KR101846660B1 - 차량용 egr 쿨러 - Google Patents

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Abstract

소정의 길이로 형성되되, 일부가 직선구간을 형성하는 직선부와 상기 직선부의 양측에서 하방으로 절곡된 후 연장되어 연장부를 형성하는 가스유로; 복수의 횟수로 절곡되어 상기 직선부의 직선구간 내측에 마련되는 방열핀; 및 일측에는 유입홀이 형성되고, 타측에는 유출홀이 형성되되, 상기 유입홀과 유출홀은 상기 가스유로의 단면과 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 연장부가 상기 유입홀과 상기 유출홀에 각각 삽입되는 베이스;를 포함하는 차량용 EGR 쿨러가 소개된다.

Description

차량용 EGR 쿨러 {EGR COOLER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 재순환되는 배기가스를 냉각시키기 위한 EGR 쿨러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 실린더 블록에 삽입되어 실린더 블록과 일체형으로 형성되어 냉각수와 열교환함으로써, 배기열을 회수할 수 있는 차량용 EGR 쿨러에 관한 것이다.
EGR 쿨러(Exhaust Gas Recirculation Cooler)는 자동차 배기가스 를 흡기 계통으로 재순환시키는 과정에서 배기 가스의 온도를 낮추는 역할을 수행한다. EGR 쿨러를 거쳐서 엔진의 흡기 매니폴드를 거쳐 실런더로 유입된 배기가스는 재연소를 거친다. 이에 의해서 배기가스 내부에 있던 질소 산화물(NOx)이 연소되면서 최종적으로 차량 외부로 배출되는 배기가스의 유해물질 함량을 최소화할 수 있다.
이러한 EGR 쿨러의 일반적인 구조를 보면, 냉각수가 흐를 수 있는 하우징과, 하우징 내부에 마련되며 냉각수 유로와 격리되는 방열핀 유닛을 포함한다. 방열핀 유닛으로 고온의 배기가스가 유동하고, 하우징 내부에 냉각수가 흐르는데, 이 과정에서 냉각수와 배기가스가 열교환을 하여 배기가스의 온도가 떨어지고, 냉각수의 온도는 높아진다.
그러나 엔진 실린더 블록 내에 삽입되는(Buried Type) EGR 쿨러의 경우에는 실린더 블록의 냉각수 유로의 형상에 대응되도록 소정의 각도로 가스유로를 절곡하여야하는데, 냉각수 유로의 형상에 맞게 절곡하면, 내부의 방열핀이 파손되는 문제가 발생되었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2007-0025666 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가스유로가 소정의 각도 이하로 절곡되도록 형성되더라도 내부의 방열핀이 파손되지 않으면서도 냉각수와 재순환되는 배기가스 사이에 열교환이 효율적으로 이루어지도록 하는 차량용 EGR 쿨러를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 EGR 쿨러는 소정의 길이로 형성되되, 직선구간을 형성하는 직선부와 상기 직선부의 양측에서 절곡된 후 연장된 연장부를 형성하는 가스유로; 복수의 횟수로 절곡되어 상기 가스유로의 직선구간 내측에 마련되는 방열핀; 및 일측에는 유입홀이 형성되고, 타측에는 유출홀이 형성되되, 상기 유입홀과 유출홀은 상기 가스유로의 단면과 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 연장부가 상기 유입홀과 상기 유출홀에 각각 삽입되는 베이스;를 포함한다.
상기 유입홀 및 유출홀은 차량의 좌우방향의 길이보다 상하방향의 길이가 더 길게 형성되고, 상기 가스유로의 단면도 동일한 형상을 갖을 수 있다.
상기 직선부와 상기 연장부 사이의 모서리는 원호형상으로 형성되어, 상기 가스유로는 아치형상일 수 있다.
상기 연장부에는 소정의 길이로 직선구간이 형성되고, 상기 연장부의 직선구간 내측에는 상기 방열핀이 마련되되, 상기 연장부의 방열핀과 상기 직선부의 방열핀은 동일한 방향으로 배열될 수 있다.
상기 가스유로는 복수개가 마련되되, 소정의 간격으로 이격되어 차량의 전후방향으로 배열될 수 있다.
상기 가스유로는 복수개가 마련되되, 소정의 간격으로 이격되어 차량의 상하방향으로 배열될 수 있다.
상기 가스유로는 엔진 실린더 블록의 냉각수 유로에 관통되어 삽입되되, 상기 직선부의 길이방향이 상기 냉각수 유로 내의 냉각수가 진행하는 방향과 일치되도록 위치될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 차량용 EGR 쿨러를 포함하는 차량용 EGR 쿨러 일체형 실린더 블록은 냉각수 유로가 형성된 실린더 블록; 및 소정의 길이로 형성되되, 직선구간을 형성하는 직선부와 상기 직선부의 양측에서 절곡된 후 연장되어 연장부를 형성하는 가스유로가 마련되고, 상기 직선부의 내측에는 복수의 횟수로 절곡된 방열핀이 마련되며, 상기 가스유로의 단면과 대응되는 형상의 유입홀과 유출홀이 양측에 각각 형성되어 상기 연장부가 상기 유입홀과 상기 유출홀에 각각 삽입되는 베이스로 구성되되, 상기 냉각수 유로의 측면에 상기 직선부가 접하도록 상기 실린더 블록의 측면에 상기 연장부가 관통되는 차량용 EGR 쿨러;를 포함한다.
상기 차량용 EGR 쿨러는 상기 실린더 블록의 배기측에 위치될 수 있다.
상기 차량용 EGR 쿨러의 연장부 중 직선구간에는 상기 방열핀이 마련될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 EGR 쿨러에 따르면, 가스유로 내에 방열핀을 추가함으로써, 냉각수와 재순환되는 배기가스와의 열교환 효율을 증대시킬 수 있어 빠른 웜업(Warm Up)이 가능해지므로, 냉간시의 배기열회수 장치의 이용이 더욱 용이해지며, 재순환되는 배기가스로부터 엔진 내의 냉각수를 직접 가열할 수 있어 가변분리 냉각 시 웜업시간이 단축되는 효과가 있다. 또한, 재순환되는 배기가스의 냉각 효율이 증대되어 가스유로의 개수를 줄일 수 있어 원가 절감의 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 하면을 상세하게 도시한 도면.
도 3은 도 2의 A부분을 상세하게 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러 일체형 실린더 블록을 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러(700)를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 하면을 상세하게 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 A부분을 상세하게 도시한 도면이다.
본 발명이 바람직한 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러는 소정의 길이로 형성되되, 직선구간을 형성하는 직선부(110)와 상기 직선부(110)의 양측에서 절곡된 후 연장되어 연장부(130)를 형성하는 가스유로(100); 복수의 횟수로 절곡되어 상기 직선부(110)의 직선구간 내측에 마련되는 방열핀(200); 및 일측에는 유입홀(310)이 형성되고, 타측에는 유출홀(330)이 형성되되, 상기 유입홀(310)과 유출홀(330)은 상기 가스유로(100)의 단면과 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 연장부(130)가 상기 유입홀(310)과 상기 유출홀(330)에 각각 삽입되는 베이스(300);를 포함한다.
상기 가스유로(100)는 소정의 길이로 형성되되 직선구간을 형성하는 직선부(110)와 직선부(110)의 양측에서 절곡된 후 연장되어 연장부(130)를 형성한다. 즉, 상기 가스유로(100)는 엎어진 "U"자 형상을 나타내도록 형성될 수 있다. 상기 가스유로(100)는 재순환되는 배기가스(EGR)가 상기 유입홀(310)을 통해 유입된 후 냉각되어 상기 유출홀(330)을 통해 유출되는 구조이기 때문에, 높은 온도의 재순환되는 배기가스의 온도를 견디면서도 열전도성이 좋은 재질로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
도 3에 도시된 것처럼 상기 유입홀(310) 및 유출홀(330)은 차량의 좌우방향의 길이(W)보다 상하방향의 길이(L)가 더 길게 형성되고, 상기 가스유로(100)의 단면도 동일하게, 차량에 대하여 좌우길이(W)보다 상하길이(L)가 더 길게 형성된다. 상기 직선부(110)에는 복수의 횟수로 절곡된 상기 방열핀(200)이 마련되되, 상기 방열핀(200)의 길이방향과 상기 가스유로(100)의 길이방향이 직교하게 되어, 상기 방열핀(200)의 절곡된 공간 사이로 재순환되는 배기가스가 통과되는 것이다.
상기 가스유로(100)의 단면은 원 형상일수도 있지만, 상기 가스유로(100) 내에 방열핀(200)을 가능하면 최대로 삽입하는 것이 재순환되는 배기가스의 냉각에는 유리하므로, 방열성능을 보다 증대시키기 위하여 도 1 내지 3에 도시한 것과 같이 좌우길이(W) 보다 상하길이(L)가 더 길게 형성된 타원형의 단면을 갖도록 형성되는 것이다.
특히, 상기 가스유로(100)의 상기 직선부(110)와 상기 연장부(130) 사이의 모서리는 원호형상으로 형성되어, 모서리에 배기가스가 잔류하거나 퇴적되어 카본이 발생되지 않도록 하고, 재순환되는 배기가스의 흐름에 영향을 미치지 않도록 한다. 따라서, 상기 가스유로(100)의 전체적인 형상은 소정의 길이로 직선구간이 형성되는 상기 직선부(110)와 상기 직선부(110)에서 절곡된 후 연장되어 연장부(130)가 형성되는 아치형상으로 형성되는 것이다.
또한, 상기 연장부(130)에도 소정의 길이로 직선구간이 형성될 수 있는데, 냉각성능의 향상을 위해서 상기 연장부(130)의 직선구간 내측에도 상기 방열핀(200)을 마련할 수 있다. 특히, 상기 가스유로(100) 내의 가스 흐름에 영향을 주지 않기 위해서는 상기 연장부(130)의 방열핀(200)과 상기 직선부(110)의 방열핀(200)은 동일한 방향으로 배열되는 것이 바람직할 것이다. 즉, 상기 가스유로(100)는 상기 직선부(110) 및 상기 연장부(130)에 소정의 길이로 직선구간이 각각 형성되는 아치형상이되, 직선구간을 형성하는 부분의 내측에는 상기 방열핀(200)이 마련되어 재순환되는 배기가스의 냉각을 수행하여 냉각효율을 증대시키게 되는 것이다.
상기와 같이, 상기 가스유로(100)는 냉각성능을 높이기 위해서 스틸이나 알루미늄 같은 열전도성이 높은 금속재질로 형성되는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상기 가스유로(100)는 엔진 실린더 블록(600)의 냉각수 유로(500)에 삽입되므로, 상기 냉각수 유로(500)에 대응되는 형상으로 형성되어야 한다. 그러나 만약 금속재질의 가스유로(100) 내에 금속재질의 방열핀(200)을 모두 채운 후 아치 형상으로 절곡하게 되면, 절곡되는 각도에 한계가 발생하고, 더욱이 그 한계이상으로 절곡하게 되면, 절곡되는 부분인 절곡부(150)에 마련된 방열핀(200)이 파손되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 가스유로(100) 중에서 절곡되는 부분인 절곡부(150)에는 상기 방열핀(200)을 제거하고, 직선구간에만 상기 방열핀(200)을 삽입하는 방법으로 방열핀(200)의 파손 가능성을 제거하면서도, 냉각성능을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.
그러므로 본 발명에서는 상기 직선부(110)와 상기 연장부(130)가 만나 절곡되는 부분인 절곡부(150)에는 상기 방열핀(200)을 제거하고, 직선구간 내에만 상기 방열핀(200)을 삽입함으로써, 상기 가스유로(100)가 상기 실린더 블록(600)의 상기 냉각수 유로(500)에 적합하도록 90도에 가까운 각도로 절곡이 가능하여 공간을 적게 차지하면서도 냉각성능을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 가스유로(100)는 복수개가 마련되되, 소정의 간격으로 이격되어 차량의 전후방향으로 배열될 수 있으며, 또한, 상기 가스유로(100)는 복수개가 마련되되, 소정의 간격으로 이격되어 차량의 상하방향으로 배열됨으로써, 다층구조를 형성한다. 따라서, 재순환되는 배기가스를 보다 많이 그리고 보다 빠른 시간에 냉각할 수 있어 냉각성능이 증대되는 것이다.
상기 가스유로(100)는 패널(Pannel) 혹은 플레이트(Plate) 형상의 상기 베이스(300)에 결합된다. 상기 베이스(300)의 양측에는 상기 유입홀(310)과 상기 유출홀(330)이 형성된다. 상기 가스유로(100)의 상기 양연장부(130)의 하단은 상기 유입홀(310)과 유출홀(330)에 일대일로 각각 관통 결합된다. 도 2에 상세한 내용을 도시하였다.
또한, 상기 베이스(300)의 양측에는 체결홀(350)이 형성되어 체결부재(미도시)에 의해 상기 베이스(300)가 상기 실린더 블록(600)에 체결되되, 상기 가스유로(100)의 일부가 상기 실린더 블록(600) 내에 삽입되어 상기 실린더 블록(600)과 일체형으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 가스유로(100)는 상기 실린더 블록(600)의 상기 냉각수 유로(500)에 관통되어 삽입되되, 상기 직선부(110)의 길이방향이 상기 냉각수 유로(500) 내의 냉각수가 진행하는 방향과 일치되도록 위치되어 냉각수와 재순환되는 배기가스와의 열교환 효율을 향상시킬 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러 일체형 실린더 블록(600)을 도시한 도면으로서, 도 4를 통해 상기 실린더 블록(600)과의 결합관계에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 차량용 EGR 쿨러(700)는 특히, 엔진의 실린더 블록(600)에 삽입되어 블록과 일체형으로 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(700)가 상기 실린더 블록(600)에 삽입되어 형성되는 차량용 EGR 쿨러 일체형 실린더 블록은, 냉각수 유로(500)가 형성된 실린더 블록(600); 및 소정의 길이로 형성되되, 직선구간을 형성하는 직선부(110)와 상기 직선부(110)의 양측에서 절곡된 후 연장되어 연장부(130)를 형성하는 가스유로(100)가 마련되고, 상기 직선부(110)의 내측에는 복수의 횟수로 절곡된 방열핀(200)이 마련되며, 상기 가스유로(100)의 단면과 대응되는 형상의 유입홀(310)과 유출홀(330)이 양측에 각각 형성되어 상기 연장부(130)가 상기 유입홀(310)과 상기 유출홀(330)에 각각 삽입되는 베이스(300)로 구성되되, 상기 냉각수 유로(500)의 측면에 상기 직선부(110)가 접하도록 상기 실린더 블록(600)의 측면에 상기 연장부(130)가 관통되는 차량용 EGR 쿨러(700);를 포함한다. 또한, 상기 가스유로(100)의 연장부(130) 중 직선구간에도 상기 방열핀(200)이 마련되어 냉각성능을 증대시킬 수 있다.
상기 차량용 EGR 쿨러(700)는 상기 실린더 블록(600) 중에서도 배기측에 소정의 간격으로 이격되어 복수개가 위치될 수 있다. 특히, 배기측의 상기 냉각수 유로(500) 내에 삽입되어 상기 냉각수 유로(500)의 냉각수가 상기 가스유로(100)의 상기 직선부(110)를 접촉하며 지나감으로써, 상기 가스유로(100) 내의 재순환되는 배기가스와의 접촉면적이 증대되어 냉각수와의 열교환효율을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.
또한, 도 4에서 보듯이 상기 차량용 EGR 쿨러(700)가 복수개가 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 차량용 EGR 쿨러(700)의 상기 베이스(300)에 형성되는 상기 유입홀(310)은 항상 상기 베이스(300)의 좌측에 형성되지 않으며, 설계나 레이아웃에 따라 도 4에서처럼 상기 실린더 블록(600)의 내측에 위치되는 것이 유입홀(310)이 되고, 외측에 위치되는 것이 유출홀(330)이 될 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러는 가스유로 내에 방열핀을 추가함으로써, 냉각수와 재순환되는 배기가스와의 열교환 효율을 증대시킬 수 있어 빠른 웜업(Warm Up)이 가능해지므로, 냉간시의 배기열회수 장치의 이용이 더욱 용이해지며, 재순환되는 배기가스로부터 엔진 내의 냉각수를 직접 가열할 수 있어 가변분리 냉각 시 웜업시간이 단축되는 효과가 있다. 또한, 재순환되는 배기가스의 냉각 효율이 증대되어 가스유로의 개수를 줄일 수 있어 원가 절감의 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 가스유로
110 : 직선부
130 : 연장부
200 : 방열핀
300 : 베이스
310 : 유입홀
330 : 유출홀
350 : 체결홀
500 : 냉각수 유로
600 : 실린더 블록
700 : 차량용 EGR 쿨러

Claims (10)

  1. 소정의 길이로 형성되되, 직선구간을 형성하는 직선부와 상기 직선부의 양측에서 절곡되는 절곡부와 상기 절곡부에서 연장된 연장부를 형성하는 가스유로;
    복수의 횟수로 절곡되어 상기 가스유로의 내측에 마련되는 방열핀; 및
    일측에는 유입홀이 형성되고, 타측에는 유출홀이 형성되되, 상기 유입홀과 유출홀은 상기 가스유로의 단면과 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 연장부가 상기 유입홀과 상기 유출홀에 각각 삽입되는 베이스;를 포함하고,
    상기 방열핀은 상기 직선부에 설치되되, 상기 절곡부가 형성되는 지점까지 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입홀 및 유출홀은 차량의 좌우방향의 길이보다 상하방향의 길이가 더 길게 형성되고, 상기 가스유로의 단면도 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 직선부와 상기 연장부 사이의 모서리는 원호형상으로 형성되어, 상기 가스유로는 아치형상인 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연장부에는 소정의 길이로 직선구간이 형성되고, 상기 연장부의 직선구간 내측에는 상기 방열핀이 마련되되, 상기 연장부의 방열핀과 상기 직선부의 방열핀은 동일한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스유로는 복수개가 마련되되, 소정의 간격으로 이격되어 차량의 전후방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스유로는 복수개가 마련되되, 소정의 간격으로 이격되어 차량의 상하방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스유로는 엔진 실린더 블록의 냉각수 유로에 관통되어 삽입되되, 상기 직선부의 길이방향이 상기 냉각수 유로 내의 냉각수가 진행하는 방향과 일치되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  8. 냉각수 유로가 형성된 실린더 블록; 및
    소정의 길이로 형성되되, 직선구간을 형성하는 직선부와 상기 직선부의 양측에서 절곡되는 절곡부와 상기 절곡부에서 연장되어 연장부를 형성하는 가스유로가 마련되고,
    상기 가스유로의 단면과 대응되는 형상의 유입홀과 유출홀이 양측에 각각 형성되어 상기 연장부가 상기 유입홀과 상기 유출홀에 각각 삽입되는 베이스로 구성되되,
    상기 직선부의 내측에는 복수의 횟수로 절곡된 방열핀이 상기 절곡부가 형성되는 지점까지 마련되며,
    상기 냉각수 유로의 측면에 상기 직선부가 접하도록 상기 실린더 블록의 측면에 상기 연장부가 관통되는 차량용 EGR 쿨러;를 포함하는 차량용 EGR 쿨러 일체형 실린더 블록.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 차량용 EGR 쿨러는 상기 실린더 블록의 배기측에 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러 일체형 실린더 블록.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 차량용 EGR 쿨러의 연장부 중 직선구간에는 상기 방열핀이 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러 일체형 실린더 블록.
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