KR101407144B1 - 차지 에어 쿨러용 흡기 장치 - Google Patents

차지 에어 쿨러용 흡기 장치 Download PDF

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KR101407144B1 KR1020130008229A KR20130008229A KR101407144B1 KR 101407144 B1 KR101407144 B1 KR 101407144B1 KR 1020130008229 A KR1020130008229 A KR 1020130008229A KR 20130008229 A KR20130008229 A KR 20130008229A KR 101407144 B1 KR101407144 B1 KR 101407144B1
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김호익
김주태
박재근
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 차지 에어 쿨러용 흡기 장치에 관한 것으로서, 압축 공기가 유입되는 입구부; 상기 입구부의 하단에 구비되며, 내부가 복수 개의 공기 통로로 나뉘어져 상기 압축 공기가 분배되도록 하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 전면부에 설치되며, 상기 몸체부에 의해 분배된 상기 압축 공기를 에어 쿨러로 유출시키는 출구부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치는, 압축 공기의 흐름을 변경시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 공기흐름 제어판을 설치하여, 과급기로부터 빠른 속도로 분출된 압축 공기가 에어 쿨러 전체의 면적에 걸쳐 골고루 분배되어 유입되도록 함으로써, 에어 쿨러의 냉각 효율 증대로 더 많은 공기를 연소실 내부에 공급할 수 있어 연소 효율 및 엔진 효율을 증대시킬 수 있다.

Description

차지 에어 쿨러용 흡기 장치 {An intake device for a charge air cooler}
본 발명은 차지 에어 쿨러용 흡기 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 내연 기관은 연소실 내에서 연료와 공기의 산화 반응을 통해 얻은 연소 에너지를 이용하여, 피스톤의 왕복 운동을 크랭크 축의 회전 에너지로 변환시키는 장치로서, 엔진의 효율을 높이기 위해서 연료와 공기의 완전 연소가 필요하며, 이를 위해서는 다량의 공기가 필요하다.
디젤 엔진의 경우, 과급기(Turbo charger)를 이용하여 대기 중의 공기를 압축하여 많은 공기를 연소실 내로 공급하지만, 압축하는 과정에서 공기의 온도가 높아져 밀도가 낮아지므로, 많은 공기를 연소실내로 공급하기 위해서는 반드시 높은 온도의 공기를 냉각시켜 밀도를 높인 후, 연소실 내로 공급하여야 한다.
따라서 과급기를 이용하여 공기를 압축시켜 연소실로 공급하는 엔진은 공기 냉각을 위한 장치인 차지 에어 쿨러(Charge Air Cooler)를 반드시 설치하여 과급기에 의해서 압축된 압축공기를 냉각시켜야 된다.
차지 에어 쿨러는 과급기와 각 연소실로 공기를 배분해주는 흡기 챔버(Intake Air Chamber) 사이에 설치하게 되며, 그 구조는 에어 박스(Air Box), 냉각 핀과 튜브로 이루어진 에어 쿨러(Air Cooler), 냉각수의 흐름을 제어하는 앞/뒤 커버로 구성되어 있다.
과급기에서 압축된 공기는 압축기 케이싱(Compressor Casing)을 통해 매우 빠른 속도로 에어 박스(Air Box)로 공급되며, 이 공기는 에어 박스 내부의 하면에 부딪친 후, 에어 쿨러로 유입되어 에어 쿨러를 지나는 동안 냉각수에 의해서 온도가 낮아진 냉각 핀과의 접촉 및 전열을 통해 공기의 온도가 낮아지게 된다.
그런데, 종래의 에어 박스는 하나의 체적만을 구성하게 되어 있으며, 이에 따라서 압축기의 케이싱으로부터 빠른 속도로 분출된 압축 공기는 에어 박스 내부의 하면에 부딪친 후, 에어 쿨러로 유입되는 과정에서 공기의 대부분이 에어 쿨러 일부 즉, 하부로만 유입되게 된다.
따라서 에어 쿨러의 입구(또는 에어 박스의 출구) 전체 면적을 이용하지 못하고 일부 면적으로만 공기 분배가 집중적으로 이루어지게 되어, 연소 공기의 온도를 효율적으로 낮추지 못해 에어 쿨러의 냉각 효율이 저하되고, 이로 인해 많은 공기를 연소실로 공급하지 못해 연소 효율 저하 및 엔진 효율 저하를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 과급기로부터 빠른 속도로 분출된 압축 공기가 에어 쿨러 전체의 면적에 걸쳐 골고루 분배되어 유입되도록 하는 차지 에어 쿨러용 흡기 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 차지 에어 쿨러용 흡기 장치에 관한 것으로서, 압축 공기가 유입되는 입구부; 상기 입구부의 하단에 구비되며, 내부가 복수 개의 공기 통로로 나뉘어져 상기 압축 공기가 분배되도록 하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 전면부에 설치되며, 상기 몸체부에 의해 분배된 상기 압축 공기를 에어 쿨러로 유출시키는 출구부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치는, 압축 공기의 흐름을 변경시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 공기흐름 제어판을 설치하여, 과급기로부터 빠른 속도로 분출된 압축 공기가 에어 쿨러 전체의 면적에 걸쳐 골고루 분배되어 유입되도록 함으로써, 에어 쿨러의 냉각 효율 증대로 더 많은 공기를 연소실 내부에 공급할 수 있어 연소 효율 및 엔진 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치의 평면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 에어 쿨러용 흡기 장치(1)는, 압축기 케이싱(도시하지 않음)을 통해 매우 빠른 속도로 공급되는 압축 공기를 에어 쿨러(2)로 배분해주기 위해 과급기의 압축기 케이싱과 에어 쿨러(2) 사이에 설치되며, 입구부(10), 몸체부(20), 출구부(30), 공기흐름 제어판(100)을 포함한다.
도 2에 도시된 화살표는 공기 흐름 방향을 나타낸다.
입구부(10)는, 후술할 몸체부(20)의 상면부에 설치되어, 과급기의 압축기 케이싱과 연결되며, 압축기 케이싱으로부터 공급되는 압축 공기를 후술할 공기 흐름 제어판(100)이 설치되는 후술할 몸체부(20)의 내부로 유입시키는 통로이다.
몸체부(20)는, 입구부(10)의 하단에 구비되며, 입구부(10)를 통해 유입되는 압축 공기를 몸체부(20)의 전면부에 설치되는 후술할 출구부(30)로 유도하는 통로를 형성한다. 몸체부(20)의 후면부, 좌측면부, 우측면부는 평판 형태를 이루며, 몸체부(20)의 하면부는 공기의 저항을 최소화하기 위하여 후면부로부터 전면부쪽으로 경사지면서 곡선 형태로 구성될 수 있다.
몸체부(20)의 전면부, 후면부, 좌측면부, 우측면부, 상면부, 하면부 각각의 명칭은 도 1을 기준으로 위치에 따라 명명했으며, 도면 부호가 없더라도 예측할 수 있기에, 도면 부호를 생략한다.
출구부(30)는, 몸체부(20)의 전면부에 설치되어, 에어 쿨러(2)와 연결되며, 몸체부(20) 내부를 통과한 압축 공기를 에어 쿨러(2)로 유출시키는 통로이다. 출구부(30)를 통해 유출되는 압축 공기는 후술할 공기흐름 제어판(100)에 의해 출구부(30) 전체 면적에 걸쳐 골고루 분배되어 에어 쿨러(2)에 공급된다.
한편, 출구부(30)는, 에어 쿨러 입구일 수 있으며, 에어 쿨러(2)에 유입된 압축 공기는 에어 쿨러(2)를 지나는 동안 냉각수에 의해서 온도가 낮아진 냉각 핀과의 접촉 및 전열을 통해 공기의 온도가 낮아지게 된다.
공기흐름 제어판(100)은, 출구부(30)를 통해 에어 쿨러(2)로 공급되는 압축 공기가 출구부(30) 전체 면적에 걸쳐 골고루 분배되도록 설치되며, 제1 공기흐름 제어판(110), 제2 공기흐름 제어판(120)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서는 공기흐름 제어판(100)이 2개가 설치되는 것을 일 실시예로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 적어도 하나 이상의 공기흐름 제어판(100)을 몸체부(20)의 내부에 배치되도록 설치하여 몸체부(20)의 내부가 복수 개의 통로로 나뉘어질 수 있도록 할 수 있다.
제1 공기흐름 제어판(110)은, 몸체부(20)의 약 1/3 지점의 후면부, 좌측면부, 우측면부에 고정 설치되며, 입구부(10)를 통해 유입된 압축 공기의 일부를 몸체부(20)의 하부 쪽인 후술할 제2 공기흐름 제어판(120)으로 유도하기 위하여 제1 공기 유로(111)가 구비된다. 제1 공기흐름 제어판(110)은, 압축 공기의 유동 손실을 최소화하여 에어 쿨러(2)로 유입되도록, 몸체부(20)의 후면부로부터 출구부(30)가 위치되는 몸체부(20)의 전면부 쪽으로 경사지게 구성될 수 있다.
제1 공기 유로(111)는, 입구부(10)를 통해 유입된 압축 공기의 일부를 제2 공기흐름 제어판(120)으로 유도하면서, 압축 공기의 나머지 일부를 출구부(30)로 원활하게 흐르게 할 수 있도록, 제1 공기흐름 제어판(110)의 중앙부분으로부터 몸체부(20)의 후면부 쪽에 구비될 수 있다. 또한, 제1 공기 유로(111)는 후술할 제2 공기 유로(121)보다 크게 구성하여, 압축 공기가 출구부(30) 전체 면적에 걸쳐 골고루 분배되도록 한다.
한편, 제1 공기 유로(111)의 양측부에 제1 공기 유도 가이드(112)를 설치하여, 압축 공기의 나머지 일부를 출구부(30)로 더욱 원활하게 흐르게 할 수 있게 한다. 제1 공기 유도 가이드(112)는, 제1 공기 유로(111)로부터 윗방향으로 돌출된 구조이다. 또한, 제1 공기 유도 가이드(112)는, 제1 공기 유로(111)를 통과하는 압축 공기의 량을 조절하기 위하여 제1 공기 유로(111)를 개폐할 수 있도록 구성될 수 있다.
제2 공기흐름 제어판(120)은, 몸체부(20)의 약 2/3 지점의 후면부, 좌측면부, 우측면부에 고정 설치되며, 제1 공기 유로(111)로부터 유입된 압축 공기의 일부를 몸체부(20)의 하면부로 유도하기 위하여 제2 공기 유로(121)가 구비된다. 제2 공기흐름 제어판(120)은, 압축 공기의 유동 손실을 최소화하여 에어 쿨러(2)로 유입되도록, 몸체부(20)의 후면부로부터 출구부(30)가 위치되는 몸체부(20)의 전면부 쪽으로 경사지게 구성될 수 있다.
제2 공기 유로(121)는, 제1 공기 유로(111)를 통해 유입된 압축 공기의 일부를 몸체부(20)의 하면부로 유도하면서, 압축 공기의 나머지 일부를 출구부(30)로 원활하게 흐르게 할 수 있도록, 제2 공기흐름 제어판(120)의 중앙부분으로부터 몸체부(20)의 후면부 쪽에 구비될 수 있다. 또한, 제2 공기 유로(121)는 제1 공기 유로(111)보다 작게 구성하여, 압축 공기가 출구부(30) 전체 면적에 걸쳐 골고루 분배되도록 한다.
한편, 제2 공기 유로(121)의 양측부에 제2 공기 유도 가이드(122)를 설치하여, 압축 공기의 나머지 일부를 출구부(30)로 더욱 원활하게 흐르게 할 수 있게 한다. 제2 공기 유도 가이드(122)는, 제2 공기 유로(121)로부터 윗방향으로 돌출된 구조이다. 또한, 제2 공기 유도 가이드(122)는, 제2 공기 유로(121)를 통과하는 압축 공기의 량을 조절하기 위하여 제2 공기 유로(121)를 개폐할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기한 제1 공기흐름 제어판(110)과 제2 공기흐름 제어판(120)을 설치함으로써, 몸체부(20)의 내부는, 제1, 2, 3 공기 통로(131, 132, 133)로 구분되어 진다. 제1 공기 통로(131)는, 몸체부(20)의 상면부를 이루는 입구부(10), 몸체부(20)의 좌측면부, 몸체부(20)의 우측면부, 몸체부(20)의 후면부, 제1 공기흐름 제어판(110)에 의해 형성된다. 제2 공기 통로(132)는, 제1 공기흐름 제어판(110), 몸체부(20)의 좌측면부, 몸체부(20)의 우측면부, 몸체부(20)의 후면부, 제2 공기흐름 제어판(120)에 의해 형성된다. 제3 공기 통로(133)는, 제2 공기흐름 제어판(120), 몸체부(20)의 좌측면부, 몸체부(20)의 우측면부, 몸체부(20)의 후면부, 몸체부(20)의 하면부에 의해 형성된다.
제1, 2, 3 공기 통로(131, 132, 133) 각각은, 3개 부분으로 나뉘어져 출구부(30)와 연결되고, 이들 공기 통로(131, 132, 133)에 의해 나뉘어진 압축 공기가 출구부(30) 전체 면적에 걸쳐 골고루 분배되도록 하기 위하여, 제1 공기 유로(111)의 크기를 제2 공기 유로(121)의 크기보다 크게 구성할 수 있다. 한편, 제1, 2, 3 공기 통로(131, 132, 133)에 의해 나뉘어진 압축 공기의 량을 조절하는 수단으로, 제1 및 제2 공기 유로(111 및 121)의 크기에 의존하지 않고, 제1 및 제2 공기 유도 가이드(112 및 122)를 개폐시켜 제1 및 제2 공기 유로(111 및 121)를 통과하는 압축 공기의 량을 조절할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 몸체부(20) 내부에 공기의 흐름을 단계적으로 변경시킬 수 있는 적어도 하나의 공기흐름 제어판(110, 120)을 설치하여 에어 쿨러(2)로 압축 공기를 유출시키는 출구부(30)를 3등분 할 수 있도록 구성함과 더불어 압축 공기의 유동 손실을 최소화하여 에어 쿨러(2)로 압축공기가 유입되도록 공기흐름 제어판(110, 120)을 경사지게 구성하고, 또한 공기흐름 제어판(110, 120)에는 압축 공기의 일부를 그 하부 단계로 유도하기 위한 공기 유로(111, 121)를 구비함과 아울러 원활한 공기의 흐름을 구분 짓기 위해서 공기 유로(111, 121)의 양측에 윗방향으로 돌출되는 공기 유도 가이드(112, 122)를 구비함으로써, 과급기의 압축기 케이싱으로부터 빠른 속도로 분출된 압축 공기가 몸체부(20) 내부에 설치된 적어도 하나의 공기흐름 제어판(110, 120)에 의해서 복수 개의 부분으로 나뉘어지고, 이 나뉘어진 압축 공기가 출구부(30) 전체 면적으로 골고루 분배되어 에어 쿨러(2)로 유입되므로, 에어 쿨러(2)의 냉각 효율 증대로 더 많은 공기를 연소실 내부에 공급할 수 있어 연소 효율 및 엔진 효율을 증대시킬 수 있다.
따라서 본 실시예는, 에어 박스가 하나의 체적만을 구성되어, 에어 쿨러로 유입되는 과정에서 압축 공기의 대부분이 에어 쿨러 일부 즉, 하부로만 유입됨으로써, 에어 쿨러의 입구(또는 에어 박스의 출구) 전체 면적을 이용하지 못하고 일부 면적으로만 공기 분배가 집중적으로 이루어지게 되어, 연소 공기의 온도를 효율적으로 낮추지 못해 에어 쿨러의 냉각 효율이 저하되고, 이로 인해 많은 공기를 연소실로 공급하지 못해 연소 효율 저하 및 엔진 효율 저하를 초래하는 종래 문제점을 모두 해결할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 흡기 장치 2: 에어 쿨러
10: 입구부 20: 몸체부
30: 출구부 100: 공기흐름 제어판
110: 제1 공기흐름 제어판 111: 제1 공기 유로
112: 제1 공기 유도 가이드 120: 제2 공기흐름 제어판
121: 제2 공기 유로 122: 제2 공기 유도 가이드
131, 132, 133: 제1, 2, 3 공기 통로

Claims (6)

  1. 압축 공기가 유입되는 입구부;
    상기 입구부의 하단에 구비되며, 내부가 복수 개의 공기 통로로 나뉘어져 상기 압축 공기가 분배되도록 하는 몸체부;
    상기 복수 개의 공기 통로 중에서 상부 공기 통로로부터 하부 공기 통로로 압축 공기의 일부를 유도하는 공기 유로와, 상기 공기 유로의 양측부에 구비되는 공기 유도 가이드를 포함하고, 상기 몸체부의 내부에 설치되는 공기흐름 제어판; 및
    에어 쿨러의 일측부에 설치되며, 상기 몸체부에 의해 분배된 상기 압축 공기를 상기 에어 쿨러로 유출시키는 출구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차지 에어 쿨러용 흡기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기흐름 제어판은,
    상기 몸체부의 내부에 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 차지 에어 쿨러용 흡기 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공기흐름 제어판은,
    상기 몸체부의 후면부로부터 상기 출구부 쪽으로 경사지게 구성되는 것을 특징으로 하는 차지 에어 쿨러용 흡기 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 유로는,
    상기 공기흐름 제어판의 중앙부분으로부터 상기 몸체부의 후면부 쪽에 구비되는 것을 특징으로 하는 차지 에어 쿨러용 흡기 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 유도 가이드는,
    상기 공기 유로를 개폐하는 것을 특징으로 하는 차지 에어 쿨러용 흡기 장치.
KR1020130008229A 2013-01-24 2013-01-24 차지 에어 쿨러용 흡기 장치 KR101407144B1 (ko)

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