KR20120130887A - 일체형 ｅｇｒ 쿨러 및 그를 구비하는 배기가스 재순환 장치 - Google Patents

일체형 ｅｇｒ 쿨러 및 그를 구비하는 배기가스 재순환 장치 Download PDF

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KR20120130887A
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박상기
이기형
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환 장치는, 엔진의 연소 결과 발생되는 배기가스의 온도를 저감시키기 위하여, 배기가스 중 상대적으로 고온을 갖는 고압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 고압 쿨러부와, 배기가스 중 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 저압 쿨러부를 구비하는 일체형의 EGR 쿨러; 고압 쿨러부 및 엔진의 일측에 장착된 흡기부를 연결시키는 고압 흡기라인과, 저압 쿨러부 및 흡기부를 연결시키는 저압 흡기라인을 구비하는 EGR 흡기라인; 및 고압 쿨러부 및 엔진의 타측에 장착된 배기부를 연결시키는 고압 배기라인과, 저압 쿨러부 및 배기부를 연결시키는 저압 배기라인을 구비하는 EGR 배기라인;을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 일체형의 EGR 쿨러에 의해서 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스를 각각 온도 저감시킬 수 있어 배기가스의 온도 저감 효율을 종래에 비해 향상시킬 수 있으며 이에 따라 질소산화물(NOx) 발생량을 감소시킬 수 있다.

Description

일체형 ＥＧＲ 쿨러 및 그를 구비하는 배기가스 재순환 장치{Integrated exhaust gas recirculation cooler and apparatus having the same}
일체형 EGR 쿨러 및 그를 구비하는 배기가스 재순환 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 재순환된 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스를 별도로 온도 저감시킴으로써 배기가스의 온도 저감 효율을 향상시킬 수 있으며 이에 따라 질소산화물(NOx) 발생량을 감소시킬 수 있는 일체형 EGR 쿨러 및 그를 구비하는 배기가스 재순환 장치가 개시된다.
차량의 배기가스 재순환 장치(또는 시스템)는 배기가스의 일부를 재순환할 때 배기가스의 온도를 낮추고 온도 저감된 배기가스를 흡기라인으로 유입함으로써 유해 배출가스인 질소산화물(NOx)를 저감시키는 장치로서 실제로 널리 사용되고 있다. 이때 유해 배출가스의 저감 효율을 향상시키기 위해 배기가스의 온도를 낮추는 것이 중요하며 따라서 배기가스를 온도 저감시키는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 쿨러의 적용이 일반화되고 있다.
종래의 배기가스 재순환 장치의 구성에 대해 개략적으로 설명하면, 종래의 배기가스 재순환 장치는, 엔진의 일측에 장착된 흡기 매니폴드 및 타측에 장착된 배기 매니폴드에 연결되어 배기가스의 재순환 경로를 형성하는 바이패스 라인과, 바이패스 라인에 개재되어 냉각수에 의해 배기가스를 소정의 온도로 온도 저감시키는 EGR 쿨러를 구비할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 엔진에서의 연소 공정에 의해 발생되는 배기가스는 배기 매니폴드, EGR 쿨러를 거쳐 다시 흡기 매니폴드로 재순환할 수 있다. 이때, EGR 쿨러에는 냉각수가 공급되어 EGR 쿨러로 유입된 배기가스를 온도 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 질소산화물(NOx) 발생량을 줄일 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 배기가스 재순환 장치의 경우, 배기가스 중 상대적으로 고온을 갖는 고압의 배기가스를 재순환시키는 구조를 갖기 때문에 이러한 배기가스를 원하는 온도까지 저하시키기가 쉽지 않으며 따라서 질소산화물 발생을 효율적으로 줄일 수 없는 단점이 있다.
이에, 고압의 배기가스에 비해 상대적으로 온도 및 압력이 낮은 저압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 별도의 EGR 쿨러를 장착하는 방법이 적용되었고 고려되고 있으나, 이러한 경우 고압의 배기가스를 위한 EGR 쿨러 및 저압의 배기가스를 위한 EGR 쿨러를 별도로 구비함으로써 전체적인 무게가 커질 뿐만 아니라 제작 비용 또한 증대되는 문제점이 있다.
따라서, 구조를 간소화할 수 있으면서도 배기가스의 온도 저감 효율을 향상시킴으로써 질소산화물(NOx)와 같은 유해 배출가스의 양을 저감시킬 수 있는 새로운 구조의 EGR 쿨러를 구비한 배기가스 재순환 장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 일체형의 EGR 쿨러에 의해서 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스를 각각 온도 저감시킬 수 있어 배기가스의 온도 저감 효율을 종래에 비해 향상시킬 수 있으며 이에 따라 질소산화물(NOx) 발생량을 감소시킬 수 있는 일체형 EGR 쿨러 및 그를 구비하는 배기가스 재순환 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 고압의 배기가스에 적용되는 고압 쿨러부 및 저압의 배기가스에 적용되는 저압 쿨러부가 일체형으로 제작됨으로써 전체적인 무게를 절감시킬 수 있으며 제작 비용을 줄일 수 있는 일체형 EGR 쿨러 및 그를 구비하는 배기가스 재순환 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환 장치는, 엔진의 연소 결과 발생되는 배기가스의 온도를 저감시키기 위하여, 상기 배기가스 중 상대적으로 고온을 갖는 고압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 고압 쿨러부와, 상기 배기가스 중 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 저압 쿨러부를 구비하는 일체형의 EGR 쿨러; 상기 고압 쿨러부 및 상기 엔진의 일측에 장착된 흡기부를 연결시키는 고압 흡기라인과, 상기 저압 쿨러부 및 상기 흡기부를 연결시키는 저압 흡기라인을 구비하는 EGR 흡기라인; 및 상기 고압 쿨러부 및 상기 엔진의 타측에 장착된 배기부를 연결시키는 고압 배기라인과, 상기 저압 쿨러부 및 상기 배기부를 연결시키는 저압 배기라인을 구비하는 EGR 배기라인;을 포함하며, 이러한 일체형의 EGR 쿨러에 의해서 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스를 각각 온도 저감시킬 수 있어 배기가스의 온도 저감 효율을 종래에 비해 향상시킬 수 있으며 이에 따라 질소산화물(NOx) 발생량을 감소시킬 수 있고, 아울러 고압의 배기가스에 적용되는 고압 쿨러부 및 저압의 배기가스에 적용되는 저압 쿨러부가 일체형으로 제작됨으로써 전체적인 무게를 절감시킬 수 있으며 제작 비용을 줄일 수 있다.
상기 EGR 배기라인과 연결되는 상기 배기부의 배기라인에는 터빈이 장착되며, 상기 배기부와 상기 터빈 사이의 상기 배기라인에는 상기 고압 배기라인이 연결되고, 상기 터빈을 지난 상기 배기라인에는 상기 저압 배기라인이 연결될 수 있다.
상기 EGR 쿨러는, 상기 고압 쿨러부 및 상기 저압 쿨러부가 내장되며, 배기가스를 온도 저감시키기 위한 냉각수가 유입되는 유입구 및 열을 흡수한 냉각수가 유출되는 유출구를 구비하는 쿨러 하우징을 더 포함하며, 상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부 및 상기 저압 쿨러부는 상호 구획되어 배치될 수 있다.
상기 고압 쿨러부는, 상기 쿨러 하우징 내측에 장착되어 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 고압 쿨링몸체; 및 핀(fin) 타입으로 상기 고압 쿨링몸체에 내장되며, 상기 배기가스의 이동 시 접촉에 의해 상기 배기가스로부터 열을 흡수하는 복수의 핀부재를 포함할 수 있다.
상기 복수의 핀부재는 상기 고압 쿨링몸체 내에서 상기 배기가스의 이동 방향을 따라 규칙적으로 배치되되 상기 배기가스와의 접촉 면적을 늘리기 위해 사선 방향 또는 지그재그(zigzag) 방향으로 배치될 수 있다.
상기 저압 쿨러부는, 상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부와 구획되도록 배치되며, 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 저압 쿨링몸체; 및 튜브 타입으로 마련되며, 상기 저압 쿨링몸체에서 상기 배기가스의 이동 방향을 따라 길게 관통 형성되되 상호 나란하게 배치되는 복수 개의 튜브부재를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환 장치에 구비되는 일체형의 EGR 쿨러는, 배기가스의 온도 저감을 위한 냉각수가 유입되는 유입구 및 열 흡수한 상기 냉각수가 유출되는 유출구를 갖는 쿨러 하우징; 상기 쿨러 하우징에 내장되며, 상기 배기가스 중 상대적으로 고온을 갖는 고압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 고압 쿨러부; 및 상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부와 구획되게 구비되며, 상기 배기가스 중 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 저압 쿨러부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 재순환된 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스를 별도로 온도 저감시킴으로써 배기가스의 온도 저감 효율을 향상시킬 수 있으며 이에 따라 질소산화물(NOx) 발생량을 감소시킬 수 있다.
여기서, 상기 고압 쿨러부는, 상기 쿨러 하우징 내측에 장착되어 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 고압 쿨링몸체; 및 핀(fin) 타입으로 상기 고압 쿨링몸체에 내장되며, 상기 배기가스의 이동 시 접촉에 의해 상기 배기가스로부터 열을 흡수하는 복수의 핀부재를 포함할 수 있다.
상기 저압 쿨러부는, 상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부와 구획되도록 배치되며, 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 저압 쿨링몸체; 및 튜브 타입으로 마련되며, 상기 저압 쿨링몸체에서 상기 배기가스의 이동 방향을 따라 길게 관통 형성되되 상호 나란하게 배치되는 복수 개의 튜브부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 일체형의 EGR 쿨러에 의해서 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스를 각각 온도 저감시킬 수 있어 배기가스의 온도 저감 효율을 종래에 비해 향상시킬 수 있으며 이에 따라 질소산화물(NOx) 발생량을 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 고압의 배기가스에 적용되는 고압 쿨러부 및 저압의 배기가스에 적용되는 저압 쿨러부가 일체형으로 제작됨으로써 전체적인 무게를 절감시킬 수 있으며 제작 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환 장치가 엔진에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 EGR 쿨러의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 EGR 쿨러를 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 단면 처리한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 EGR 쿨러를 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 단면 처리한 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환 장치가 엔진에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 EGR 쿨러의 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 EGR 쿨러를 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 단면 처리한 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 EGR 쿨러를 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 단면 처리한 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환 장치는, 엔진(110)의 연소 결과 발생되는 배기가스의 온도를 저감시키는 EGR 쿨러(150)와, EGR 쿨러(150)와 엔진(110)에 장착되는 흡기부(120)를 연결시키는 EGR 흡기라인(180)과, EGR 쿨러(150)와 엔진(110)에 장착되는 배기부(130)를 연결시키는 EGR 배기라인(190)을 포함할 수 있다.
여기서, EGR 쿨러(150)는 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스를 개별적으로 온도 저감시킴으로써 열교환 효율을 종래에 비해 향상시킬 수 있는데, 이에 대해서는 상세히 후술하기로 한다.
본 실시예의 배기가스 재순환 장치에 설명하기 전에, 엔진(110)의 개략적인 구조에 대해 설명하면, 엔진(110)에는 연소를 위한 연소 가스를 제공하기 위한 흡기부(120), 즉 흡기 매니폴드(120)와, 엔진에서의 연소 결과 발생되는 배기가스를 배출하기 위한 배기부(130), 즉 배기 매니폴드(130)가 장착된다. 엔진(110)에서의 연소 공정 결과 발생되는 배기가스는 배기 매니폴드(130)를 거쳐 배기라인(131)을 통해 배출되는데, 배기라인(131)에는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 터빈(135) 및 필터(137) 등이 장착될 수 있다.
이때, 엔진(110)으로부터 배기부(130)로 배출되는 배기가스의 온도는 대략 200 내지 300℃이며, 배기가스는 바로 배출되지 않고 EGR 쿨러(150)를 통해 온도 저감된 후 다시 흡기부(120)로 재순환된다. 흡기부(120)에서 재순환된 배기가스는 연소를 위한 가스와 혼합되는데, 이때 혼합 가스의 전체적인 온도를 낮춤으로써 연소 공정에서 발생될 수 있는 질소산화물(NOx)의 양을 저감시킬 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 종래의 경우 고온을 갖는 고압의 배기가스만을 온도 저감시키기 위한 하나의 EGR 쿨러가 마련됨으로써 배기가스 온도 저감에 의한 질소산화물의 저감 효율이 좋지 않거나, 또는 EGR 쿨러가 복수로 마련되는 경우 장치 구조가 복잡해짐으로써 전체 사이즈가 커지거나 제작 비용이 증대되는 문제점이 있었다.
그런데, 본 발명의 일 실시예의 경우, EGR 쿨러(150)가 고압의 배기가스 및 저압의 배기가스의 온도를 저감시킬 수 있으면서도 일체형으로 마련됨으로써 전술한 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
본 실시예의 배기가스 재순환 장치에 구비되는 EGR 쿨러(150)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 쿨러 하우징(151)과, 쿨러 하우징(151)에 내장되며 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스 중 상대적으로 고압의 배기가스를 온도 저감시키는 고압 쿨러부(160)와, 쿨러 하우징(151) 내에서 고압 쿨러부(160)와 구획된 공간에 배치되며 배기가스 중 상대적으로 저압의 배기가스를 온도 저감시키는 저압 쿨러부(170)를 포함한다.
먼저, 쿨러 하우징(151)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내측에 고압 쿨러부(160)와 저압 쿨러부(170)가 분리되도록 구비하며, 배기가스를 온도 저감시키기 위한 냉각수가 유입되는 유입구(153) 및 냉각수가 유출되는 유출구(155)를 구비한다.
이러한 구성에 의해서, 외부의 냉각수 공급원(미도시)으로부터 유입구(153)를 통해 쿨러 하우징(151) 내로 냉각수가 공급되면, 공급된 냉각수는 쿨러 하우징(151) 내에 마련된 이동 경로를 따라 이동하면서 고압 쿨러부(160) 및 저압 쿨러부(170)를 따라 이동하는 배기가스와 열교환하여 열을 흡수하고, 이어서 열을 흡수한 냉각수는 유출구(155)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 본 실시예의 고압 쿨러부(160)는, EGR 흡기라인(180) 중 고압 흡기라인(181)에 의해 흡기부(120)와 연결되어 온도 저감된 배기가스를 흡기부(120)로 전달한다. 또한 EGR 배기라인(190) 중 고압 배기라인(191)에 의해 배기부(130)에 연결된 배기라인(131)과 연결되어 배기부(130)로부터 고압 쿨러부(160)로 고압의 배기가스가 이동할 수 있다.
이때, 고압 배기라인(191)은 배기부(130)에 연결된 배기라인(131) 중 배기부(130)와 터빈(135) 사이의 배기라인(131a)에 연결됨으로써, 배기부(130)와 인접한 고압 배기라인(191)으로 대략 200 내지 300℃의 배기가스를 유입할 수 있다.
본 실시예의 고압 쿨러부(160)는, 상대적으로 고온을 갖는 고압의 배기가스의 온도를 저하시키기 위해 열교환이 가장 우수한 핀(fin) 타입이 적용될 수 있으며, 따라서 고온 및 고압을 갖는 배기가스의 온도를 활발한 열교환에 의해 효과적으로 저감시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 고압 쿨러부(160)가 이에 한정되는 것은 아니며, 고압의 배기가스로부터 열을 효과적으로 흡수할 수 있는 다른 열교환 방식이 적용될 수 있음은 당연하다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 고압 쿨러부(160)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 쿨러 하우징(151) 내측에 장착되며 외면으로 배기가스를 온도 저감시키기 위한 냉각수가 이동하는 고압 쿨링몸체(161)와, 고압 쿨링몸체(161)의 내부 공간에 배치되며 내부 공간에 유입된 고압의 배기가스와의 접촉에 의해 배기가스의 열을 흡수하는 복수의 핀부재(165)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 고압 쿨링몸체161)의 내부 공간을 나란하게 구획할 수 있으며, 각각의 벽에 복수의 핀부재(165)들이 길이 방향을 따라 규칙적인 형상으로 배치된다. 이때 복수의 핀부재(165)들은 고압 쿨링몸체(161)의 내측으로 유입된 고압의 배기가스와의 접촉 면적을 최대로 하기 위해서 사선 방향 또는 지그재그(zigzag) 방향을 갖도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 고압의 배기가스로부터 열 흡수를 효율적으로 할 수 있다.
부연 설명하면, 전술한 바와 같이, 쿨러 하우징(151) 내로 유입된 냉각수는 고압 쿨링몸체(161)의 외면을 따라 흐르면서 고압 쿨링몸체(161) 내로 유입된 고압의 배기가스의 온도를 저감시킨다. 이때 고압의 배기가스가 고압 쿨링몸체(161) 내에 장착된 복수의 핀부재(165)와 접촉하면서 이동하기 때문에 고압의 배기가스의 흐름 속도를 저하시킬 수 있고 이로 인해 고압의 배기가스의 온도 저감을 효율적으로 수행할 수 있다.
예를 들면, 고압 쿨러부(160)로 유입된 고압의 대기가스의 온도가 대략 200 내지 300℃를 갖는 경우 고압 쿨러부(160)로부터 배출될 때 온도는 120 내지 130℃까지 저감될 수 있다. 따라서, 배기가스의 온도가 저감됨으로써 연소 공정에서 유입되는 가스의 온도를 저하시킬 수 있으며, 이에 따라 연소 공정 중에 발생 가능한 질소산화물(NOx)의 양을 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예의 저압 쿨러부(170)는, EGR 흡기라인(180) 중 저압 흡기라인(185)에 의해 흡기부(120)와 연결되어 온도 저감된 배기가스를 흡기부(120)로 전달한다. 또한 EGR 배기라인(190) 중 저압 배기라인(195)에 의해 배기부(130)에 연결된 배기라인(131)과 연결되어 배기부(130)로부터 저압 쿨러부(170)로 저압의 배기가스가 이동할 수 있다.
이때, 저압 배기라인(195)은 배기부(130)에 연결된 배기라인(131) 중 터빈(135) 및 필터(137)를 지난 배기라인(131b)에 연결됨으로써, 저압 배기라인(195)으로 대략 100 내지 200℃의 배기가스가 유입될 수 있다.
본 실시예의 저압 쿨러부(170)는, 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스의 온도를 저하시키기 위해 튜브(tube) 타입이 적용될 수 있으며, 따라서 고압의 배기가스에 비해 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스의 온도를 저하시킬 수 있다. 이러한 저압 쿨러부(170)의 튜브 형태는 전술한 고압 쿨러부(160)의 핀 형태보다 열교환이 크지는 않지만 압력차를 최소화하여 유동 흐름을 원활하게 할 수 있기 때문에 고압의 배기가스에 비해 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스가 유입되는 저압 쿨러부(170)로서 튜브 형태가 적용되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명의 저압 쿨러부(170)가 이에 한정되는 것은 아니며, 저압의 배기가스로부터 열을 원하는 정도까지 흡수할 있다면 다른 열교환 방식이 적용될 수 있음은 당연하다.
이러한 저압 쿨러부(170)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 쿨러 하우징(151)의 내부 공간에서 고압 쿨러부(160)와 구획되도록 배치되는 저압 쿨링몸체(171)와, 저압 쿨링몸체(171)에서 배기가스의 이동 방향을 따라 길게 관통 형성되되 상호 나란하게 배치되는 복수 개의 튜브부재(175)를 구비할 수 있다.
전술한 것처럼, 쿨러 하우징(151) 내로 유입된 냉각수는 저압 쿨링몸체(171)의 외면을 따라 이동하면서 튜브부재(175)를 따라 이동하는 저압의 배기가스로부터 열을 흡수한다. 여기서, 저압 쿨링몸체(171)로 유입되는 저압의 배기가스는 전술한 고압의 배기가스에 비해 상대적으로 온도가 낮기 때문에, 고압 쿨러부(160)의 핀 타입이 아닌 튜브 타입으로 마련되어도 저압의 배기가스로부터 열을 효율적으로 흡수할 수 있다.
예를 들면, 저압 쿨러부(170)로 유입되는 저압의 배기가스는 대략 100 내지 200℃의 온도를 갖기 때문에 이를 원하는 온도, 예를 들어 130℃ 정도의 온도로 저하시키기 위해서는 전술한 고압 쿨러부(160)에 비해 열교환이 덜 발생되어도 되며, 따라서 튜브 타입의 튜브부재(175)를 통해서도 온도 저감 효과를 충분히 구현할 수 있다.
따라서, 이러한 저압 쿨러부(170)에서의 열교환에 의해 배기가스의 온도를 원하는 온도까지 저하시킴으로써 연소 공정에서 유입되는 가스의 온도를 저하시킬 수 있으며, 이에 따라 연소 공정 중에 발생 가능한 질소산화물(NOx)의 발생량을 줄일 수 있다.
한편, 이하에서는 이러한 구성을 갖는 배기가스 재순환 장치의 배기가스 재순환 과정에 대해서 개략적으로 설명하기로 한다.
먼저, 흡기부(120)로부터 엔진(110)으로 연소를 위한 가스를 공급하고 또한 연료를 공급하면 엔진(110)에서 연소가 이루어진다. 이때 연소 공정에 의해서 배기가스가 발생되는데 발생된 배기가스는 배기부(130)로 배출된다.
배출된 배기가스는 배기부(130)와 연결된 배기라인(131)을 통해 이동하는데, 이때 고온을 갖는 고압의 배기가스는 고압 배기라인(191)은 거쳐 고압 쿨러부(160)로 유입되고, 고압 쿨러부(160)에서 복수의 핀부재(165)를 거치며 냉각수와 열교환이 이루어짐으로써 원하는 온도로 저감된 후 고압 흡기라인(181)을 거쳐 흡기부(120)로 이동할 수 있다.
한편, 배출된 배기가스 중 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스는 터빈(135) 및 필터(137)를 지나 장착된 저압 배기라인(195)을 거쳐 저압 쿨러부(170)로 유입되고, 저압 쿨러부(170)에서 복수의 튜브부재(175)를 거치며 냉각수와 열교환이 이루어짐으로써 원하는 온도로 저감된 후 저압 흡기라인(185)을 거쳐 흡기부로 이동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고압 쿨러부(160)에 의해 고압의 배기가스에 대한 온도 저감을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 쿨러 하우징(151)에 장착되되 고압 쿨러부(160)와 별도로 구비되는 저압 쿨러부(170)에 의해 저압의 배기가스에 대한 온도 저감을 수행할 수 있어, 종래에 비해 열교환 작업을 신뢰성 있게 수행할 수 있으며 따라서 질소산화물(NOx) 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 고압 쿨러부(160) 및 저압 쿨러부(170)가 쿨러 하우징(151) 내에 장착되는 일체형 구조를 가짐으로써 전체적인 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제작 비용을 줄일 수 있는 장점도 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 엔진 120 : 흡기부
130 : 배기부 131 : 배기라인
150 : EGR 쿨러 151 : 쿨러 하우징
160 : 고압 쿨러부 165 : 핀부재
170 : 저압 쿨러부 175 : 튜브부재
180 : EGR 흡기라인 190 : EGR 배기라인

Claims (9)

  1. 엔진의 연소 결과 발생되는 배기가스의 온도를 저감시키기 위하여, 상기 배기가스 중 상대적으로 고온을 갖는 고압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 고압 쿨러부와, 상기 배기가스 중 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 저압 쿨러부를 구비하는 일체형의 EGR 쿨러;
    상기 고압 쿨러부 및 상기 엔진의 일측에 장착된 흡기부를 연결시키는 고압 흡기라인과, 상기 저압 쿨러부 및 상기 흡기부를 연결시키는 저압 흡기라인을 구비하는 EGR 흡기라인; 및
    상기 고압 쿨러부 및 상기 엔진의 타측에 장착된 배기부를 연결시키는 고압 배기라인과, 상기 저압 쿨러부 및 상기 배기부를 연결시키는 저압 배기라인을 구비하는 EGR 배기라인;
    을 포함하는 배기가스 재순환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 배기라인과 연결되는 상기 배기부의 배기라인에는 터빈이 장착되며,
    상기 배기부와 상기 터빈 사이의 상기 배기라인에는 상기 고압 배기라인이 연결되고, 상기 터빈을 지난 상기 배기라인에는 상기 저압 배기라인이 연결되는 배기가스 재순환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러는,
    상기 고압 쿨러부 및 상기 저압 쿨러부가 내장되며, 배기가스를 온도 저감시키기 위한 냉각수가 유입되는 유입구 및 열을 흡수한 냉각수가 유출되는 유출구를 구비하는 쿨러 하우징을 더 포함하며,
    상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부 및 상기 저압 쿨러부는 상호 구획되어 배치되는 배기가스 재순환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고압 쿨러부는,
    상기 쿨러 하우징 내측에 장착되어 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 고압 쿨링몸체; 및
    핀(fin) 타입으로 상기 고압 쿨링몸체에 내장되며, 상기 배기가스의 이동 시 접촉에 의해 상기 배기가스로부터 열을 흡수하는 복수의 핀부재를 포함하는 배기가스 재순환 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 핀부재는 상기 고압 쿨링몸체 내에서 상기 배기가스의 이동 방향을 따라 규칙적으로 배치되되 상기 배기가스와의 접촉 면적을 늘리기 위해 사선 방향 또는 지그재그(zigzag) 방향으로 배치되는 배기가스 재순환 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 저압 쿨러부는,
    상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부와 구획되도록 배치되며, 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 저압 쿨링몸체; 및
    튜브(tube) 타입으로 마련되며, 상기 저압 쿨링몸체에서 상기 배기가스의 이동 방향을 따라 길게 관통 형성되되 상호 나란하게 배치되는 복수 개의 튜브부재를 포함하는 배기가스 재순환 장치.
  7. 엔진에서 연소 공정에 의해 발생되는 배기가스의 온도를 저감시키는 배기가스 재순환 장치에 구비되는 일체형의 EGR 쿨러에 있어서,
    배기가스의 온도 저감을 위한 냉각수가 유입되는 유입구 및 열 흡수한 상기 냉각수가 유출되는 유출구를 갖는 쿨러 하우징;
    상기 쿨러 하우징에 내장되며, 상기 배기가스 중 상대적으로 고온을 갖는 고압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 고압 쿨러부; 및
    상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부와 구획되게 구비되며, 상기 배기가스 중 상대적으로 저온을 갖는 저압의 배기가스를 온도 저감시키기 위한 저압 쿨러부;
    를 포함하는 EGR 쿨러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고압 쿨러부는,
    상기 쿨러 하우징 내측에 장착되어 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 고압 쿨링몸체; 및
    핀(fin) 타입으로 상기 고압 쿨링몸체에 내장되며, 상기 배기가스의 이동 시 접촉에 의해 상기 배기가스로부터 열을 흡수하는 복수의 핀부재를 포함하는 EGR 쿨러.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 저압 쿨러부는,
    상기 쿨러 하우징 내에서 상기 고압 쿨러부와 구획되도록 배치되며, 외면으로 상기 냉각수가 흐르는 저압 쿨링몸체; 및
    튜브(tube) 타입으로 마련되며, 상기 저압 쿨링몸체에서 상기 배기가스의 이동 방향을 따라 길게 관통 형성되되 상호 나란하게 배치되는 복수 개의 튜브부재를 포함하는 EGR 쿨러.
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WO2016102798A1 (fr) 2014-12-22 2016-06-30 Renault S.A.S. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile
US9856831B2 (en) 2015-02-09 2018-01-02 Hyundai Motor Company Integrated EGR cooler

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