KR20050035369A - Egr cooler for vehicle - Google Patents

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KR20050035369A KR1020030070941A KR20030070941A KR20050035369A KR 20050035369 A KR20050035369 A KR 20050035369A KR 1020030070941 A KR1020030070941 A KR 1020030070941A KR 20030070941 A KR20030070941 A KR 20030070941A KR 20050035369 A KR20050035369 A KR 20050035369A
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Abstract

본 발명은 EGR 쿨러의 내부파이프의 둘레방향을 따라 립을 형성하여, 배기가스의 속도변화로 인한 카본퇴적을 방지하는 동시에 표면적 증가로 냉각수와 배기가스의 열교환이 용이하게 이루어지도록 한 구조의 자동차용 EGR 쿨러에 관한 것이다.The present invention forms a lip along the circumferential direction of the inner pipe of the EGR cooler to prevent carbon deposition due to the change in the velocity of the exhaust gas, while at the same time increasing the surface area for easy heat exchange between the coolant and the exhaust gas It's about the EGR cooler.

이를 위해 본 발명은 소정 직경의 외부파이프와, 이 외부 파이프의 내부에 동심원 구조로 배열되는 다수의 내부 파이프를 포함하는 자동차용 EGR 쿨러에 있어서, 상기 내부 파이프의 내경면에서 그 둘레방향을 따라 다수의 돌출된 립을 등간격으로 형성하고, 돌출된 립과 대응하는 내부파이프의 외경면에는 요(凹)홈이 형성된 구조의 자동차용 EGR 쿨러를 제공한다.To this end, the present invention is an automotive EGR cooler comprising an outer pipe of a predetermined diameter and a plurality of inner pipes arranged concentrically inside the outer pipe, the plurality of inner pipes along the circumferential direction at the inner diameter surface of the inner pipe. Protruding ribs of the at equal intervals, and the outer diameter surface of the inner pipe corresponding to the protruding ribs to provide a vehicle EGR cooler having a concave groove formed structure.

Description

자동차용 ＥＧＲ 쿨러{EGR cooler for vehicle} EVR cooler for vehicle {EGR cooler for vehicle}

본 발명은 자동차용 EGR 쿨러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 EGR 쿨러의 내부파이프의 둘레방향을 따라 립을 형성하여, 배기가스의 속도변화로 인한 카본퇴적을 방지하는 동시에 표면적 증가로 냉각수와 배기가스의 열교환이 용이하게 이루어지도록 한 구조의 자동차용 EGR 쿨러에 관한 것이다.The present invention relates to an EGR cooler for automobiles, and more particularly, to form ribs along the circumferential direction of the inner pipe of the EGR cooler, to prevent carbon deposition due to the change in the velocity of the exhaust gas, while increasing the surface area of the cooling water and the exhaust gas. The present invention relates to an EGR cooler for automobiles having a structure in which heat exchange is easily performed.

자동차의 배출가스는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC) 등의 유해물질이 포함되어 있는 바, 연소과정에서 발생하는 상기 3원소 중 일산화탄소와 탄화수소에 대하여 질소산화물은 항상 반대의 인과관계를 가지고 있다. Vehicle exhaust gas contains harmful substances such as carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and hydrocarbons (HC), so nitrogen oxides are always opposite to carbon monoxide and hydrocarbons among the three elements generated during combustion. It has a causal relationship.

즉, 실용적인 출력범위에서 일산화탄소와 탄화수소가 가장 감소하는 시점에 질소산화물은 가장 많이 발생하는데, 이러한 질소산화물은 연료가 완전 연소할수록 즉, 엔진이 고온일수록 질소산화물의 발생량은 증가하게 된다.That is, nitrogen oxides are most generated when carbon monoxide and hydrocarbons are most decreased in the practical output range. The nitrogen oxides are increased as the fuel is completely burned, that is, the engine is hot.

따라서, 상기 질소산화물 등의 배출가스 허용량은 관계 법률로서 규제됨에 따라 배출가스를 줄이는 다양한 기술이 개발되고 있는 바, 그 중 하나가 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation, EGR)이다.Accordingly, as the allowable amount of the exhaust gas such as nitrogen oxide is regulated as a related law, various technologies for reducing the exhaust gas have been developed, and one of them is an exhaust gas recirculation (EGR).

상기 배기가스 재순환 장치는 다른 유해물질의 급증없이 질소산화물의 발생량을 줄이기 위해서는 혼합비를 이론 공연비로 유지하면서 연소실로 흡입되는 혼합기 중에 기 연소가스(EGR 가스)의 일부를 공급함으로써 신기의 양을 줄임과 동시에 연소가스의 열용량을 증가시켜 화염의 온도를 낮추는 방법으로 사용되는 장치이다.The exhaust gas recirculation apparatus reduces the amount of fresh air by supplying a part of the gaseous combustion gas (EGR gas) to the mixer sucked into the combustion chamber while maintaining the mixing ratio at the theoretical air-fuel ratio in order to reduce the generation of nitrogen oxides without a surge of other harmful substances. At the same time, it is a device used to lower the temperature of the flame by increasing the heat capacity of the combustion gas.

보다 상세하게는, 상기 배기가스 재순환장치(EGR)는 상기 배출가스중 배기가스를 흡기계로 재순환시켜 실린더내의 연소온도를 낮추어 질소산화물의 발생을 억제하는 장치로서, 배기가스중의 질소산화물(NOx)을 저감하는 수단으로 배기가스의 일부를 흡기계통에 되돌려서, 혼합기가 연소할 때 최고 온도를 낮게 하여 질소산화물(NOx)의 생성량을 적게 하는 장치를 말한다.More specifically, the exhaust gas recirculation device (EGR) is a device for suppressing the generation of nitrogen oxides by reducing the combustion temperature in the cylinder by recycling the exhaust gas in the exhaust gas to the intake machine, and NOx in the exhaust gas (NOx). It is a device that returns a part of the exhaust gas to the intake cylinder as a means of reducing) and lowers the maximum temperature when the mixer burns, thereby reducing the amount of nitrogen oxides (NOx) produced.

이러한 배기가스 재순환장치(EGR)의 구성에는 도 3에 도시된 바와 같이, 배기매니폴더(30)로부터 배출되는 배기가스의 일부가 흡기매니폴더(32)로 재순환되도록 한 EGR 파이프(34)와, 상기 EGR 파이프(34)의 소정위치에는 순환되는 배기가스의 양을 조절하는 컨트롤밸브(36)가 포함되어 있고, 특히 상기 컨트롤밸브(36)를 통하여 유입되는 배기가스를 냉각시켜 흡기매니폴드(32)로 보내주는 EGR 쿨러(100)가 포함되어 있다.As shown in FIG. 3, the exhaust gas recirculation apparatus EGR includes an EGR pipe 34 in which a part of the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 30 is recycled to the intake manifold 32. The predetermined position of the EGR pipe 34 includes a control valve 36 for adjusting the amount of exhaust gas circulated. In particular, the intake manifold 32 is cooled by cooling the exhaust gas flowing through the control valve 36. EGR cooler 100 is sent to the included.

이와 같은 배기가스 재순환장치(EGR)의 구성중에서 상기 EGR 쿨러(100)는 고온의 배기가스를 엔진 냉각수를 냉매로 하여 냉각하는 일종의 열교환기이다.In the configuration of the exhaust gas recirculation apparatus (EGR), the EGR cooler 100 is a type of heat exchanger that cools the exhaust gas having a high temperature using the engine cooling water as the refrigerant.

여기서, 종래의 EGR 쿨러 구조를 첨부한 도 2a,2b를 참조로 설명하면 다음과 같다.Here, a description will be given with reference to FIGS. 2A and 2B to which a conventional EGR cooler structure is attached.

종래의 EGR 쿨러(100)는 최외곽을 이루는 소정 직경의 외부파이프(10)와; 배기가스의 경로가 되도록 외부 파이프(10)의 내부에 동심원 구조로 배열되는 다수의 내부 파이프(12)와; 상기 외부 파이프(10)의 외경면에 일체로 부착되어 EGR 쿨러의 거치대 역할을 하는 브라켓(14)과; 상기 외부파이프(10)의 양끝단에 장착되어 내부파이프를 흐르는 유체와의 혼입을 방지하는 격막(16)과; 상기 외부 파이프(10)의 양끝단에 장착되는 플랜지(18) 등으로 구성되어 있다.The conventional EGR cooler 100 includes an outer pipe 10 having a predetermined diameter that forms the outermost portion; A plurality of inner pipes 12 arranged concentrically inside the outer pipe 10 so as to be a path of the exhaust gas; A bracket (14) integrally attached to the outer diameter surface of the outer pipe (10) and serving as a cradle for the EGR cooler; A diaphragm 16 mounted at both ends of the outer pipe 10 to prevent mixing with fluid flowing through the inner pipe; It consists of the flange 18 etc. which are attached to the both ends of the said outer pipe 10. As shown in FIG.

특히, 상기 외부파이프(10)의 외경면에는 내부와 연통되는 냉각수 유입 파이프(20)와 냉각수 배출 파이프(22)가 일체로 돌출 형성되어 있다.In particular, the coolant inlet pipe 20 and the coolant discharge pipe 22 communicating with the inside are integrally formed on the outer diameter surface of the outer pipe 10.

이때, 상기 외부파이프(10)의 내경면과 각 내부파이프(12)의 외경면 사이 공간 즉, 냉각수 순환 경로(24)를 따라 냉각수가 흐르게 되고, 상기 내부파이프(12)들의 내부에는 배기가스가 흐르게 된다.At this time, the cooling water flows along the space between the inner diameter surface of the outer pipe 10 and the outer diameter surface of each inner pipe 12, that is, the cooling water circulation path 24, and exhaust gas is introduced into the inner pipes 12. Will flow.

따라서, 상기 내부파이프(12)를 흐르는 고온의 배기가스는 상기 냉각수 순환경로(24)를 순환하는 냉각수에 의하여 냉각되어, 흡기 매니폴드(32)쪽으로 흐르게 된다.Therefore, the high temperature exhaust gas flowing through the inner pipe 12 is cooled by the cooling water circulating in the cooling water circulation path 24 and flows toward the intake manifold 32.

이와 같은 종래의 EGR 쿨러는 다음과 같은 문제점이 있었다.Such a conventional EGR cooler has the following problems.

상기 다수의 내부파이프에는 엔진의 배기매니폴드로부터 배출된 고온의 배기가스 일부가 흐르게 되는 바, 시간이 지날수록 배기가스에 포함된 카본 등이 내부파이프의 내부에 퇴적되는 현상이 발생하게 된다.Part of the high temperature exhaust gas discharged from the exhaust manifold of the engine flows in the plurality of internal pipes, and as time passes, carbon and the like contained in the exhaust gas accumulate inside the internal pipe.

이렇게 상기 내부파이프의 내부에 퇴적된 카본 등은 EGR 쿨러의 냉각성능을 떨어뜨리는 주된 원인이 되고 있다.Carbon deposited in the inner pipe is thus a major cause of lowering the cooling performance of the EGR cooler.

EGR 쿨러의 초기 냉각 성능은 배기가스를 용이하게 냉각시킬 수 있는 만족스런 성능을 보유하지만, 시간이 지날수록 상기 내부파이프에 퇴적된 카본에 의하여 냉각성능이 떨어지게 된다.The initial cooling performance of the EGR cooler has satisfactory performance for easily cooling the exhaust gas, but over time, the cooling performance is degraded by the carbon deposited in the inner pipe.

즉, 상기 외부파이프의 내경면과 내부파이프들의 외경면 사이 공간에 형성된 냉각수 순환 경로를 따라 흐르는 냉각수와 상기 내부파이프의 내부를 흐르는 고온의 배기가스가 서로 열교환이 되는 것을 상기 퇴적된 카본이 방해하는 역할을 하게 되므로, 결국 EGR 쿨러의 고유 냉각 성능이 떨어지게 되는 것이다.That is, the deposited carbon prevents the cooling water flowing along the cooling water circulation path formed in the space between the inner diameter surface of the outer pipe and the outer diameter surface of the inner pipe and the high-temperature exhaust gas flowing inside the inner pipe to exchange heat with each other. As a result, the inherent cooling performance of the EGR cooler is reduced.

이렇게 EGR 쿨러의 냉각 성능이 떨어지면, 배출가스중 유해물질의 배출량이 증가하여 배출가스 문제가 발생될 수 있다.When the cooling performance of the EGR cooler is deteriorated, the emission of harmful substances in the exhaust gas may be increased, which may cause emission gas problems.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 개발된 것으로서, EGR 쿨러의 내부파이프에 그 둘레방향을 따라 다수의 립을 등간격으로 형성해줌으로써, 배기가스의 유동속도 변화로 인한 카본 퇴적을 방지할 수 있고, 또한 립에 의한 내부파이프의 표면적 증가로 냉각수와 배기가스간의 열교환이 잘 이루어질 수 있도록 한 자동차용 EGR 쿨러를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been researched and developed to solve the above problems, by forming a plurality of ribs at equal intervals in the inner pipe of the EGR cooler along the circumferential direction, it is possible to prevent carbon deposition due to the change in the flow rate of the exhaust gas It is also an object of the present invention to provide an EGR cooler for automobiles that allows heat exchange between the cooling water and the exhaust gas to be performed well by increasing the surface area of the inner pipe by the lip.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정 직경의 외부파이프와, 이 외부 파이프의 내부에 동심원 구조로 배열되는 다수의 내부 파이프를 포함하는 자동차용 EGR 쿨러에 있어서, 상기 내부 파이프의 내경면에서 그 둘레방향을 따라 다수의 돌출된 립을 등간격으로 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 EGR 쿨러를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an automotive EGR cooler comprising an outer pipe having a predetermined diameter and a plurality of inner pipes arranged in a concentric manner inside the outer pipe. It provides an automotive EGR cooler characterized in that a plurality of protruding ribs are formed at equal intervals along the circumferential direction.

바람직한 구현예로서, 상기 돌출된 립과 대응하는 내부파이프의 외경면에는 요(凹)홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the groove is formed on the outer diameter surface of the inner pipe corresponding to the protruding lip.

여기서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 설명한다.Herein, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 EGR 쿨러를 나타내는 일부 단면 사시도이다.1 is a partial cross-sectional perspective view showing an EGR cooler for an automobile according to the present invention.

상술한 바와 같이, EGR 쿨러(100)는 소정 직경의 외부파이프(10)와; 배기가스의 경로가 되도록 상기 외부파이프(10)의 내부에 동심원 구조로 배열되는 다수의 내부파이프(12)와; 상기 외부파이프(10)의 외경면에 일체로 부착되어 EGR 쿨러의 거치대 역할을 하는 브라켓(14)과; 상기 외부파이프(10)의 양끝단에 장착되어 내부파이프(12)를 흐르는 유체와의 혼입을 방지하는 격막(16)과; 상기 외부파이프(10)의 양끝단에 장착되는 플랜지(18) 등으로 구성되어, 상기 배기매니폴더(30)와 흡기매니폴드(32)를 연결하는 EGR 파이프(34)에 장착된다.As described above, the EGR cooler 100 includes an outer pipe 10 having a predetermined diameter; A plurality of inner pipes 12 arranged concentrically inside the outer pipe 10 to be a path of the exhaust gas; A bracket 14 attached integrally to the outer diameter surface of the outer pipe 10 and serving as a cradle for the EGR cooler; A diaphragm 16 mounted at both ends of the outer pipe 10 to prevent mixing with fluid flowing through the inner pipe 12; It is composed of a flange 18 and the like attached to both ends of the outer pipe 10, it is mounted to the EGR pipe 34 connecting the exhaust manifold 30 and the intake manifold 32.

본 발명에 따른 EGR 쿨러는 내부파이프(12)에 립(26a)을 형성하여, 내부파이프(12)의 내부를 흐르는 배기가스의 속도 변화를 유도하는 동시에 냉각수와의 접촉면적을 증대시켜 냉각효율을 증대시킬 수 있도록 한 점에 주된 특징이 있다.The EGR cooler according to the present invention forms a lip 26a in the inner pipe 12 to induce a change in the velocity of the exhaust gas flowing through the inner pipe 12 and increase the contact area with the coolant to increase the cooling efficiency. The main feature is that it can be increased.

즉, 본 발명에 따르면 상기 EGR 쿨러(100)의 내부파이프(12)의 내경면에서 그 둘레방향을 따라 볼록하게 돌출된 형상의 립(26a)을 일체로 형성하고, 이 립과 대응되는 내부파이프(12)의 외경면 위치에는 오목한 요홈(26b)이 형성된다.That is, according to the present invention integrally formed a lip 26a protruding convexly along the circumferential direction from the inner diameter surface of the inner pipe 12 of the EGR cooler 100, the inner pipe corresponding to the lip In the outer diameter surface position of 12, the recessed groove 26b is formed.

따라서, 상기 내부파이프(12)의 내경이 립(26a)이 형성된 부분에서 감소하게 되고, 상기 요홈(26b) 부분에서는 냉각수와의 접촉면적이 증대된 상태가 된다.Therefore, the inner diameter of the inner pipe 12 is reduced in the portion where the lip 26a is formed, and the contact area with the cooling water is increased in the recess 26b.

본 발명에 따른 EGR 쿨러가 포함된 배기가스 재순환 장치의 작동상태를 간략히 살펴보면 다음과 같다.Briefly look at the operating state of the exhaust gas recirculation device including the EGR cooler according to the present invention.

배기가스 재순환 장치의 작동에 의거, 상기 배기메니폴드(30)로부터 분기되는 배기가스는 EGR 파이프(34)를 경유하면서 컨트롤밸브(36)에 의해 그 양이 조절된다.Based on the operation of the exhaust gas recirculation apparatus, the amount of the exhaust gas branching from the exhaust manifold 30 is controlled by the control valve 36 via the EGR pipe 34.

이어서, 상기 배기가스는 본 발명에 따른 EGR 쿨러(100)의 내부파이프(12)를 지나가게 되며, 이때 상기 외부파이프(10)의 내경면과 내부파이프(12)들의 외경면 사이 공간인 냉각수 순환 경로(24)를 따라 냉각수가 순환하게 된다.Subsequently, the exhaust gas passes through the inner pipe 12 of the EGR cooler 100 according to the present invention, wherein the coolant circulation is a space between the inner diameter surface of the outer pipe 10 and the outer diameter surface of the inner pipes 12. Cooling water is circulated along the path 24.

이때, 상기 내부파이프(12)의 외경면과 냉각수의 접촉면적이 상기 요홈(26b)에 의하여 증대된 상태가 되므로, 결국 상기 내부파이프(12)의 내부를 흐르는 고온의 배기가스에 대한 냉각이 더욱 용이하게 이루어지게 된다.At this time, since the contact area between the outer diameter surface of the inner pipe 12 and the cooling water is increased by the recess 26b, cooling of the hot exhaust gas flowing through the inner pipe 12 is further increased. It is easily done.

특히, 상기 내부파이프(12)의 내부를 흐르는 배기가스는 상기 립(26a)을 지날때마다 그 흐름속도가 증가하는 속도변화가 일어나게 되는 바, 이러한 배기가스의 속도변화로 인하여 배기가스의 포함된 카본 등이 내부파이프(12)의 내부에 퇴적되는 것이 용이하게 차단/제거된다.In particular, the exhaust gas flowing inside the inner pipe 12 causes a change in speed at which the flow rate increases each time it passes the lip 26a. It is easily blocked / removed that carbon or the like is deposited inside the inner pipe 12.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 EGR 쿨러에 의하면, EGR 쿨러의 내부파이프 내경면에 립을 형성하고, 외경면에 요홈을 형성함으로써, 배기가스의 속도 변화로 인하여 내부파이프의 내부에 카본 등이 퇴적되는 것을 방지할 수 있고, 냉각수와의 접촉면적 증대로 배기가스에 대한 냉각효율을 크게 증대시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the automotive EGR cooler according to the present invention, by forming a lip on the inner diameter surface of the inner pipe of the EGR cooler, and forming a groove on the outer diameter surface, the inside of the inner pipe due to the change in the velocity of the exhaust gas The carbon can be prevented from being deposited, and the cooling efficiency for the exhaust gas can be greatly increased by increasing the contact area with the cooling water.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 EGR 쿨러를 나타내는 일부 단면 사시도,1 is a partial cross-sectional perspective view showing an EGR cooler for an automobile according to the present invention;

도 2a,2b는 종래의 자동차용 ERG 쿨러를 나타내는 사시도 및 단면도.2A and 2B are a perspective view and a cross-sectional view showing a conventional ERG cooler for a vehicle.

도 3은 자동차용 EGR 쿨러의 설치 위치를 보여주는 개략도,3 is a schematic view showing the installation position of the EGR cooler for automobiles,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 외부파이프 12 : 내부파이프10: outer pipe 12: inner pipe

14 : 브라켓 16 : 격막14 Bracket 16: Diaphragm

18 : 플랜지 20 : 냉각수 유입 파이프18 flange 20 coolant inlet pipe

22 : 냉각수 배출 파이프 24 : 냉각수 순환 경로22: cooling water discharge pipe 24: cooling water circulation path

26a : 립(rib) 26b : 요홈26a: rib 26b: groove

30 : 배기매니폴드 32 : 흡기매니폴드30: exhaust manifold 32: intake manifold

34 : EGR 파이프 36 : 컨트롤 밸브34: EGR pipe 36: control valve

100 : EGR 쿨러100: EGR cooler

Claims (2)

소정 직경의 외부파이프와, 이 외부 파이프의 내부에 동심원 구조로 배열되는 다수의 내부 파이프를 포함하는 자동차용 EGR 쿨러에 있어서, In an automotive EGR cooler comprising an outer pipe of a predetermined diameter and a plurality of inner pipes arranged concentrically inside the outer pipe, 상기 내부 파이프의 내경면에서 그 둘레방향을 따라 다수의 돌출된 립을 등간격으로 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 EGR 쿨러를 제공한다.It provides an automotive EGR cooler, characterized in that formed in the inner diameter surface of the inner pipe by forming a plurality of protruding ribs at equal intervals. 청구항 1에 있어서, 상기 돌출된 립과 대응하는 내부파이프의 외경면에는 요(凹)홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 EGR 쿨러.The EGR cooler for an automobile according to claim 1, wherein a recess groove is formed in an outer diameter surface of the inner pipe corresponding to the protruding lip.
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