KR20030016889A - Cooling apparatus of intercooler - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시험용 디젤 엔진의 인터 쿨러 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intercooler cooling device of a test diesel engine.
대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있어 이것에 따라 연료의 분사량을 증가시키면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있으며, 이를 위해 배기가스의 유동에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고 이에 연동하여 블로어(압축기)를 구동하여 공기를 흡입, 압축하여 과급 하는 터보차저가 많이 사용되고 있다.When the air is charged to the engine at a pressure higher than atmospheric pressure, the engine can be charged with a large amount of exhaust even in the same engine. Therefore, the fuel output can be improved by increasing the injection amount of fuel. Many turbochargers are used to rotate a turbine using energy and drive a blower (compressor) in conjunction with it to inhale and compress air to supercharge it.
특히 디젤 엔진의 경우 배기가스 규제 및 고출력화에 대한 방편으로 터보차저를 많이 사용하고 있는데, 블로어로부터 공기를 압축하여 급송하게 되면 과급 공기가 150℃이상의 고온이 되므로 밀도 저하에 따라 체적 효율이 저하되기 때문에 압축 공기의 밀도 저하를 방지하기 위하여 인터 쿨러라는 냉각장치를 추가로 장착하여 과급 공기의 온도를 상온으로 낮추어 공급하고 있다.Especially in the case of diesel engines, turbochargers are frequently used as a means for exhaust gas regulation and high output. When compressed air is supplied from a blower, the supercharged air becomes a high temperature of 150 ° C or higher, so the volumetric efficiency decreases as the density decreases. Therefore, in order to prevent a decrease in the density of compressed air, an additional cooler called an inter cooler is additionally supplied to lower the temperature of the charge air to room temperature.
이 인터 쿨러 장치는 차량 속도에 의한 주행풍을 이용하여 냉각하는 공냉식이 주로 사용되고 있으나 개발용 엔진의 시험시에는 정지 상태에서 시험이 이루어지는 관계로 차량이 주행할 때 발생하는 차량의 주행풍을 이용할 수 없기 때문에 도 2에 도시하는 것과 같이 수냉식 냉각장치(20)에 의해 인터쿨러(21)를 냉각하는 방식이 사용되고 있다.The intercooler is mainly used for cooling by using the driving wind according to the vehicle speed.However, when the development engine is tested, the running wind of the vehicle generated when the vehicle is running can be used because the test is performed in a stationary state. As shown in Fig. 2, a method of cooling the intercooler 21 by the water-cooled cooling device 20 is used.
도시한 것과 같은 엔진 시험용의 종래의 수냉식 냉각장치(20)는 인터쿨러(21) 전방에 노즐(22)를 배치하고 펌프에서 급송되어 오는 냉각수를 조절밸브(23)를 통해 양을 조절한 후 노즐(22)에서 인터쿨러(21)로 분사하게 되며, 노즐(22)에서의 냉각수 분사 시기는 인터 쿨러 출구 온도 센서(24)에서 검출되는 과급 공기 온도에 의해 엔진 시험자가 조절밸브(23)를 원격 조작하여 밸브의 개도량을 조절하므로써 과급공기온을 설정 온도로 조정하게 되는 것이다.In the conventional water-cooled cooling device 20 for testing an engine as illustrated, the nozzle 22 is disposed in front of the intercooler 21, and the amount of cooling water supplied from the pump is adjusted through the control valve 23. 22) to the intercooler 21, and the coolant injection timing at the nozzle 22 is controlled by the engine tester remotely controlling the control valve 23 by the boost air temperature detected by the inter cooler outlet temperature sensor 24 By adjusting the opening amount of the valve, the charge air temperature is adjusted to the set temperature.
그러나 상기한 종래의 시험용 디젤 엔진의 인터 쿨러 냉각장치에 의하면 다음과 같은 문제점이 지적되고 있다.However, the following problems are pointed out by the conventional intercooler cooling device of the test diesel engine.
첫째, 인터 쿨러(21)의 냉각을 위해 공급되는 냉각수량은 엔진 및 그 운전조건(회전수, 부하)에 따라 다르나 전부하 최고 속도시 대형 디젤의 경우 약 100ℓ/mim(0.5드럼/mim)정도의 많은 수량이 필요하므로 냉각수량과 대비하여 냉각 효율이 낮다.First, the amount of cooling water supplied for cooling the inter cooler 21 varies depending on the engine and its operating conditions (speed, load), but about 100 l / mim (0.5 drum / mim) for large diesel at full load maximum speed. Since a large quantity of water is required, the cooling efficiency is low compared to the amount of cooling water.
둘째, 인터 쿨러 냉각핀에 분사 공급되는 냉각수의 온도는 동절기와 하절기에 따라 약 30℃이상의 온도차가 발생하고 있는데 반하여 그 냉각수량의 조정 방식이 수동에 의존하고 있어 운전조건이 바뀔 때 마다 정상 조건에 이르는 시간이 오래 걸리고, 온도 변화의 폭이 10℃ 정도에 달할 만큼 매우 커서 운전조건에 따른 냉각수량 조정의 응답성이 떨어진다는 문제가 있다.Second, the temperature difference of the coolant sprayed to the intercooler cooling fin is more than 30 ℃ depending on the winter season and the summer season.However, the adjustment method of the coolant amount depends on the manual. It takes a long time to reach, and the change in the amount of cooling water according to the operating conditions is so large that the width of the temperature change is about 10 ° C., there is a problem.
셋째, 보통 시험용 엔진의 내구성을 시험하기 위해서 수개월 동안 엔진을 가동하게 되는데 이 시간동안 엄청난 량의 냉각수에 지속적으로 노출되는 인터 쿨러가 부식을 가져와 시험 대상 엔진의 연소실로의 냉각수 유입에 따른 엔진 손상을 유발하게 되는 경우가 나타나고 있다.Third, the engine is usually operated for several months to test the durability of the test engine. During this time, the intercooler continuously exposed to a large amount of coolant causes corrosion and damage of the engine due to the inflow of coolant into the combustion chamber of the engine under test. It is happening.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 적은 량의 냉각수를 사용하여 효율좋게 시험용 디젤 엔진의 인터쿨러를 냉각할 수 있는 수단을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above problems, and its object is to provide a means for efficiently cooling the intercooler of a test diesel engine using a small amount of coolant.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 흡입공기를 과급하는 터보차저와, 그 터보차저로 부터 과급되는 공기를 냉각하는 인터쿨러를 구비한 시험용 디젤 엔진의 인터 쿨러를 냉각하기 위한 장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for cooling an intercooler of a test diesel engine having a turbocharger for charging intake air and an intercooler for cooling the air charged from the turbocharger.
압축공기 급송을 안내하는 압축공기 공급관로와;A compressed air supply line for guiding compressed air supply;
그 압축공기 공급관로의 선단측에 형성되는 좁은 목부로 형성되어 유속을 증가시키는 벤츄리부와;A venturi portion formed by a narrow neck portion formed on the tip side of the compressed air supply pipe to increase the flow velocity;
그 벤츄리부의 단부에 형성되어 상기 인터 쿨러를 향해 공기속에 안개상으로 무화된 냉각수를 분사하는 분사노즐과;A spray nozzle which is formed at an end of the venturi portion and sprays the mist of atomized coolant into the air toward the inter cooler;
상기 벤츄리부에 일단이 접속되어 벤츄리부를 통과하는 공기 유속에 의해 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관로; 를 포함하여 구성되어 있다.A cooling water supply pipe having one end connected to the venturi part and supplying cooling water by an air flow rate passing through the venturi part; It is configured to include.
도 1은 본 발명에 의한 시험용 디젤 엔진의 인터 쿨러 냉각 장치를 나타내는 도면1 is a view showing an inter cooler cooling device of a test diesel engine according to the present invention.
도 2는 종래기술2 is a prior art
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
1 : 실린더 블록 2 : 배기매니폴드 및 터보차저1 cylinder block 2 exhaust manifold and turbocharger
3 : 흡기매니폴드 4 : 인터 쿨러3: intake manifold 4: inter cooler
5 : 분사 노즐 6 : 벤츄리부5: injection nozzle 6: venturi part
7 : 압축공기 공급관로 8 : 냉각수 공급관로7: compressed air supply line 8: cooling water supply line
9 : 냉각수 탱크 10 : 솔레노이드 밸브9: coolant tank 10: solenoid valve
11 : 필터 12 : 인터쿨러 출구 라인11: filter 12: intercooler outlet line
13 : 인터쿨러 출구 온도 센서 14 : 전자제어장치13 intercooler outlet temperature sensor 14 electronic control device
15 : 공기압축기15: air compressor
이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 시험용 디젤 엔진의 인터 쿨러 냉각 장치를 나타내는 도면으로 도면중 부호 1은 시험을 위한 디젤 엔진의 실린더 블록이고, 실린더 블록(1)의 양측에는 각긱 배기매니폴드 및 터보차저(2)와 흡기매니폴드(3)가 도시되어 있다.1 is a view showing an inter cooler cooling apparatus for a test diesel engine according to the present invention, in which 1 is a cylinder block of a diesel engine for testing, and on both sides of the cylinder block 1, each exhaust exhaust manifold and turbocharger ( 2) and the intake manifold 3 are shown.
터보차저(2)에서 과급된 공기는 인터 쿨러(4)로 들어가 냉각된 후 흡기매니폴드(3)로 들어가게 된다.The supercharged air in the turbocharger 2 enters the inter cooler 4, cools and enters the intake manifold 3.
시험 대상인 디젤 엔진의 인터 쿨러(4)를 냉각하기 위하여 인터 쿨러(4)의 전방에는 1개 이상의 분사노즐(5)이 배치되고, 그 분사노즐(5)은 좁은 목부위로 형성되는 벤츄리부(6)의 선단에 형성되고, 벤츄리부(6)는 압축공기를 공급하는 압축공기공급관로(7)에 접속되어 있다.In order to cool the intercooler 4 of the diesel engine under test, one or more injection nozzles 5 are disposed in front of the inter cooler 4, and the injection nozzles 5 are venturi parts formed of narrow neck portions ( It is formed at the tip of 6), and the venturi part 6 is connected to the compressed air supply line 7 for supplying compressed air.
그리고 벤츄리부(6)에는 냉각수 공급관로(8)의 일단이 T자형을 이루도록 접속되고, 냉각수공급관로(8)의 타단은 냉각수 탱크(9)측에 접속되어 있으며, 냉각수의 공급이 벤츄리부(6)의 부압에 의존하거나 또는 강제로 압송하기 위한 별도의 펌프 장치를 구비할 수도 있다.One end of the cooling water supply line 8 is connected to the venturi part 6 so as to form a T-shape, and the other end of the cooling water supply line 8 is connected to the cooling water tank 9 side. It may be provided with a separate pump device for relying on or under pressure of 6).
또 냉각수공급관로(8)의 도중에는 그의 개도량에 의해 냉각수의 흐름량을 조절하는 솔레노이드 밸브(10)와 냉각수중에 포함된 이물질을 여과하는 필터(11)가 마련되어 있다.In the middle of the cooling water supply line 8, a solenoid valve 10 for adjusting the flow rate of the cooling water by the opening amount thereof and a filter 11 for filtering foreign matter contained in the cooling water are provided.
상기 솔레노이드 밸브(10)의 개폐는 인터쿨러출구라인(12)에 과급공기 온도를 검출하기 위해 설치된 인터 쿨러 출구 온도센서(13)로 부터 검출된 온도 정보를 받은 전체제어장치(14)의 제어에 의해 작동한다.The opening and closing of the solenoid valve 10 is controlled by the overall controller 14 receiving the temperature information detected from the intercooler outlet temperature sensor 13 installed in the intercooler outlet line 12 to detect the charge air temperature. Works.
이와같은 본 발명은 인터쿨러(4)의 출구라인(12)을 흐르는 과급공기의 온도가 인터쿨러 출구온도센서(13)에 의해 검출되어 전자제어장치(14)에 보내지면 전자제어장치(14)는 설정된 온도치와 비교하여 과급공기의 온도가 높으면 인터쿨러(4)의 냉각을 위하여 공기 압축기(15)를 구동하고 동시에 솔레노이드 밸브(10)를 개방한다.In the present invention as described above, when the temperature of the charge air flowing through the outlet line 12 of the intercooler 4 is detected by the intercooler outlet temperature sensor 13 and sent to the electronic controller 14, the electronic controller 14 is set. If the temperature of the charge air is higher than the temperature value, the air compressor 15 is driven to cool the intercooler 4 and the solenoid valve 10 is opened at the same time.
이때 압축기 구동 및 밸브 개방 시간은 온도차 계산 결과에 따라 제어하게 된다.At this time, the compressor driving time and the valve opening time are controlled according to the temperature difference calculation result.
공기압축기(15)가 구동되면 압축공기가 압축공기 공급관로(7)를 통해 벤츄리부(6)로 보내지게 되며, 갑자기 좁아지는 벤츄리부(6)를 통해 크게 증가된 공기유속에 의한 부압에 의해 냉각수탱크(9)로부터 냉각수공급관로(8)를 따라 벤츄리부(6)로 냉각수가 흡입되어지게 된다.When the air compressor 15 is driven, the compressed air is sent to the venturi part 6 through the compressed air supply line 7, and is caused by the negative pressure due to the greatly increased air flow rate through the venturi part 6 which is suddenly narrowed. Cooling water is sucked from the cooling water tank 9 into the venturi part 6 along the cooling water supply line 8.
이때 벤츄리부(6)로 흡입되는 냉각수가 고속의 공기속에 무화되어지게 되어 마치 안개와 같은 상태가 되며, 이 안개 상태의 냉각수가 분사노즐(5)을 통해 인터 쿨러(4) 표면에 분사되어 증발하면서 인터쿨러(4)로부터 열을 빼앗아 과급공기를 냉각하게 되는 것이다.At this time, the cooling water sucked into the venturi part 6 becomes atomized in the high-speed air and becomes like a mist. The cooling water in the mist state is sprayed on the surface of the inter cooler 4 through the spray nozzle 5 and evaporated. While taking the heat from the intercooler (4) is to cool the charge air.
이와같이하면 냉각수가 공기속에 무화되어 벤츄리부 선단의 분사노즐(5)을 통해 인터쿨러(4)에 분사되기 때문에 무화된 냉각수의 표면적이 커지고 이를 통해 인터쿨러(4)로부터 전도되는 열량이 커지게 되므로써 작은 량의 냉각수로 큰 냉각 효과를 얻게 되는 것이다.In this way, since the coolant is atomized in the air and is injected into the intercooler 4 through the injection nozzle 5 at the tip of the venturi part, the surface area of the atomized coolant is increased and thus the amount of heat conducted from the intercooler 4 is increased. The cooling water of will get a big cooling effect.
또한 분사노즐(5)과 벤츄리부(6)는 압축공기공급관로(7)로부터 복수개가 분기 접속하여 인터쿨러(4)의 전체 방열 면적을 효율적으로 카바할 수 있도록 구성할 수 있으며, 이는 본 발명의 범주에 속하는 것임은 명백하다.In addition, the injection nozzle 5 and the venturi portion 6 may be configured to efficiently cover the entire heat dissipation area of the intercooler 4 by connecting a plurality of branches from the compressed air supply line 7. It is obvious that they belong to the category.
이상과 같은 본 발명은 벤츄리부를 통과하는 압축공기속에 냉각수를 무화시켜 안개상으로 만든후 인터 쿨러에 분사하여 냉각하게 되므로써 무화된 액체의 증발열을 이용하게 되어 인터 쿨러의 냉각 효율이 증대되고 적은량의 냉각수 사용으로 인터쿨러의 냉각이 가능하여 냉각수 탱크의 용량이 작아지고 전체 공간 확보가 용이하며, 인터 쿨러가 부식되는 기간이 크게 길어지게 되므로써 시험 대상 엔진의손상을 방지할 수 있고 시험 기간의 단축이 가능한 효과가 있다.The present invention as described above is made by atomizing the cooling water in the compressed air passing through the venturi part to make the mist form and then sprayed to the inter cooler to cool by using the evaporation heat of the atomized liquid to increase the cooling efficiency of the inter cooler and a small amount of cooling water By using it, the intercooler can be cooled, so that the capacity of the coolant tank is small and the total space can be easily secured. The period during which the intercooler is corroded is greatly increased, preventing damage to the engine under test and shortening the test period. There is.
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