 온도차를 크게 그리고 급작스럽게 변화시키는 열충격시험을 행할 수 있다. In the case of the thermal cycle test or the thermal shock test, the passage of air supplied while changing the opening /
상기에서는 공기를 3단계로 가열시키는 실시예에 대하여 설명하였으나 이는 공기의 가열수단을 직렬로 구성하고 우회분기관을 추가로 구성하여 보다 많은 수의 단계로 가열시킬 수 있다. 개폐밸브들은 전자식 밸브이므로 주기적으로 개폐하도록 제어할 수 있다. In the above, the embodiment of heating the air in three stages has been described, but it can be heated in a larger number of stages by configuring the heating means of the air in series and further configuring the bypass branch pipe. Since the on-off valves are electronic valves, they can be controlled to open and close periodically.
이와 같이 본 발명은 공급되는 공기에 대하여 전기히터(28) 또는 버너(72)로 공급하는 EGR 쿨러 시험장치에 대하여 성능시험 및 내구시험뿐만 아니라 우회분기관과 개폐밸브를 이용하여 열사이클 시험 및 열충격 시험을 할 수 있다. As described above, the present invention not only performs a performance test and endurance test but also a bypass cycle and a shut-off valve for the EGR cooler test device which supplies the supplied air to the
이와 같이 본 발명에 따른 자동차 EGR 쿨러 시험장치는 EGR 쿨러에 배기가스의 기능을 하는 고온 공기의 온도를 크게 그리고 급격하게 변화시킬 수 있으므로 EGR 쿨러에 유입되는 고온 공기의 온도변화를 주기적으로 변화시키는 열사이클 시험 및 온도변화를 급격하게 변화시키는 열충격 시험을 행할 수 있는 효과를 발휘한다. As described above, the automotive EGR cooler test apparatus according to the present invention can change the temperature of the hot air functioning as the exhaust gas to the EGR cooler significantly and rapidly, and thus, periodically changes the temperature change of the hot air flowing into the EGR cooler. It has the effect of performing a cycle test and a thermal shock test which changes the temperature change rapidly.
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