KR100680337B1 - Oil cooler of water cooling type for engine - Google Patents

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KR100680337B1
KR100680337B1 KR1020050113098A KR20050113098A KR100680337B1 KR 100680337 B1 KR100680337 B1 KR 100680337B1 KR 1020050113098 A KR1020050113098 A KR 1020050113098A KR 20050113098 A KR20050113098 A KR 20050113098A KR 100680337 B1 KR100680337 B1 KR 100680337B1
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김인두
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현대자동차주식회사
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    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04—Lubricant cooler

Abstract

A water cooling type oil cooler for an engine is provided to achieve improved cooling efficiency by letting the coolant circulating in a housing flow through the center of an element correspondingly to the path of oil. A water cooling type oil cooler(1) for an engine, comprises an element(10), a housing(40), and an upper guide(50) and a lower guide(60). The element has both ends with columns(121,122) having holes for the circulation of oil. The element has a plurality of tube plates which are stacked to form a channel for the oil circulation. The housing has a cylinder block where the element is mounted. The housing has a coolant channel for heat exchange with the oil of the tube plates. The upper guide and the lower guide are arranged on the top and bottom of the housing, and guide the coolant to the center of the element so that the coolant cools the oil at the center of the element.

Description

엔진용 수냉식 오일쿨러{OIL COOLER OF WATER COOLING TYPE FOR ENGINE}Oil-cooled oil cooler for engines {OIL COOLER OF WATER COOLING TYPE FOR ENGINE}

도 1은 일반적인 엔진용 수냉식 오일쿨러를 도시한 사시도이고, 1 is a perspective view showing a water-cooled oil cooler for a general engine,

도 2는 종래의 엔진용 수냉식 오일쿨러에서 오일과 냉각수의 흐름을 보인 개략도이고, 2 is a schematic view showing the flow of oil and cooling water in a water-cooled oil cooler for a conventional engine,

도 3는 본 발명에 따른 엔진용 수냉식 오일쿨러에 의한 냉각수의 흐름을 보인 개략도이고,Figure 3 is a schematic diagram showing the flow of cooling water by the water-cooled oil cooler for the engine according to the present invention,

도 4는 종래와 본 발명에 따른 엔진용 수냉식 오일쿨러의 종단면 냉각수 유속분포를 각각 비교하기 위한 시뮬레이션이다. Figure 4 is a simulation for comparing the vertical cross-sectional cooling water flow rate distribution of the conventional water-cooled oil cooler for the engine according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 오일쿨러 10 : 엘리먼트1: Oil cooler 10: Element

40 : 하우징 50 : 상단 가이드40: housing 50: top guide

60 : 하단 가이드60: bottom guide

본 발명은, 엔진용 수냉식 오일쿨러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 엔진 오일의 냉각을 최대화 할 수 있는 엔진용 수냉식 오일쿨러에 관한 것이다.The present invention relates to a water-cooled oil cooler for an engine, and more particularly, to a water-cooled oil cooler for an engine capable of maximizing cooling of engine oil.

자동차의 엔진에는 오일이 충진됨으로써 윤활과 기밀 유지를 할 수 있도록 되어 있다. 이들 작동 중에는 상당한 고열이 발생하여 오일의 점성을 저하시키게 되는데, 이는 오일의 성능 저하를 야기함으로써 엔진의 구성품들의 윤활과 기밀 유지성이 저하되고, 유막 파괴로 인해 부품이 훼손되기도 한다. The engine of an automobile is filled with oil to provide lubrication and airtightness. During these operations, significant heat builds up, reducing the viscosity of the oil, which in turn degrades the lubrication and airtightness of the engine's components, sometimes resulting in breakage of the oil film.

이에, 엔진에는 고온의 오일을 냉각시키기 위한 오일쿨러가 장착되는데, 냉각수를 사용하는 오일쿨러가 일반적이다. Thus, the engine is equipped with an oil cooler for cooling the oil of high temperature, the oil cooler using the cooling water is generally.

일반적인 엔진의 수냉식 오일쿨러(101)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 오일이 순환되는 엘리먼트(110)와, 엘리먼트(110)와 결합되어 실린더 블록에 장착되며 냉각수가 순환되면서 오일과 열교환하는 하우징(140)으로 이루어진다. As shown in FIG. 1, a water-cooled oil cooler 101 of a general engine is provided with an element 110 through which oil is circulated and a housing coupled to the element 110 to be mounted on a cylinder block and heat-exchanging with oil while circulating coolant. Consisting of 140.

도 2에 도시된 바와 같이, 엘리먼트(110)는 쌍으로 접합되어 오일의 유로부를 형성하도록 적층된 복수의 튜브 플레이트(120)와, 튜브 플레이트(120)의 양측방으로 결합되어 오일의 유입 및 배출을 위한 입구 파이프(미도시) 및 출구 파이프(미도시)와, 쌍으로 접합된 튜브 플레이트(120)와 다른 튜브 플레이트(120) 사이에 마련되어 외기와의 접촉 면적을 넓혀 방열 효과를 증가시키기 위한 방열핀(미도시)을 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 2, the elements 110 are coupled to each other in a pair of tube plates 120 stacked to form a flow path portion of the oil, and coupled to both sides of the tube plate 120 to introduce and discharge oil. Inlet pipe (not shown) and outlet pipe (not shown) for the heat dissipation fins to increase the heat dissipation effect by increasing the contact area with the outside air provided between the tube plate 120 and the other tube plate 120 joined in pairs (Not shown).

튜브 플레이트(120)는 양측으로 오일의 유입 및 배출이 이루어지도록 양단에서 연장된 입구 기둥(121) 및 출구 기둥(122)을 구비한다. 한 쌍의 튜브 플레이트(120)가 서로 대칭되게 결합됨으로써, 오일이 흐르는 유로부를 형성하고 이 때 입구 기둥(121) 및 출구 기둥(122)에는 오일이 순환되도록 홀(미도시)이 형성되어 각 튜브 플레이트(120)가 연통되어 있다. The tube plate 120 has an inlet pillar 121 and an outlet pillar 122 extending from both ends to allow oil to flow in and out to both sides. The pair of tube plates 120 are symmetrically coupled to each other to form a flow path portion through which oil flows, and holes (not shown) are formed in the inlet pillar 121 and the outlet pillar 122 so that oil is circulated so that each tube is formed. The plate 120 is in communication.

입구 기둥(121) 및 출구 기둥(122)은 각각 입구 파이프 및 출구 파이프와 거의 정렬된 위치에 연통되게 마련된다. The inlet pillar 121 and the outlet pillar 122 are provided in communication with a position substantially aligned with the inlet pipe and the outlet pipe, respectively.

본 실시예에서의 하우징(140)은 분리 가능하게 마련된 전방 하우징 및 후방 하우징으로 이루어져, 전방 하우징 및 후방 하우징에 의해 형성된 공간에 엘리먼트(110)가 수용되고 그 내부로 냉각수가 흐르는 구조로 되어 있다. 그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 하우징(140)은 엘리먼트(110)를 보이기 위해 전방 하우징을 떼어내고 후방 하우징(140)만을 나타낸 것이다. 하우징(140)은 엘리먼트(110)를 수용하며, 라디에이터로부터 냉각된 냉각수가 흐르는 냉각수 유로가 형성되어 오일과 열교환함으로써 오일을 냉각시킨다. The housing 140 according to the present embodiment includes a front housing and a rear housing that are detachably provided, and the element 110 is accommodated in a space formed by the front housing and the rear housing, and the coolant flows therein. However, the housing 140 shown in FIGS. 1 and 2 shows the rear housing 140 only with the front housing removed to show the element 110. The housing 140 accommodates the element 110, and forms a cooling water flow path through which cooling water cooled from the radiator flows to cool the oil by heat exchange with the oil.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 입구 기둥(121)으로 유입된 엔진 오일은 출구 기둥(122)을 향하는 방향으로 진행하므로 거의 튜브 플레이트(120)의 중심부에 집중되어 흐르는데, 반면 냉각수는 오일 통로인 입구 기둥(121) 및 출구 기둥(122)을 중심으로 상측 및 하측으로 직선 형태로 진행하게 된다. 즉, 튜브 플레이트(120)의 중심부에는 냉각수의 흐름이 거의 없기 때문에 오일의 냉각 효율을 극대화하기 어려운 문제점이 있다. Here, as shown in FIG. 2, the engine oil introduced into the inlet pillar 121 flows in a direction toward the outlet pillar 122, so that the engine oil flows almost at the center of the tube plate 120, while the coolant flows in the oil passage. The phosphorus inlet pillar 121 and the outlet pillar 122 are centered in a straight line upward and downward. That is, since there is almost no flow of cooling water in the center of the tube plate 120, there is a problem that it is difficult to maximize the cooling efficiency of the oil.

따라서, 본 발명의 목적은, 하우징 내부를 순환하는 냉각수가 오일의 경로에 맞게 엘리먼트의 중앙부를 경유하여 흐르게 함으로써 냉각 효율을 최대화 할 수 있는 엔진용 수냉식 오일쿨러를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a water-cooled oil cooler for an engine capable of maximizing cooling efficiency by allowing a coolant circulating inside a housing to flow through a central portion of an element in accordance with an oil path.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 엔진용 수냉식 오일쿨러에 있어서, 양단에 오일이 순환되는 홀이 구비된 기둥부가 형성되고 쌍으로 접합되어 오일이 순환되는 유로부를 형성하는 판상의 튜브 플레이트가 복수개 적층된 엘리먼트와; 상기 엘리먼트를 실린더 블록에 장착하며, 내부에 냉각수 유로가 형성되어 상기 튜브 플레이트의 오일과 열교환하는 하우징과; 상기 하우징의 상단 및 하단에 마련되어 냉각수가 상기 엘리먼트의 중앙부를 향해 상기 엘리먼트의 중앙부 오일을 냉각하도록 냉각수의 유로를 안내하는 상단 가이드 및 하단 가이드에 의해 달성된다.The above object is, according to the present invention, in the water-cooled oil cooler for the engine, a plurality of plate-shaped tube plate to form a flow path portion through which the column portion is provided with a hole through which the oil is circulated and joined in pair to circulate the oil is laminated An element; A housing for mounting the element to the cylinder block and having a cooling water flow path formed therein to exchange heat with oil of the tube plate; The top and bottom guides are provided at the top and bottom of the housing to guide coolant flow paths to cool the center oil of the element towards the center of the element.

여기서, 상기 상단 가이드 및 상기 하단 가이드는 상기 엘리먼트의 중앙부를 향해 상기 하우징의 상단 및 하단으로부터 연장되어 일체로 형성된 것이 바람직하다.Here, the upper guide and the lower guide are preferably integrally formed extending from the upper and lower ends of the housing toward the center of the element.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 엔진용 수냉식 오일쿨러의 구성 중 종래와 동일한 구성은 도 1을 참조하여 설명하기로 하겠다. Prior to the description, the same configuration as the conventional configuration of the water-cooled oil cooler for the engine according to the present invention will be described with reference to FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진용 수냉식 오일쿨러(1)는 양단에 오일이 순환되는 홀(미도시)이 구비된 기둥부(121, 122)가 형성되고 쌍으로 접합되어 오일이 순환되는 유로부를 형성하는 판상의 튜브 플레이트(120)가 복수개 적층된 엘리먼트(10)와, 엘리먼트(10)를 수용하는 구조로 이루어져 엘리먼트(10)를 실린더 블록에 장착하며 내부에 냉각수 유로가 형성되어 튜브 플레이트(120)의 오일과 열교환하는 하우징(40)을 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 3, the water-cooled oil cooler 1 for an engine according to the present invention has pillar portions 121 and 122 having holes (not shown) through which oil is circulated at both ends thereof, and is joined in a pair to form oil. A plurality of plate-shaped tube plates 120 forming the circulating flow path portion are formed of a plurality of stacked elements 10 and a structure for accommodating the elements 10 to mount the element 10 to a cylinder block and to form a cooling water flow path therein. And a housing 40 that exchanges heat with the oil of the tube plate 120.

엘리먼트(10)는 쌍으로 접합되어 오일의 유로부를 형성하도록 적층된 복수의 튜브 플레이트(120)와, 튜브 플레이트(120)의 양측방으로 결합되어 오일의 유입 및 배출을 위한 입구 파이프(미도시) 및 출구 파이프(미도시)와, 쌍으로 접합된 각 튜브 플레이트(120)와 튜브 플레이트(120) 사이에 마련되어 외기와의 접촉 면적을 넓혀 방열 효과를 증가시키기 위한 방열핀을 포함하여 이루어진다. The elements 10 are coupled to each other in pairs to form a plurality of tube plates 120 stacked to form oil passage portions, and inlet pipes (not shown) for inflow and outflow of oil by being coupled to both sides of the tube plate 120. And a heat dissipation fin provided between the outlet pipe (not shown) and each of the tube plates 120 and the tube plates 120 joined in pairs to increase the contact area with the outside air to increase the heat dissipation effect.

튜브 플레이트(120)는 양측으로 오일의 유입 및 배출이 이루어지도록 양단에서 연장된 입구 기둥(121) 및 출구 기둥(122)을 구비한다. 한 쌍의 튜브 플레이트(120)가 서로 대칭되게 결합됨으로써, 오일이 흐르는 유로부를 형성하고 이 때 입구 기둥(121) 및 출구 기둥(122)에는 오일이 순환되도록 홀이 형성되어 각 튜브 플레이트(120)가 연통되어 있다. 따라서, 입구 기둥(121)로 유입된 엔진 오일은 튜브 플레이트(120)의 입구 기둥(121)의 홀을 통해 유입되어 유로부를 따라 출구 기둥(122)의 홀을 통해 배출되는 과정을 거치는데, 이러한 오일은 튜브 플레이트(120)의 중앙부를 따라 흐르게 된다. The tube plate 120 has an inlet pillar 121 and an outlet pillar 122 extending from both ends to allow oil to flow in and out to both sides. As the pair of tube plates 120 are symmetrically coupled to each other, an oil flow path is formed, and holes are formed in the inlet pillar 121 and the outlet pillar 122 so that oil is circulated so that each tube plate 120 is circulated. Is in communication. Therefore, the engine oil introduced into the inlet pillar 121 passes through the hole of the inlet pillar 121 of the tube plate 120 and is discharged through the hole of the outlet pillar 122 along the flow path. Oil flows along the central portion of the tube plate 120.

하우징(40)은 엘리먼트(10)와 결합되며, 라디에이터로부터 냉각된 냉각수가 흐르는 냉각수 유로가 형성되어 오일과 열교환함으로써 오일을 냉각시킨다. 전술한 바와 같이, 하우징(40)은 분리 가능하게 마련된 전방 하우징 및 후방 하우징으로 이루어져, 전방 하우징 및 후방 하우징에 의해 형성된 공간에 엘리먼트(10)가 수용되고 그 내부로 냉각수가 흐르는 구조로 되어 있다. 그러나, 도 3에 도시된 하우징(40)은 엘리먼트(10)를 보이기 위해 전방 하우징을 떼어내고 후방 하우징(40)만을 나타낸 것이다.The housing 40 is coupled to the element 10, and a coolant flow path through which coolant cooled from the radiator flows is formed to heat the oil to cool the oil. As described above, the housing 40 includes a front housing and a rear housing detachably provided so that the element 10 is accommodated in the space formed by the front housing and the rear housing and the coolant flows therein. However, the housing 40 shown in FIG. 3 removes the front housing and shows only the rear housing 40 to show the element 10.

본 발명의 특징은 하우징(40)의 상단 및 하단에 냉각수가 엘리먼트(10)의 중 앙부를 향해 엘리먼트(10)의 중앙부 오일을 냉각하도록 냉각수의 유로를 안내하는 상단 가이드(50) 및 하단 가이드(60)를 마련한 점에 있다. 따라서, 종래의 냉각수가 기둥부(121, 122)의 상측 및 하측에만 집중되어 흘러 중심부를 향해 흐르는 오일의 냉각이 비효율적이었던 것에 비해, 본 발명에 따르면 상단 가이드(50) 및 하단 가이드(60)에 의해 냉각수가 중앙부 쪽으로 유도되어 오일을 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다. A feature of the present invention is that the upper guide and the lower guide (50) for guiding the coolant flow path to cool the central oil of the element (10) toward the center of the element (10) at the top and bottom of the housing (40). 60). Therefore, in contrast to the conventional cooling water concentrated on only the upper and lower sides of the pillars 121 and 122, the cooling of the oil flowing toward the center is inefficient, whereas according to the present invention, the upper guide 50 and the lower guide 60 This allows the coolant to be directed towards the center to effectively cool the oil.

여기서, 상단 가이드(50) 및 하단 가이드(60)는 하우징(40)과 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 상단 가이드(50) 및 하단 가이드(60)를 별도 제작하여 하우징(40)에 결합하는 것에 비해 조립공정수가 단축됨으로써 제조원가가 절감되는 효과를 얻을 수 있다. Here, the upper guide 50 and the lower guide 60 is preferably formed integrally with the housing 40. Thus, as compared to the upper guide 50 and the lower guide 60 separately manufactured to be coupled to the housing 40, the number of assembly processes can be shortened, thereby reducing the manufacturing cost.

상단 가이드(50)는 하우징(40)의 좌측상단에서 엘리먼트(10)의 중앙부를 향해 하향 연장되고, 하단 가이드(60)는 중앙하단에서 엘리먼트(10)의 중앙부를 향해 상향 연장된 구조로 이루어진다. 이러한 구조에 의해, 하우징(40)의 좌측하부에는 하단 가이드(60)로 인해 함몰된 A 공간이 형성되고 하우징의 우측상부에는 상단 가이드(50)로 인해 함몰된 B공간이 형성되게 된다. 따라서, 냉각수는 하우징(40)의 좌측하부 A영역으로 모이게 되고, 이러한 냉각수는 종래에 하측 직선방향으로의 흐름과 더불어 엘리먼트(10)의 중앙부를 향하는 사선방향(P)으로의 흐름이 형성되어 우측상부에 형성된 B영역으로 흘러가게 된다. 여기서, 상단 가이드(50) 및 하단 가이드(60)는 판 형상으로 소정 길이 연장되어 있으나, 이에 한정되지 않고 냉각수의 유로가 엘리먼트(10)의 중앙부를 향할 수 있는 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한 다양하게 변화될 수 있음은 물론이다. The upper guide 50 extends downward toward the center of the element 10 at the upper left of the housing 40, and the lower guide 60 extends upward toward the center of the element 10 at the lower center. By this structure, the A space recessed by the lower guide 60 is formed in the lower left of the housing 40, and the B space recessed by the upper guide 50 is formed in the upper right of the housing. Therefore, the coolant is collected in the lower left area A of the housing 40, and the coolant is conventionally formed in the diagonal direction P toward the center of the element 10 together with the flow in the lower straight direction. It flows to the area B formed at the top. Here, the upper guide 50 and the lower guide 60 extends a predetermined length in the shape of a plate, but is not limited to this and various modifications are provided without departing from the spirit of the present invention in which the flow path of the cooling water may be directed toward the center of the element 10. Of course, it can be changed.

이러한 구성에 의하여, 종래의 엔진용 수냉식 오일쿨러(101)와 본 발명에 따른 엔진용 수냉식 오일쿨러(1)의 냉각수의 유속분포를 도 5를 참조하여 각각 비교하여 설명하면 다음과 같다. By such a configuration, the flow rate distribution of the cooling water of the conventional water-cooled oil cooler 101 for an engine and the water-cooled oil cooler 1 for an engine according to the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도 5(a)는 종래의 엔진용 수냉식 오일쿨러의 냉각수 유속분포를 나타낸 도면이고, 도 5(b)는 본 발명에 따른 엔진용 수냉식 오일쿨러의 냉각수 유속분포를 나타낸 도면이다. 종래의 냉각수 유속은, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 엘리먼트(110)의 중앙부에서 낮게 나타나고 기둥부(121, 122)의 상측 및 하측부분이 중앙부보다 높게 나타나는 경향을 보임을 알 수 있다. 즉, 냉각수가 기둥부(121, 122)의 상측 및 하측에 집중적으로 흐르고 있음을 알 수 있다. Figure 5 (a) is a view showing the cooling water flow rate distribution of the conventional water-cooled oil cooler for the engine, Figure 5 (b) is a view showing the cooling water flow rate distribution of the water-cooled oil cooler for the engine according to the present invention. It can be seen that the conventional cooling water flow rate is lower in the center portion of the element 110, and the upper and lower portions of the pillar portions 121 and 122 tend to appear higher than the center portion, as shown in FIG. . That is, it can be seen that the coolant flows intensively on the upper and lower sides of the pillars 121 and 122.

그러나, 본 발명은, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상단 가이드(50) 및 하단 가이드(60)의 영향으로 인하여 엘리먼트(10)의 상측 및 하측에 흐르는 냉각수의 유동이 엘리먼트(10)의 중앙부로 유도되고 있음을 확인할 수 있다. However, the present invention, as shown in Figure 5 (b), due to the influence of the upper guide 50 and the lower guide 60, the flow of the coolant flowing to the upper and lower side of the element 10 is the element 10 It can be seen that it is induced to the center of.

전술한 실시예에서, 냉각수의 추가 흐름(P)이 하우징의 좌측하단 영역(A)에서 우측상단 영역(B)으로 이루어지나, 상단 가이드 및 하단 가이드의 형상 변경을 통해 냉각수의 추가 흐름의 방향을 좌측상단 영역에서 우측하단 영역으로 변경시킬 수 있음은 물론이다. In the above embodiment, the additional flow P of coolant is made from the lower left area A of the housing to the upper right area B, but the direction of the additional flow of coolant is changed by changing the shape of the upper guide and the lower guide. Of course, it can be changed from the upper left area to the lower right area.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하우징에 상단 가이드 및 하단 가이드를 마련함으로써, 엘리먼트의 중앙부로 이동하는 오일을 냉각할 수 있어 냉 각 효율이 증대될 수 있는 엔진용 수냉식 오일쿨러를 제공한다. As described above, according to the present invention, by providing the upper guide and the lower guide in the housing, it is possible to cool the oil moving to the center portion of the element provides a water-cooled oil cooler for the engine that can increase the cooling efficiency.

Claims (2)

양단에 오일이 순환되는 홀이 구비된 기둥부가 형성되고 쌍으로 접합되어 오일이 순환되는 유로부를 형성하는 판상의 튜브 플레이트가 복수개 적층된 엘리먼트와; An element having a plurality of plate-shaped tube plates laminated at both ends thereof with pillar portions having holes through which oil is circulated, and joined in pairs to form flow passage portions through which oil is circulated; 상기 엘리먼트를 실린더 블록에 장착하며, 내부에 냉각수 유로가 형성되어 상기 튜브 플레이트의 오일과 열교환하는 하우징과;A housing for mounting the element to the cylinder block and having a cooling water flow path formed therein to exchange heat with oil of the tube plate; 상기 하우징의 상단 및 하단에 마련되어 냉각수가 상기 엘리먼트의 중앙부를 향해 상기 엘리먼트의 중앙부 오일을 냉각하도록 냉각수의 유로를 안내하는 상단 가이드 및 하단 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 수냉식 오일쿨러.And an upper guide and a lower guide provided at upper and lower ends of the housing to guide coolant flow paths so that the coolant cools the central oil of the element toward the center of the element. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상단 가이드 및 상기 하단 가이드는 상기 엘리먼트의 중앙부를 향해 상기 하우징의 상단 및 하단으로부터 연장되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 엔진용 수냉식 오일쿨러. And the upper guide and the lower guide extend from the upper and lower ends of the housing toward a central portion of the element and are integrally formed.
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