KR20100008979A - Intercooler of vehicles - Google Patents

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KR20100008979A KR1020080069638A KR20080069638A KR20100008979A KR 20100008979 A KR20100008979 A KR 20100008979A KR 1020080069638 A KR1020080069638 A KR 1020080069638A KR 20080069638 A KR20080069638 A KR 20080069638A KR 20100008979 A KR20100008979 A KR 20100008979A
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Abstract

PURPOSE: An intercooler of a vehicle is provided to supply cooling air into a cylinder by promoting the heat exchange between outdoor air and indoor air by installing a guide blade at the inlet of an intercooler. CONSTITUTION: An intercooler of a vehicle comprises a guide blade(180). The guide blade is installed within an inlet side tank(130) of an intercooler. The air flowed through an inlet is direction-converted toward a tube while passing the inside of a tank. The guide blade prevents the breaking phenomenon of the flow due to the flow rate difference of the inside and outside by guiding the flow of the air. A through hole(181) is formed in the guide blade and is connected to the outside to flow the outdoor air.

Description

차량의 인터쿨러{Intercooler of vehicles}Intercooler of vehicles

본 발명은 차량의 인터쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입구를 통해 탱크의 내부로 유입된 내부 공기가 복수열의 튜브로 골고루 분배, 유동되도록 하여, 튜브와 이웃한 다른 튜브 사이로 통과하는 외부 공기와 상기 내부 공기 사이의 열교환이 촉진되도록 함으로써, 실린더의 내부로 냉각 공기를 보다 많이 공급할 수 있도록 하며, 더 나아가 엔진 출력을 향상시킬 수 있도록 한 인터쿨러에 관한 것이다.The present invention relates to an intercooler of a vehicle, and more particularly, to allow the internal air introduced into the tank through the inlet to be evenly distributed and flowed into a plurality of rows of tubes, and the outside air passing between the tube and other adjacent tubes. The present invention relates to an intercooler capable of supplying more cooling air to the interior of a cylinder by facilitating heat exchange between internal air and further improving engine output.

일반적으로 과급기(Turbo Charger)는 엔진의 출력을 향상시키기 위해 배기다기관(Exhaust Manifold)에 설치한 공기펌프로서, 과급기가 설치되지 않은 엔진은 피스톤의 하강 행정에서 발생되는 부압(negative pressure)으로 연소를 위한 충분한 혼합기를 흡입하기 어렵고 출력향상 역시 얻기가 어렵다. 따라서, 배기가스의 에너지를 이용하여 강제적으로 많은 공기량을 실린더에 공급시키는 과급기라는 공기펌프를 설치함으로써 엔진의 출력 및 회전력의 증대와 연료 소비율을 향상시킬 수 있는 것이다.In general, a turbo charger is an air pump installed in an exhaust manifold to improve the output of an engine. An engine without a supercharger is burned by a negative pressure generated in a lower stroke of a piston. It is difficult to inhale enough mixers for this purpose and to obtain a power output. Therefore, by installing an air pump called a supercharger which forcibly supplies a large amount of air to the cylinder by using the energy of the exhaust gas, it is possible to increase the output and rotational force of the engine and improve the fuel consumption rate.

그리고 이러한 과급기에는 크랭크축에서 벨트로 로터를 회전시켜 공기를 압축시키는 루트식과, 배기가스로 터빈을 회전시켜서 원심력을 이용하여 공기를 압축시키는 방식이 있는데, 후자를 터보차저(Turbo Charger) 또는 배기터빈 과급기라고 한다. 이러한 터보 차저는 1개의 축 양끝에 각도가 서로 다른 터빈과 임펠러를 설치하여 임펠러는 흡기측에 연결하고 터빈은 배기측에 연결한다. 엔진의 배기행정에서 배기가스가 배출되어 배기측 터빈이 회전하면 흡기측 임펠러도 함께 회전하므로 임펠러 중심 부근의 공기는 원심력에 의하여 외측으로 가속되어 디퓨저에 들어간다. 이 경우, 디퓨저는 공기통로의 면적이 크기 때문에 공기의 속도에너지가 압력에너지로 바뀌면서 압축되어 실린더에 공급되어 체적 효율과 배기 효율을 향상시키게 되는 것이다.The supercharger includes a route type for compressing air by rotating a rotor from a crankshaft to a belt, and a method for compressing air using a centrifugal force by rotating a turbine with exhaust gas. The latter is a turbo charger or an exhaust turbine. It is called a supercharger. These turbochargers are provided with turbines and impellers having different angles at both ends of one shaft, so that the impeller is connected to the intake side and the turbine is connected to the exhaust side. When the exhaust gas is discharged from the exhaust stroke of the engine and the exhaust turbine rotates, the intake impeller also rotates, so the air near the center of the impeller is accelerated outward by the centrifugal force and enters the diffuser. In this case, since the diffuser has a large area of the air passage, the velocity energy of the air is converted into pressure energy and compressed to be supplied to the cylinder to improve volumetric efficiency and exhaust efficiency.

한편, 상기와 같이 과급기에 의해 가압된 공기는 온도가 상승한 상태가 되는데, 이와 같이 공기의 온도가 과다하게 상승된 상태에서는 공기의 밀도가 낮아져 엔진의 출력이 향상되지 못한다. 특히, 가솔린 엔진의 경우는 온도가 상승함과 동시에 노킹이 발생하기 쉬우므로 이것을 냉각하여 공기의 온도를 낮춰야만 노킹을 방지할 수 있다.On the other hand, the air pressurized by the supercharger as described above is in a state where the temperature is increased, in this state of the air temperature is excessively increased, the density of the air is lowered, the output of the engine is not improved. In particular, in the case of gasoline engines, knocking is likely to occur at the same time as the temperature rises, and thus cooling can be prevented by lowering the temperature of the air.

또한, 디젤엔진의 경우는 공기밀도의 저하로 인한 출력감소를 막기 위하여 이것을 냉각하여 밀도를 회복시키는데, 상기와 같이 공기를 냉각하기 위한 장치를 인터쿨러(Inter Cooler)라고 하며, 과급기와 흡기다기관을 연결하고 있는 덕트 사이에 설치되어 있다.In addition, in the case of a diesel engine, in order to prevent a decrease in output due to a decrease in air density, this is cooled to recover density. An apparatus for cooling air as described above is called an inter cooler, and connects a supercharger and an intake manifold. It is installed between the ducts.

도 4는 종래 기술에 의한 인터쿨러의 각 단면에서 나타나는 열분포를 도시한 것으로서, 종래 기술에 의한 인터쿨러에서는 설계상의 문제로 인터쿨러 탱크의 압축공기 유입구 및 배출구 각이 대략 45도 내지 60도를 이루며 구성되어 있고, 냉각핀으로의 공기 흐름시 급격한 유동방향의 전환으로 인하여 역류(back flow)가 형성되어 냉각핀의 전면적에서 냉각이 이루어지지 않게 되므로 냉각효율이 감소되고 결과적으로 성능 저하를 초래한다.Figure 4 shows the heat distribution appearing in each cross-section of the conventional intercooler, in the conventional intercooler, the compressed air inlet and outlet angle of the intercooler tank is composed of approximately 45 degrees to 60 degrees due to a design problem. When the air flows to the cooling fins, a back flow is formed due to the rapid change of the flow direction, and thus cooling is not performed at the entire surface of the cooling fins.

즉, 도 4에 도시된 CFD(전산 유체 역학 ; Computational Fluid Dynamics) 해석 참고사진을 참조하면, 흡기 유동이 입구측 탱크로 유입되는 부분과 출구측 탱크에서 유출되는 부분에서 유동방향이 크게 꺾어지면서 큰 폭의 압력 손실이 발생된다는 것을 알 수 있다.That is, referring to the CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis reference photograph shown in FIG. 4, the flow direction is largely bent at the portion where the intake flow flows into the inlet tank and the outlet flow from the outlet tank. It can be seen that a pressure loss of width occurs.

또한, 유입구의 탱크 유입시 급격한 유동방향 굴절의 영향으로 유입구 측 탱크 내부에서 역방향 유동(reverse flow)이 발생된다.In addition, reverse flow occurs inside the inlet tank under the influence of rapid flow direction deflection during the inflow of the tank.

따라서, 이러한 압력 손실은 유동저항을 크게 하여 유량 감소의 원인이 된다.Therefore, such a pressure loss causes the flow resistance to increase, which causes a decrease in flow rate.

결과적으로, 상기와 같은 문제로 인하여 다수의 튜브 전체에 거쳐 그 내부로 골고루 공기가 통과하지 못하고 튜브들 사이의 공기 통로를 통과하는 과정에서 통과 단면적당 공기의 양이 감소되어 냉각효율이 저하된다.As a result, due to the above problems, the amount of air per passage cross-sectional area is reduced in the course of passing air passages between the tubes rather than evenly passing through the plurality of tubes, thereby lowering the cooling efficiency.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 유입구를 통해 탱크의 내부로 유입된 내부 공기가 복수열의 튜브 전면적으로 골고루 분배 유동되도록 하여, 튜브와 이웃한 다른 튜브 사이로 통과하는 외부 공기와 상기 내부 공기 사이의 열교환을 촉진되도록 함으로써, 냉각효율을 높일 수 있도록 하는 차량의 인터쿨러를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to allow the internal air introduced into the tank through the inlet to distribute evenly to the entire surface of the tube in multiple rows. It is to provide an intercooler of a vehicle to increase the cooling efficiency by promoting heat exchange between the outside air and the inside air passing between the different tubes.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 냉각효율이 향상된 차량의 인터쿨러는 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되는 터보차저 인터쿨러에 있어서, 상기 인터쿨러의 유입구측 탱크의 내부에 설치되고, 유입구로부터 유입되는 공기가 탱크 내부를 지나고 튜브 측으로의 방향전환 시 내측과 외측의 유속차이로 인한 유동의 박리현상을 방지할 수 있도록 공기의 흐름을 안내하는 안내블레이드가 형성될 수 있다.The intercooler of the vehicle with improved cooling efficiency according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a turbocharger intercooler in which the inlet is formed on one side and the outlet is formed on the other side, it is installed inside the tank of the inlet side of the intercooler In addition, a guide blade may be formed to guide the flow of air to prevent the separation of flow due to the flow velocity difference between the inside and the outside when the air flowing from the inlet passes through the tank and is turned to the tube side.

또한, 상기 안내블레이드의 내부는 탱크의 외부와 연통되도록 관통홀이 형성되어서, 외부 공기가 상기 관통홀을 통하여 유동할 수 있도록 형성될 수 있다.In addition, the inside of the guide blade may be formed so that the through-hole is in communication with the outside of the tank, so that the outside air can flow through the through-hole.

여기서, 상기 안내블레이드의 단면은 유선형으로 형성되고, 유입구측 탱크 내부에서 공기의 유동방향에 대응되도록 휘어지는 형상으로 형성될 수 있다.Here, the cross section of the guide blade may be formed in a streamlined shape, and bent in a shape corresponding to the flow direction of air in the inlet side tank.

이러한, 상기 유입구측 탱크의 테두리형상은 안내블레이드의 곡률에 대응되도록 형성될 수 있다.The edge shape of the inlet-side tank may be formed to correspond to the curvature of the guide blade.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 인터쿨러에 의하면, 유입구를 통해 탱크의 내부로 유입된 내부 공기가 복수열의 튜브로 골고루 분배 유동되도록 하여, 튜브와 이웃한 다른 튜브 사이로 통과하는 외부 공기가 상기 내부 공기와의 열교환을 촉진되도록 함으로써, 실린더의 내부로 냉각 공기를 보다 많이 공급할 수 있도록 하며, 더 나아가 엔진 출력을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, according to the intercooler according to the present invention, the internal air introduced into the tank through the inlet is evenly distributed and flows into a plurality of rows of tubes, so that the external air passing between the tube and other neighboring tubes is separated from the internal air. By promoting the heat exchange of the, it is possible to supply more cooling air to the interior of the cylinder, and further improve the engine output.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터쿨러의 탱크 내부를 도시한 부분 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터쿨러의 탱크 내부를 하측에서 바라보는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터쿨러가 장착된 상태를 도시한 사시도이다.1 is a partial cross-sectional view showing the inside of the tank of the intercooler according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of the inside of the tank of the intercooler according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view of the present invention 4 is a perspective view illustrating a state in which an intercooler is mounted according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 인터쿨러(100)는 일정 거리 이격되어 서로 마주보는 한 쌍의 헤더(110)(120)와, 상기 헤더(110)(120)에 각각 결합되는 탱크(130)(140)와, 상기 탱크(130)(140)의 내부 공간과 연통되도록 양단이 상기 헤더(110)(120)에 각각 결합되고 일정 간격 이격되어 공기 통로(150a)를 형성하는 다수열의 튜브(150)와, 상기 탱크(130)(140)중 어느 하나(130)에 설치 되어 공기가 유입되는 유입구(160)와, 나머지 탱크(140)에 설치되어 튜브(150)의 내부를 통해 유동된 공기를 배출하는 배출구(170)를 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 1 to 3, the intercooler 100 according to the present invention is coupled to a pair of headers 110 and 120 and the headers 110 and 120 that face each other at a predetermined distance from each other. Both ends of the tanks 130 and 140 are coupled to the headers 110 and 120 so as to communicate with the internal spaces of the tanks 130 and 140, and spaced apart at regular intervals to form an air passage 150a. A plurality of rows of tubes 150, one of the tanks 130, 140 is installed in any one of the inlet port (160) through which air is introduced, and the remaining tank 140 is installed inside the tube 150 It is configured to include an outlet 170 for discharging the air flowed through.

이때, 유입구(160)와 연통되는 탱크(130)의 내부에는 공기유동을 원활하게 할 수 있도록 안내블레이드(180)가 형성된다.At this time, the guide blade 180 is formed inside the tank 130 in communication with the inlet 160 to facilitate the air flow.

이러한 안내블레이드(180)는 전체적인 형상이 유선형으로 형성되고, 유입구(160)로부터 탱크(130)를 통과하여 유동방향이 전환될 시 원만한 곡률로 휘어지도록 형성함으로써, 원활한 방향전환이 될 수 있도록 안내하는 역할을 한다.The guide blade 180 is formed in a streamlined overall shape, and is formed to be bent at a smooth curvature when the flow direction is changed from the inlet 160 through the tank 130, thereby guiding the smooth direction change Play a role.

또한, 안내블레이드(180)의 내부가 탱크(130)의 외부와 연통되도록 안내블레이드(180)의 내부가 관통되는 관통홀(181)을 형성할 수 있다. 외부로부터 별도의 입수단(미도시)을 통하여 관통홀(181)로 외부의 차가운 공기가 유동되도록 하면, 인터쿨러(100)에서 비교적 높은 온도분포를 갖는 탱크(130)의 뜨거운 부분을 냉각하여 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다.In addition, a through hole 181 through which the inside of the guide blade 180 penetrates may be formed so that the inside of the guide blade 180 communicates with the outside of the tank 130. When the external cool air flows to the through-hole 181 through a separate inlet means (not shown) from the outside, the intercooler 100 cools the hot portion of the tank 130 having a relatively high temperature distribution to increase the temperature. It can be effectively reduced.

한편, 상기 유입구(160)와 연통되는 탱크(130)의 테두리면(131)을 상기 안내블레이드(180)의 곡률에 대응되도록 형성하면, 안내블레이드(180)를 중심으로 내측 및 외측을 지나는 공기를 튜브(150) 측으로 원활한 방향전환을 하도록 유도할 수 있다.Meanwhile, when the edge 131 of the tank 130 communicating with the inlet 160 is formed to correspond to the curvature of the guide blade 180, air passing through the inside and the outside around the guide blade 180 is formed. It can be guided to the smooth direction change to the tube 150 side.

이와 같이 구성된 냉각효율이 향상된 차량의 인터쿨러의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.The operation process of the intercooler of the vehicle having the improved cooling efficiency configured as described above is as follows.

우선, 인터쿨러(100)의 유입구(160)로 흡입되는 공기는 탱크(130)를 통과하 게 된다.First, the air sucked into the inlet 160 of the intercooler 100 passes through the tank 130.

이때, 탱크(130)를 경유하여 튜브(150) 측으로 진행하는 과정에서 유동방향의 급격한 전환으로 인하여 진행방향에 대한 내측 및 외측의 유속차이가 발생된다.At this time, due to the rapid change of the flow direction in the process of going to the tube 150 side via the tank 130, the flow rate difference between the inside and the outside in the traveling direction is generated.

즉, 내측의 느린 유속과 외측의 빠른 유속으로 인하여 발생되는 유동박리 현상은 안내블레이드(180)의 오목면(180a) 및 볼록면(180b)을 통하여 균일한 공기흐름을 유도함으로써 방지된다.That is, the flow peeling phenomenon generated due to the inner slow flow rate and the outer fast flow rate is prevented by inducing a uniform air flow through the concave surface 180a and the convex surface 180b of the guide blade 180.

이후, 다수열의 튜브(150)의 내부를 지나면서 튜브(150)들 사이의 공기 통로(150a)를 통과하는 외부 공기와 열교환되어 냉각된다. 이렇게 냉각된 내부공기는 탱크(140)의 내부 공간으로 모인 후, 배출구(170)를 통해 배출되어 파이프(미도시)를 따라 유동하여 흡기밸브의 개방 시 실린더의 내부로 유입되는 것이다.Thereafter, while passing through the interior of the plurality of rows of tubes 150, the heat exchanged with the outside air passing through the air passage (150a) between the tubes 150 is cooled. The cooled internal air is collected into the internal space of the tank 140, and then discharged through the outlet 170 and flows along the pipe (not shown) to be introduced into the cylinder when the intake valve is opened.

또한, 안내블레이드(180) 내부에 형성된 관통홀(181)을 통하여 차가운 공기가 유동되면 내부공기의 냉각 효과가 더욱 상승한다. In addition, when cold air flows through the through hole 181 formed inside the guide blade 180, the cooling effect of the internal air is further increased.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터쿨러의 탱크 내부를 도시한 부분 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view showing the inside of the tank of the intercooler according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터쿨러의 탱크 내부를 하측에서 바라보는 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of the inside of the tank of the intercooler according to an embodiment of the present invention from the bottom side.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터쿨러가 장착된 상태를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a state in which an intercooler according to an embodiment of the present invention is mounted.

도 4는 종래기술에 의한 인터쿨러의 각 단면의 열분포를 보인 CFD해석 자료사진이다.Figure 4 is a CFD analysis data photograph showing the heat distribution of each cross section of the conventional intercooler.

* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 ** Explanation of Major Parts Used in Drawings *

100 : 인터쿨러 110, 120 : 헤더100: intercooler 110, 120: header

130, 140 : 탱크 131 : 테두리면130, 140: tank 131: border surface

150 : 튜브 150a : 공기통로150: tube 150a: air passage

160 : 유입구 170 : 배출구160: inlet 170: outlet

180 : 안내블레이드 180a : 오목면180: guide blade 180a: concave surface

180b : 볼록면 181 : 관통홀180b: convex surface 181: through hole

Claims (4)

일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되는 터보차저 인터쿨러에 있어서,In the turbocharger intercooler in which the inlet is formed on one side and the outlet is formed on the other side, 유입구로부터 유입되는 공기가 탱크 내부를 지나면서 튜브 측으로의 방향전환 시 내측과 외측의 유속차이로 인한 유동의 박리현상을 방지할 수 있도록 공기의 흐름을 안내하는 안내블레이드가 상기 인터쿨러의 유입구측 탱크의 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 인터쿨러.A guide blade for guiding the flow of air to prevent the separation of flow due to the flow velocity difference between the inside and the outside when the air flowing from the inlet passes through the tank to the tube side has a guide blade of the inlet tank of the intercooler. An intercooler for a vehicle, which is provided inside. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안내블레이드는 그 내부에 형성된 관통홀을 포함하되, The guide blade includes a through hole formed therein, 상기 관통홀은 탱크의 외부와 연통되어 외부 공기가 상기 관통홀을 통하여 유동할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 인터쿨러.The through hole is in communication with the outside of the tank intercooler, characterized in that the outside air is formed to flow through the through hole. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안내블레이드의 단면은 유선형으로 형성되고, 공기의 유동방향에 대하여 오목하게 형성된 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 인터쿨러.The cross section of the guide blade is formed in a streamlined shape, the intercooler of the vehicle, characterized in that the curved surface formed concave with respect to the flow direction of the air. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유입구측 탱크의 테두리가 안내블레이드의 곡률에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 인터쿨러.And an edge of the inlet-side tank is formed to correspond to the curvature of the guide blade.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102042075A (en) * 2010-12-16 2011-05-04 浙江大学 Vehicle intercooler based on heat medium splitting technology
KR20110064381A (en) * 2009-12-08 2011-06-15 한라공조주식회사 A heat exchanger with a baffle
KR101407144B1 (en) * 2013-01-24 2014-06-13 현대중공업 주식회사 An intake device for a charge air cooler
JP2022071752A (en) * 2020-10-28 2022-05-16 トヨタ車体株式会社 Intercooler

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