KR20040081898A

KR20040081898A - 오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러

Info

Publication number: KR20040081898A
Application number: KR1020030016485A
Authority: KR
Inventors: 서정민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-09-23
Also published as: KR100513461B1

Abstract

본 발명은 이지알 가스를 냉각하기 위한 이지알 쿨러와 엔진에서 생성되는 블로바이 가스 중에 포함된 오일을 분리하기 위한 오일 분리기를 하나의 장치로 형성하므로서, 엔진 설계상의 레이아웃을 유리하게 할 뿐만 아니라, 오일 분리기의 액화성능이 향상되도록 하기 위한 오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러에 관한 것으로,

배기가스 재순환관과 연결되는 다수의 냉각튜브가 형성된 케이스의 양측으로 냉각수가 통과되기 위한 배기가스 유출입구 및 냉각수 유출입구가 접속되어, 엔진에서 재순환되는 배기가스의 온도를 적정수준으로 유지시켜 주는 EGR 쿨러에 있어서,

상기한 케이스의 외측에 블로바이가스가 통과하는 블로바이가스 챔버가 마련되도록 하우징이 씌워지며, 상기 하우징의 블로바이가스 챔버는 길이방향으로 형성되는 격벽에 의해 차단되고, 그 격벽의 양측에 각각 블로바이가스 유입구 및 가스 출구가 형성되고, 그 하우징의 하측으로는 오일 출구가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러{EGR cooler having a oil separater}

본 발명은 오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이지알 가스를 냉각하기 위한 이지알 쿨러와 엔진에서 생성되는 블로바이 가스 중에 포함된 오일을 분리하기 위한 오일 분리기를 하나의 장치로 형성하므로서, 엔진 설계상 레이아웃을 유리하게 할 뿐만 아니라, 오일 분리기의 액화성능이 향상되도록 하기 위한 오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진은 그 연료가 경유로서 휘발성이 약하여 연소실에 점화되기 위해서는 직접분사방식을 채택하고 있다. 그런데 최초시동시 엔진은 냉각되어 있는 상태이므로 설정된 온도로 상승될 때까지는 연소되지 않은 배기가스가 그대로 대기중으로 방출되므로 탄화수소, NOx 등의 유해물질이 배출되어 대기를 오염시키게 된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 도 5에서와 같이 엔진(10)의 배기 매니폴드(11)에서 방출되는 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드(12)로 유도하기 위해 배기가스 재순환관(15)이 형성되어 있으며, 배기 매니폴드(11)에서 배출되는 배기가스의 압력에 의해 작동하는 터보차져(13)가 배기라인의 일측에 형성되어 있다. 또한 흡기 매니폴드(12)의 전방측에는 터보차져(13)에서 가압된 흡기를 냉각하기 위한 인터쿨러(14)가 형성되어 있다. 상기한 배기가스 재순환관(15)의 도중에는 전자제어장치에 의해 제어되는 배기가스 재순환밸브(16)가 형성되고, 그 후방에는 배기가스 재순환밸브(16)를 통과한 배기가스가 흡기 매니폴드(12) 측으로 유도될 수있도록 벤츄리부(17)가 형성된다.

그리고 상기한 배기가스 재순환밸브(16)의 일측에는 재순환되는 배기가스의 온도를 적정하게 유지시켜 주기 위한 EGR 쿨러(20)가 장착되어 있다. 즉 시동초기에는 엔진의 온도를 전자제어부가 감지하여 배기가스 재순환밸브를 자동으로 개방시켜 엔진의 연소실에서 불완전연소되어 배기 매니폴드로 배기되는 배기가스의 일부를 배기가스 재순환관으로 재순환되도록 하고, 재순환되는 배기가스의 온도를 적정수준으로 유지된 상태로 흡기 매니폴드로 유입되도록 하여 재연소시키도록 함으로서, 대기중으로 방출되는 탄화수소, NOx 등의 유해물질의 배출을 줄여 대기오염을 예방하도록 하였다.

상기한 종래의 EGR 쿨러(20)는 도 6과 같이 길이가 긴 원통형의 케이스(21) 양측으로 배기가스 재순환관(15)과 연결되기 위한 플랜지(22,23)가 형성되고, 상기 케이스(21)의 내부는 냉각수 통로가 되는 챔버(24)가 형성된다. 상기 케이스(21)에 형성된 챔버(24)의 일측으로는 냉각수가 유입되는 냉각수 입구(25)와 냉각수 출구(26)가 연결되어 있다. 또한 상기 챔버(24)의 내측으로는 배기가스가 통과되며 냉각수에 의해 배기가스의 온도를 낮추기 위한 다수의 냉각튜브(27)들이 가로질러 형성되어 있다. 즉, 배기가스의 입구측(28)에서 유입된 배기가스는 냉각튜브(27)들을 통과하게 되면서 냉각수의 온도에 의해 적정수준의 온도로 조절되어 출구측(29)을 통과하게 된다.

한편, 디젤 엔진이 운전되는 중에는 엔진의 폭발 행정시에 발생된 연소가스 및 미연소가스가 피스톤과 실린더 라이너 사이의 틈을 통하여 크랭크 케이스 내로새어 들어온다. 이것을 일반적으로 블로바이가스라고 하는데, 이 때문에 엔진 오일은 열이나 연소가스의 수분, 연료 등의 영향으로 엷어지거나 변질되어 슬러지가 생기게 된다. 이것을 방지하기 위하여 크랭크 케이스에 블리더라는 환기장치를 설치하여 대기 중으로 방출하고 있다.

그리고 블로바이가스 중에는 다량의 탄화수소(HC)를 포함하여 대기의 오염원인이 되는데, 이를 방지하기 위해서 블로바이가스를 강제적으로 흡기계로 도입하여 다시 연소시키는 블로바이가스 재순환장치가 설치되어 있다. 즉, 실린더블럭 측에서 생성된 블로바이가스는 실린더헤드에 마련되는 통로를 통해서 엔진 상부의 헤드커버 내부로 유도된 후 오일이 분리되도록 형성되어진다. 이렇게 헤드커버에서 분리된 오일은 오일 팬으로 귀환되며, 오일이 제거된 가스는 엔진의 연소실에서 재연소되어진다.

도 7은 종래 엔진에 적용되는 일반적인 오일 분리기(30)를 도시한 것으로서, 상기 오일 분리기(30)의 하우징(31) 일측에는 블로바이가스 유입구(32)가 형성되고, 다른 일측에는 가스 출구(33)와 오일 출구(34)가 형성된다. 또한, 상기 하우징(31) 내측에는 블로바이가스가 벽면에 부딪치는 면적이 넓게 하기 위해서 격판 등이 형성된다. 따라서 블로바이가스가 블로바이가스 유입구(32)를 통해 상기 하우징(31) 내부로 유입되면, 블로바이가스가 하우징 내부의 표면에 부딪치는 과정에서 액체성분과 기체성분이 분리되고, 분리된 액체성분의 오일은 상기 오일 출구(34)를 통해 오일 팬으로 드레인되며, 기체성분의 가스는 상기 가스 출구(33)를 통해 흡기계로 재순환되는 것이다.

그런데 상기 EGR 쿨러 및 오일분리기의 성능을 향상시키기 위해서는 그 용량을 크게 해야만 하는데 엔진 설계상의 레이아웃에 불리하게 작용되었을 뿐만 아니라, 상기 EGR 쿨러 및 오일분리기가 별개의 제품으로 제조되고, 별도의 위치에 장착되므로서 엔진주변이 복잡하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 오일 분리기는 하우징의 표면적과 그 주변온도에 의해 오일의 액화성능이 결정되므로 오일의 액화량이 한정적이어서 오일의 분리성능이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 이지알 가스를 냉각하기 위한 이지알 쿨러와 엔진에서 생성되는 블로바이 가스 중에 포함된 오일을 분리하기 위한 오일 분리기를 하나의 장치로 형성하므로서, 엔진 설계상의 레이아웃을 유리하게 할 뿐만 아니라, 오일 분리기의 액화성능이 향상되도록 하기 위한 오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

상기한 케이스의 외측에 블로바이가스가 통과하는 블로바이가스 챔버가 마련되도록 하우징이 씌워지며, 상기 하우징의 블로바이가스 챔버는 길이방향으로 형성되는 격벽에 의해 차단되고, 그 격벽의 양측에 각각 블로바이가스 유입구 및 가스출구가 형성되고, 그 하우징의 하측으로는 오일 출구가 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 오일 분리기가 부설된 EGR 쿨러의 정면도.

도 2는 본 발명에 의한 장치의 정단면도.

도 3은 본 발명에 의한 장치의 측단면도.

도 4는 본 발명에 장치의 유체 흐름을 설명하기 위한 도면.

도 5 내지 도 6은 종래의 EGR 쿨러를 설명하기 위한 도면.

도 7은 종래의 블로바이가스 오일 분리기를 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : EGR 쿨러 51 : 케이스

54 : 냉각수 챔버 55 : 냉각수 유입구

56 : 냉각수 유출구 57 : 냉각튜브

58 : 배기가스 유입구 59 : 배기가스 유출구

60 : 오일 분리기 61 : 하우징

62 : 블로바이가스 챔버 64 : 격벽

65 : 블로바이가스 유입구 66 : 가스 출구

67 : 오일 출구

이하, 본 발명에 의해 형성되는 EGR 쿨러의 구성과 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 오일 분리기가 부설된 EGR 쿨러의 정면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 장치의 정단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 장치의 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 장치의 유체 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 100은 본 발명에 의해 형성되는 오일 분리기가 부설된 EGR 쿨러를 지시하는 것으로, 설명의 편의상 EGR 쿨러 부분과 오일 분리기 부분을 나누어 각각 별도의 도면부호 50과 60으로 지시하기로 한다.

상기한 오일 분리기가 부설된 EGR 쿨러(100)는 전술한 바와 같이, EGR 가스의 온도를 조절해주기 위한 EGR 쿨러(50)와 블로바이가스 내에 포함된 액체성분의 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(60)로 양분된다.

즉, EGR 쿨러(50)는 엔진에서 재순환되는 배기가스가 통과되기 위한 다수의 냉각튜브(57)가 케이스(51)의 내부에 형성되고, 그 케이스(51)의 양측으로 상기 냉각튜브(57)로 배기가스가 통과되도록 하기 위한 배기가스 유출입구(58,59)가 형성되며, 상기 케이스(51)의 외주연측으로는 케이스(51)의 내부에 마련되는 냉각수 챔버(54)로 냉각수를 유출입시키기 위한 냉각수 유출입구(55)가 각각 형성된다. 특히, 상기 냉각튜브(57)의 양측 각 끝단은 상기 케이스(51)의 측면 플레이트(51a)에노출되도록 접속되어 배기가스와 냉각수가 별도의 루트로 흐르도록 구성된다. 또한, 상기 케이스(51)의 양측으로는 배기가스 재순환라인의 도중에 접속되기 위한 플랜지(22,23)가 각각 형성된다.

한편, 상기와 같이 형성되는 EGR 쿨러(50)의 케이스(51) 외주연 측에는 상기 케이스(51)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 하우징(61)이 씌워지는데, 상기 케이스(51)와 하우징(61)의 단면적의 차이에 의해서 각 부재의 사이에는 소정의 블로바이가스 챔버(62)가 마련된다. 이것이 본 발명에 의해서 형성되는 오일 분리기(60)가 되는 것이다. 상기 하우징(61)의 내측면과 케이스(51)의 외측면 사이에는 격벽(64)이 하나 형성된다. 그리고 이 격벽(64)을 기준으로 양측에는 각각 블로바이가스 유입구(65)와 가스 유출구(66)가 형성되어, 블로바이가스 재순환관을 흐르는 블로바이가스가 상기한 블로바이가스 챔버(62)를 통과하도록 구성되는 것이다. 그리고 상기한 하우징(61)의 하측으로는 상기 블로바이가스 챔버(62)에서 분리되는 액체성분의 오일을 오일 팬 측으로 드레인시키는 출구가 되는 오일 출구(67)가 형성된다.

따라서 상기한 EGR 쿨러(50)에 형성되는 냉각수 유입구(55) 및 냉각수 유출구(56)는 상기 오일 분리기(60)의 하우징(61)의 외주연을 관통하여 형성되게 된다.

그리고 유체가 유출입되기 위한 각각의 유출입구의 끝단은 니플이 형성되어 주변장치와 접속된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 오일 분리기가 부설된 EGR 쿨러의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기한 EGR 쿨러(50)의 냉각 튜브(57)에는 배기가스 유입구(58)를 통해서 배기가스 배기가스가 유입되고, 오일 분리기(60)의 블로바이가스 챔버(62)에는 블로바이가스 유입구(65)를 통해 블로바이가스가 유입된다. 그리고 그 사이에 마련된 냉각수 챔버(54)에는 냉각수 유입구(55)를 통해서 냉각수가 입력된다.

따라서 상기한 냉각수 챔버(54)에 입력되는 냉각수에 의해서 EGR 가스 및 블로바이가스의 온도가 냉각되어진다. 이때, EGR 쿨러(50)로 유입된 EGR 가스는 길이방향으로 흐르게 되고, 냉각수 챔버(54)로 입력된 냉각수와 오일 분리기(60)로 유입된 블로바이가스는 원주방향의 흐름을 하게 된다. 그리고 이 과정에서 블로바이가스에서 액체성분으로 분리된 오일은 상기 오일 출구(67)를 통해 오일 팬으로 귀환된다.

이상과 같이 오일 분리기(60)의 구성요소를 EGR 쿨러(50)에 일체화하게 되므로서, 엔진 주변에 장치되는 부품의 수가 줄어들게 되어 엔진 설계과정의 레이 아웃에 유리한 효과가 있게 된다.

본 발명은 상기와 같이 블로바이가스 중에 포함된 액체성분의 오일과 기체성분의 가스를 분리하기 위한 오일 분리기를 EGR 쿨러와 일체로 하고, 각각의 장치를 통과하는 유체를 냉각하기 위한 냉매를 공유하게 되므로서, 엔진 주변에 장치되는 부품의 수를 줄이게 되어 엔진 설계과정의 레이 아웃이 훨씬 유리하게 되는 커다란 장점이 있는 것이다. 또한, 오일 분리기에 냉각수를 통과시키게 되므로서 기체성분의 오일을 액화시키는 액화율이 크게 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

배기가스 재순환관과 연결되는 다수의 냉각튜브가 형성된 케이스의 양측으로 냉각수가 통과되기 위한 배기가스 유출입구 및 냉각수 유출입구가 접속되어, 엔진에서 재순환되는 배기가스의 온도를 적정수준으로 유지시켜 주는 EGR 쿨러에 있어서,

상기한 케이스(51)의 외측에 블로바이가스가 통과하는 블로바이가스 챔버(62)가 마련되도록 하우징(61)이 씌워지며, 상기 하우징(61)의 블로바이가스 챔버(62)는 길이방향으로 형성되는 격벽(64)에 의해 차단되고, 그 격벽(64)의 양측에 각각 블로바이가스 유입구(65) 및 가스 출구(66)가 형성되고, 그 하우징(61)의 하측으로는 오일 출구(67)가 형성된 것을 특징으로 하는 오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러.
제 1 항에 있어서,

상기한 케이스(51)의 측면에 접속되는 냉각수 유출입구(55,56)는 상기 하우징(61)의 외주연을 관통하여 외부로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리기가 부설된 이지알 쿨러.