KR19980034452U - TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링(Pre-cooling) 구조 - Google Patents

TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링(Pre-cooling) 구조 Download PDF

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Abstract

본 고안은 종래의 TCI 엔진의 흡입 공기 쿨링 구조가 인터 쿨러만을 이용한 냉각으로는 흡입 공기를 충분히 냉각시키지 못하므로 압축 효율이 떨어져 출력이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 냉각수가 채워지고 상기 흡기 파이프(52)가 관통되는 케이스(61)와, 상기 케이스(61)의 하측에 형성되고 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(62)와, 상기 케이스(61)의 상측에 형성되고 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(62)를 포함하여 구성된 열교환기(60)가 터보 차저(51)와 인터 쿨러(53) 사이에 설치됨으로써, 터보 차저(51)에서 압축된 흡입 공기가 인터 쿨러(53)에서 냉각되기 이전에 열교환기(60)에서 일차 냉각되므로 흡입 공기가 충분히 냉각되어 엔진의 출력이 향상될 뿐 아니라 연소실에 공급되는 흡입 공기가 충분히 냉각된 상태이므로 체적 효율이 커져 고마력 운전이 가능하고 연소실의 온도가 하강되어 녹스(NOx)와 같은 유해 가스의 발생이 저감되는 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링(Pre-cooling) 구조에 관한 것이다.

Description

TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링(Pre-cooling) 구조
본 고안은 흡입 공기를 압축하는 터보 차저와 흡입 공기를 냉각시키는 인터 쿨러를 동시에 채용하는 TCI 엔진에 관한 것으로서, 특히 흡입 공기를 일차 냉각시킨 후 인터 쿨러에서 최종 냉각시킨 후 엔진으로 공급하도록 구성됨으로써 체적 효율이 향상되어 고출력을 얻을 수 있는 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조에 관한 것이다.
디젤 엔진은 큰 압축비를 요구하므로, 공기의 압축비를 향상시키기 위하여 배기 가스의 압력을 이용하여 흡입 공기를 압축시키는 터보 차저(T/C)를 사용하게 된다. 또한, 흡입 공기의 온도가 높을 경우에는 압축비가 떨어지게 되므로 차량의 주행에 따른 풍량을 이용하여 흡입 공기를 냉각시키는 인터 쿨러(I/C)를 사용하기도 한다.
그런데, 터보 차저를 채용한 엔진의 경우 흡입 공기의 온도가 상승되므로 인터 쿨러도 동시에 사용하게 되는데, 이러한 엔진을 TCI 엔진이라 한다.
종래의 TCI 엔진의 흡입 공기 쿨링 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(10)의 일측에 설치되어 배기 매니폴드(14)를 통해 배출되는 배기 가스의 배압을 이용하여 흡입 공기를 압축하는 터보 차저(11)와, 상기 터보 차저(11)와 흡기 매니폴드(15) 사이를 연결하고 압축 공기가 지나는 흡기 파이프(12)와, 상기 흡기 파이프(12)의 일측에 설치되고 차량의 주행에 따른 풍량을 이용하여 흡기 파이프(12)를 지나는 압축 공기를 냉각시키는 인터 쿨러(13)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 TCI 엔진의 흡입 공기 쿨링 구조는 터보 차저(11)에서 압축된 흡입 공기를 인터 쿨러(13)가 냉각시킨 후 엔진으로 공급하도록 되어 있다.
엔진이 작동되면 배기 가스의 압력에 의해 상기 터보 차저(11)가 작동되어 흡입 공기를 압축하게 된다. 터보 차저(11)에서 압축된 공기는 배기 가스의 배기열에 의해 가열된 상태이므로 상기 흡기 파이프(12)를 통과하는 도중에 상기 인터 쿨러(13)에 의해 냉각된 후 흡기 매니폴드(15)를 통해 엔진으로 공급된다.
즉, 상기 인터 쿨러(13)가 터보 차저(11)에서 압축되면서 가열된 흡입 공기를 차량의 주행에 따른 바람을 이용하여 냉각시키게 된다. 이때, 상기 인터 쿨러(13)에 의해 냉각된 공기는 비중량이 크고 실린더에서의 압축 효율이 좋기 때문에 출력이 향상된다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 TCI 엔진의 흡입 공기 쿨링 구조는 상기 인터 쿨러(13)만을 이용한 냉각으로는 흡입 공기를 충분히 냉각시키지 못하므로 압축 효율이 떨어져 출력이 저하되는 문제점이 있다.
본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 터보 차저에서 압축되면서 가열된 공기를 인터 쿨러에서 냉각시키기 이전에 미리 일차 냉각을 시킴으로써 흡입 공기의 압축 효율이 향상되어 고출력을 얻을 수 있도록 하는 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 TCI 엔진의 흡입 공기 쿨링 구조가 개략적으로 도시된 구성도이고,
도 2는 본 고안에 의한 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조가 개략적으로 도시된 구성도이며,
도 3은 본 고안의 요부 구성인 열교환기가 상세하게 도시된 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
50 : 엔진 51 : 터보 차저
52 : 흡기 파이프 53 : 인터 쿨러
54 : 배기 매니폴드 55 : 흡기 매니폴드\
60 : 열교환기 61 : 케이스
62 : 냉각수 유입구 63 : 냉각수 배출구
본 고안은 엔진의 일측에 설치되어 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기 가스의 배압을 이용하여 흡입 공기를 압축하는 터보 차저와, 상기 터보 차저와 흡기 매니폴드 사이를 연결하고 압축 공기가 지나는 흡기 파이프와, 상기 흡기 파이프의 일측에 설치되고 차량의 주행에 따른 풍량을 이용하여 흡기 파이프를 지나는 압축 공기를 냉각시키는 인터 쿨러로 구성된 것을 특징으로 하는 TCI 엔진의 흡입 공기 쿨링 구조에 있어서, 상기 터보 차저와 인터 쿨러 사이에 라디에이터의 냉각수수를 순환시켜 흡입 공기를 일차 냉각시키는 열교환기가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 열교환기는 냉각수가 채워지고 상기 흡기 파이프가 관통되는 케이스와, 상기 케이스의 일측에 형성되고 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구와, 상기 케이스의 일측에 형성되고 냉각수가 배출되는 것을 냉각수 배출구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의한 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진의 일측에 설치되어 배기 매니폴드(54)를 통해 배출되는 배기 가스의 배압을 이용하여 흡입 공기를 압축하는 터보 차저(51)와, 상기 터보 차저(51)와 흡기 매니폴드(55) 사이를 연결하고 압축 공기가 지나는 흡기 파이프(52)와, 상기 흡기 파이프(52)의 일측에 설치되고 차량의 주행에 따른 풍량을 이용하여 흡기 파이프(52)를 지나는 압축 공기를 냉각시키는 인터 쿨러(53)와, 상기 터보 차저(51)와 인터 쿨러(53) 사이에 설치되어 라디에이터(미 도시)의 냉각수를 순환시켜 흡입 공기를 일차 냉각시키는 열교환기(60)로 구성된다.
상기 열교환기(60)는 냉각수가 채워지고 상기 흡기 파이프(52)가 관통되는 케이스(61)와, 상기 케이스(61)의 하측에 형성되고 라디에이터(미 도시)에서 냉각된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(62)와, 상기 케이스(61)의 상측에 형성되고 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(62)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조는 터보 차저(51)에서 가열된 흡입 공기를 열교환기(60)가 일차 냉각시키고 인터 쿨러(53)에서 재차 냉각시킨 후 엔진으로 공급하게 된다.
엔진이 작동되면 배기 가스의 압력에 의해 상기 터보 차저(51)가 작동되어 흡입 공기를 압축시키게 된다. 이때, 상기 흡입 공기는 배기 매니폴드(54) 및 터보 차저(51)에서 발생되는 배기열에 의해 가열된다.
따라서, 엔진으로 공급되는 흡입 공기를 냉각시키게 되는데, 이는 고온의 흡입 공기는 비중량이 작아 엔진의 출력이 떨어지기 때문이다. 상기 열교환기(60)는 라디에이터(미 도시)에서 공급된 냉각수를 이용하여 상기 터보 차저(51)에서 압축된 흡입 공기를 일차 냉각시키게 된다. 라디에이터(미 도시)에서 공급된 냉각수가 냉각수 유입구(62)를 통해 상기 케이스(61)에 공급되면, 상기 케이스(61) 내부의 흡기 파이프(52)와 냉각수 사이에서 열 교환이 일어나 흡기 파이프(52) 속의 흡입 공기가 냉각된다. 이후, 상기 열교환기(60)에서 일차 냉각된 흡입 공기를 상기 인터 쿨러(53)가 추가로 냉각시키게 되고, 냉각된 흡입 공기는 흡기 매니폴드(55)를 통해 엔진으로 공급된다.
상기 터보 차저(51)에서 배출되는 흡입 공기는 고온의 배기 가스에 의해 가열되어 상당한 온도(T1)를 보이게 되는데, 상기 열교환기(60)에서 냉각수와 열을 교환한 후 배출되는 흡입 공기는 일정 정도의 온도(T2)로 냉각된 상태가 된다. 이후, 상기 인터 쿨러(53)에서 상온 정도의 온도(T3)로 냉각되고, 흡기 매니폴드(55)를 통해 엔진으로 공급된다. 이때, 상기 T1,T2,T3사이의 관계는 물론 T1T2T3로 나타나고, T3, 즉 상온 정도로 냉각된 흡입 공기만이 엔진으로 공급된다.
상온(T3)정도로 냉각된 흡입 공기만이 엔진으로 공급되므로, 엔진에 공급된 흡입 공기의 비중량이 커져 출력이 증가하게 된다. 즉, 동일한 부피의 공기라 할 지라도 그 질량이 서로 다르고, 공기의 질량에 따라 연료의 분사량이 결정되므로 엔진의 출력이 상승하게 된다.
이와 같이, 본 고안의 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조는 터보 차저에서 압축된 흡입 공기가 인터 쿨러에서 냉각되기 이전에 열교환기에서 일차 냉각되므로 흡입 공기가 충분히 냉각되어 흡입 공기의 비중량이 커지게 되고 엔진의 출력이 향상되는 이점이 있다.
또한, 연소실에 공급되는 흡입 공기가 충분히 냉각된 상태이므로 체적 효율이 커져 고마력 운전이 가능하고 연소실의 온도가 하강되어 녹스(NOx)와 같은 유해 가스의 발생이 저감되는 다른 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 엔진의 일측에 설치되어 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기 가스의 배압을 이용하여 흡입 공기를 압축하는 터보 차저와, 상기 터보 차저와 흡기 매니폴드 사이를 연결하고 압축 공기가 지나는 흡기 파이프와, 상기 흡기 파이프의 일측에 설치되고 차량의 주행에 따른 풍량을 이용하여 흡기 파이프를 지나는 압축 공기를 냉각시키는 인터 쿨러로 구성된 것을 특징으로 하는 TCI 엔진의 흡입 공기 쿨링 구조에 있어서,
    상기 터보 차저와 인터 쿨러 사이에 라디에이터의 냉각수를 이용하여 흡입 공기를 일차 냉각시키는 열교환기가 설치된 것을 특징으로 하는 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기는 냉각수가 채워지고 상기 흡기 파이프가 관통되는 케이스와, 상기 케이스의 일측에 형성되고 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구와, 상기 케이스의 일측에 형성되고 냉각수가 배출되는 것을 냉각수 배출구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수 유입구는 상기 케이스의 하측에 형성되고, 상기 냉각수 배출구는 케이스의 상측에 형성되는 것을 특징으로 하는 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링 구조.
KR2019960047398U 1996-12-10 1996-12-10 TCI 엔진의 흡입 공기 프리 쿨링(Pre-cooling) 구조 KR19980034452U (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100482961B1 (ko) * 2001-11-20 2005-04-15 기아자동차주식회사 디젤 엔진의 공기 흡입 시스템

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