KR100882643B1

KR100882643B1 - 브이형 엔진의 이지알 쿨러

Info

Publication number: KR100882643B1
Application number: KR1020070101448A
Authority: KR
Inventors: 윤성일
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-02-06

Abstract

본 발명은 배기가스 재순환장치를 구비한 브이형 엔진에서 이지알 가스의 냉각을 위한 이지알 쿨러를 단일의 개체로 구비하고, 좌측 뱅크와 우측 뱅크로부터 각각 제공되는 이지알 가스를 단일의 유동장내에서 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시킨 다음, 각각의 뱅크측에 마련된 흡기계통으로 재공급하도록 함과 더불어, 이지알 가스의 냉각을 위해 좌측 뱅크와 우측 뱅크로부터 각각 단일의 유동장내로 제공되는 냉각수 사이의 혼입을 차단시켜 냉각수 사이의 충돌에 따른 압력 강하의 발생을 배제시킴으로써, 엔진에 있어 냉각성능의 저하를 방지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 좌측 뱅크와 우측 뱅크로부터 각각 냉각수를 공급받아 유동시키는 다수의 인너 튜브와, 상기 인너 튜브 사이에 배치되고 상기 좌측 뱅크와 상기 우측 뱅크로부터 각각 제공되는 이지알 가스를 유동시켜 냉각수와의 열교환을 도모하는 인너 핀을 구비하고; 상기 인너 튜브에는 상기 좌측 뱅크로부터 제공되는 냉각수와 상기 우측 뱅크로부터 제공되는 냉각수의 혼입을 방지하도록 유동 차단부가 구비되어 이루어진다.

Description

브이형 엔진의 이지알 쿨러{EGR cooler for V-shaped engine}

본 발명은 브이형 엔진의 이지알 쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 좌측 뱅크과 우측 뱅크로부터 각각 제공되는 이지알 가스를 단일의 이지알 쿨러를 통해 냉각시켜 좌측 뱅크과 우측 뱅크의 흡기계통으로 공급할 수 있도록 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러에 관한 것이다.

일반적으로 배기가스 재순환장치(EGR;exhaust gas recirculation)는 엔진으로부터 연소후 배출되는 배기가스중 포함된 각종 유해성분의 저감을 위한 대책의 일환으로 개발된 것인 바, 배기가스 재순환장치는 엔진의 가동시 배기계통을 통해 배출되는 미연소된 배기가스중 일부를 다시 흡기계통으로 보내 연소실내 새로운 혼합기에 대한 충진율을 낮춰 동력 행정시 연소온도를 낮춤으로써 배기가스중 포함되는 질소산화물의 배출량을 감소시키는 것이다.

이 경우, 엔진의 흡기계통으로 재공급되는 이지알 가스는 상당히 고온이기 때문에 이지알 쿨러를 통해 냉각된 다음 흡기계통으로 공급함으로써 연소실내에서 흡기의 충진율을 향상시키도록 되어 있다.

이에 따라, 종래 브이형 엔진의 경우에는 좌측 뱅크와 우측 뱅크에 각각 별도로 이지알 가스의 냉각을 위한 이지알 쿨러를 구비하였다.

이 결과, 종래 브이형 엔진에서는 좌측 뱅크과 우측 뱅크에 각각 별도의 이지알 쿨러를 설치함에 따라, 엔진의 전체 부피와 중량이 증가하게 되고, 아울러 제조비용도 증대되는 문제가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 배기가스 재순환장치를 구비한 브이형 엔진에서 이지알 가스의 냉각을 위한 이지알 쿨러를 단일의 개체로 구비하고, 좌측 뱅크와 우측 뱅크로부터 각각 제공되는 이지알 가스를 단일의 유동장내에서 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시킨 다음, 각각의 뱅크측에 마련된 흡기계통으로 재공급하도록 함과 더불어, 이지알 가스의 냉각을 위해 좌측 뱅크와 우측 뱅크로부터 각각 단일의 유동장내로 제공되는 냉각수 사이의 혼입을 차단시켜 냉각수 사이의 충돌에 따른 압력 강하의 발생을 배제시킴으로써, 엔진에 있어 냉각성능의 저하를 방지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 좌측 뱅크와 우측 뱅크로부 터 각각 냉각수를 공급받아 유동시키는 다수의 인너 튜브와, 상기 인너 튜브 사이에 배치되고 상기 좌측 뱅크와 상기 우측 뱅크로부터 각각 제공되는 이지알 가스를 유동시켜 냉각수와의 열교환을 도모하는 인너 핀을 구비하고;

상기 인너 튜브에는 상기 좌측 뱅크로부터 제공되는 냉각수와 상기 우측 뱅크로부터 제공되는 냉각수의 혼입을 방지하도록 유동 차단부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 브이형 엔진의 이지알 쿨러에 의하면, 브이형 엔진에 있어 배기가스 재순환장치에 구비되어 이지알 가스를 냉각시키는 이지알 쿨러를 단일의 개체로 구비할 수 있어, 엔진의 전체 부피와 중량을 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 이지알 가스의 냉각에 있어, 좌측 뱅크와 우측 뱅크로부터 각각 제공되어 이지알 가스를 열교환으로 냉각시키는 냉각수는 좌측 뱅크와 우측 뱅크 사이의 단일의 유동장내에서 상호 혼합되지 않게 되므로, 냉각수 사이의 충돌에 따른 압력 강하의 발생을 배제할 수 있고, 이로부터 엔진의 냉각성능에 대한 저하를 방지할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 이지알 쿨러를 통해 열교환으로 온도가 상승한 냉각수를 히터로 공급할 수 있어 히터의 열용량을 별도로 증대시키지 않아도 되므로, 히터의 소형화를 도모할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브이형 엔진의 이지알 쿨러(10)는 좌측 뱅크(12)와 우측 뱅크(14)로부터 각각 배출되는 이지알 가스를 좌/우측에 개별적으로 형성된 경로를 통해 동시에 제공받아 이를 냉각수에 의한 열교환을 매개로 냉각시키는 단일의 개체로 구성된다.

이를 위해, 상기 이지알 쿨러(10)는 상기 좌측 뱅크(12)와 상기 우측 뱅크(14)를 통해 각각 배출되는 이지알 가스를 내부로 유입받기 위한 통로부(10a)를 갖춤과 더불어, 유입후 열교환으로 냉각된 이지알 가스를 상기 좌측 뱅크(12)와 상기 우측 뱅크(14)의 흡기계통으로 재공급하기 위한 배출부(10b)를 갖추고 있다.

아울러, 상기 이지알 쿨러(10)는 상기 좌측 뱅크(12)와 상기 우측 뱅크(14)에 각각 개별적으로 구비된 냉각회로와 연통되는 접속부(12a,14a)를 갖춤과 더불어, 유입후 이지알 가스와의 열교환으로 가열된 냉각수를 라디에이터나 히터측으로 각각 배출하기 위한 배출부(12b,14b)를 갖추고 있다.

상기 이지알 쿨러(10)는 상기 좌측 뱅크(12)의 접속부(12a)와 상기 우측 뱅크(14)의 접속부(14a)로부터 각각 냉각수를 공급받아 단일의 유동공간내로 유동시키도록 층상으로 적층되는 다수의 인너 튜브(16)와, 상기 인너 튜브(16) 사이에서 이지알 가스를 유동시켜 상기 인너 튜브(16)를 통해 유동되는 냉각수와의 열교환을 도모하도록 상기 인너 튜브(16)와 교번적으로 적층되는 다수의 인너 핀(18)을 구비한다.

상기 인너 튜브(16)가 형성하는 공간은 상기 좌측 뱅크(12)의 접속부(12a)와 상기 우측 뱅크(14)의 접속부(14a)와 각각 연통되어 이들로부터 제공되는 냉각수를 각각 유입받을 수 있게 된다.

이를 위해, 상기 이지알 쿨러(10)는 상기 인너 튜브(16)와 상기 인너 핀(18)을 포함한 전 부위를 내부에 기밀하게 수용하는 하우징(11)을 일체로 구비하고 있는 바, 상기 하우징(11)에 냉각수의 유입과 유출이 이루어지는 상기 접속부(12a,14a)와 상기 배출부(12b,14b)가 설치됨과 더불어, 이지알 가스의 유입과 유출이 이루어지는 상기 통로부(10a)와 상기 배출부(10b)가 설치된다.

또한, 상기 인너 튜브(16)에는 상기 좌측 뱅크(12)로부터 제공되는 냉각수와 상기 우측 뱅크(14)로부터 제공되는 냉각수의 혼입을 방지하기 위해 유동 차단부(20)가 구비되는 바, 상기 유동 차단부(20)는 상기 인너 튜브(16)로부터 일체로 절곡되어 대향된 인너 튜브(16')를 향해 돌출된 만곡형 돌출물로 형성된다.

즉, 상기 유동 차단부(20)는 상기 다수로 적층된 인너 튜브중 하나의 인너 튜브(16)로부터 대향된 다른 하나의 인너 튜브(16')를 향해 만곡진 형상으로 돌출되도록 일체로 절곡된 구조물인 것이다.

이 경우, 상기 유동 차단부(20)는 상기 인너 튜브(16)의 전 길이중 중간부위에 형성되는 것이 바람직한 바, 이는 상기 좌측 뱅크(12)와 상기 우측 뱅크(14)를 통해 각각 유입되어 유동되는 냉각수의 유입경로중 중간부위에 해당하기 때문이다.

그리고, 상기 유동 차단부(20)와 상기 대향된 인너 튜브(16') 사이에는 적정의 간극이 확보되는 데, 상기 적정의 간극은 상기 이지알 쿨러(10)의 제작을 위해 상기 인너 튜브(16)와 상기 인너 핀(18) 사이의 용접시 수반되는 소재의 열팽창에 따라, 상기 유동 차단부(20)가 대향된 인너 튜브(16')와의 접촉으로 인해 손상되는 것을 방지하기 위함인 것이다.

또한, 상기 이지알 쿨러(10)에 있어, 상기 배출부(10b)는 히터(도시안됨)와 연결되면, 상기 히터는 상기 인너 튜브(16)를 통해 유동되면서 상기 인너 핀(18)을 통해 유동되는 이지알 가스와의 열교환을 매개로 가열되는 냉각수에 의해 가열될 수 있으므로, 히터는 별도의 열용량 증대없이도 충분한 열용량의 구현을 수행할 수 있게 되므로, 히터의 소형화를 구현할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 브이형 엔진의 이지알 쿨러의 작동을 상세히 설명한다.

브이형 엔진에 있어, 상기 좌측 뱅크(12)의 접속부(12a)와 상기 우측 뱅크(14)의 접속부(14a)를 통해 각각 상기 이지알 쿨러(10)의 인너 튜브(16)의 양단부를 거쳐 내부의 유동공간으로 냉각수가 유입되고, 상기 인너 튜브(16)로 각각 유입된 냉각수는 중앙에 위치한 상기 유동 차단부(20)에 의해 상호 혼합되지 않게 되므로, 냉각수의 유동에 있어 혼합에 따른 압력강하는 발생되지 않게 된다.

이 결과, 브이형 엔진의 좌측 뱅크(12)와 우측 뱅크(14)로 각각 개별적으로 순환하는 냉각수의 유동에는 상기 이지알 쿨러(10)로 유입되는 냉각수 사이의 충돌 회피에 따른 압력 강하의 배제로 인해 원활한 순환이 이루어질 수 있게 되고, 이로 인해 냉각수의 적정 순환을 위한 펌프의 용량 증대를 도모하지 않아도 된다.

또한, 상기 이지알 쿨러(10)에 있어, 상기 인너 튜브(16)를 통해 유동되면서 상기 인너 핀(18)을 통해 유동되는 이지알 가스와의 열교환을 매개로 가열되는 냉각수는 히터로도 제공되므로, 히터의 열용량도 별도로 증대시키지 않아도 되므로, 히터의 소형화를 구현할 수 있게 된다.

아울러, 상기 인너 튜브(16)에 일체로 형성된 상기 유동 차단부(20)와 대향된 인너 튜브(16') 사이에 적정의 간극이 확보되므로, 상기 이지알 쿨러(10)의 제작시 소재의 열팽창에 따라 상기 유동 차단부(20)가 대향된 인너 튜브(16')에 접촉되어 발생하는 부품의 손상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 이지알 쿨러(10)에 있어, 상기 인너 튜브(16)를 통한 냉각수의 유동은 도 2와 도 5에서 각각 실선으로 도시되어 있고, 상기 인너 핀(18)을 통한 이지알 가스의 유동은 도 5에서 점선으로 도시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 브이형 엔진의 이지알 쿨러에 대한 설치부위를 나타내는 브이형 엔진의 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 이지알 쿨러에 대한 구성을 나타내기 위해 도 1의 일부분을 종단면으로 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 이지알 쿨러의 세부 구성을 도시한 종단면도.

도 4는 도 3의 확대도.

도 5는 본 발명에 따른 브이형 엔진의 이지알 쿨러에 있어, 냉각수의 유동과 이지알 가스의 유동을 각각 설명하기 위한 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-이지알 쿨러 11-하우징

12-좌측 뱅크 14-우측 뱅크

16-인너 튜브 18-인너 핀

20-유동 차단부

Claims

좌측 뱅크와 우측 뱅크로부터 각각 냉각수를 공급받아 유동시키는 다수의 인너 튜브와;

상기 인너 튜브 사이에 배치되고, 상기 좌측 뱅크와 상기 우측 뱅크로부터 각각 제공되는 이지알 가스를 유동시켜 냉각수와의 열교환을 도모하는 인너 핀 및;

상기 인너 튜브에 구비되어, 상기 좌측 뱅크로부터 제공되는 냉각수와 상기 우측 뱅크로부터 제공되는 냉각수의 혼입을 방지하는 유동 차단부를 포함하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.
청구항 1에 있어서,

상기 유동 차단부는 상기 인너 튜브중 하나의 인너 튜브로부터 대향된 다른 하나의 인너 튜브를 향해 돌출된 만곡형 돌출물로 형성된 것을 특징으로 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.
청구항 1에 있어서,

상기 유동 차단부는 상기 인너 튜브의 전 길이중 중간부위에 형성된 것을 특징으로 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.
청구항 2에 있어서,

상기 유동 차단부와 상기 인너 튜브중 하나의 인너 튜브로부터 대향된 다른 하나의 인너 튜브 사이에는 열팽창에 따른 손상을 방지하기 위한 적정의 간극이 확보되는 것을 특징으로 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 이지알 쿨러는 상기 인너 튜브와 상기 인너 핀을 내부에 기밀하게 수용하는 하우징을 구비한 것을 특징으로 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.
청구항 5에 있어서,

상기 하우징에는 상기 좌측 뱅크와 상기 우측 뱅크를 통해 각각 배출되는 이지알 가스를 상기 인너 핀으로 유입하기 위한 통로부를 갖추고, 유입된 이지알 가스를 상기 좌측 뱅크와 상기 우측 뱅크의 흡기계통으로 재공급하기 위한 배출부를 갖춘 것을 특징으로 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.
청구항 5에 있어서,

상기 하우징에는 상기 좌측 뱅크와 상기 우측 뱅크를 통해 각각 제공되는 냉각수를 상기 인너 튜브로 유입하기 위한 접속부를 갖추고, 유입후 이지알 가스와의 열교환으로 가열된 냉각수를 라디에이터나 히터측으로 각각 배출하기 위한 배출부를 갖춘 것을 특징으로 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.
청구항 7에 있어서,

상기 배출부는 라디에이터 또는 히터로 각각 연결된 것을 특징으로 하는 브이형 엔진의 이지알 쿨러.