KR20170127595A - 차량용 egr쿨러장치 - Google Patents

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Abstract

엔진헤드와 엔진블록에 냉각수유로가 분리형성되어 냉각수의 공급을 각각 제어하는 가변분리 냉각시스템을 갖는 엔진에 있어서, 일측에는 유입구가 형성되고, 타측에는 유출구가 형성되며, 상기 유입구와 유출구 사이에 마련되는 가스유로가 상기 냉각수유로 내의 냉각수와 열교환하도록 마련되되, 상기 유입구는 워터펌프측에 위치되는 EGR쿨러;를 포함하는 차량용 EGR쿨러장치가 소개된다.

Description

차량용 EGR쿨러장치 {EGR COOLER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 재순환되는 배기가스를 냉각시키기 위한 EGR쿨러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진블록에 삽입되어 엔진블록과 일체형으로 형성되어 냉각수와 열교환함으로써, 배기열을 회수할 수 있는 차량용 EGR쿨러에 관한 것이다.
EGR쿨러(Exhaust Gas Recirculation Cooler)는 자동차 배기가스를 흡기 계통으로 재순환시키는 과정에서 배기가스의 온도를 낮추는 역할을 수행한다. EGR쿨러를 거쳐서 엔진의 흡기 매니폴드를 거쳐 실린더로 유입된 배기가스는 재연소를 거친다. 이에 의해서 배기가스 내부에 있던 질소산화물(NOx)이 연소되면서 최종적으로 차량 외부로 배출되는 배기가스의 유해물질 함량을 최소화할 수 있다.
이러한 EGR쿨러의 일반적인 구조를 보면, 냉각수가 흐를 수 있는 하우징과, 하우징 내부에 마련되며 냉각수 유로와 격리되는 방열핀 유닛을 포함한다. 방열핀 유닛으로 고온의 배기가스가 유동하고, 하우징 내부에 냉각수가 흐르는데, 이 과정에서 냉각수와 배기가스가 열교환하여 배기가스의 온도가 떨어지고, 냉각수의 온도는 높아진다.
그러나 가변분리 냉각시스템이 적용된 엔진의 경우에는 엔진블록측으로 냉각수가 공급되지 않는 경우에는, EGR쿨러가 냉각되지 않아 EGR가스의 높은 온도가 EGR밸브로 공급되어 다시 연소실로 공급됨으로써, EGR밸브 및 엔진의 내구문제뿐만 아니라, 배기가스 내의 질소산화물을 저감시키지 못하는 문제가 발생되었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2010-0002383 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가변분리 냉각시스템이 적용된 엔진의 경우, 연비개선을 위하여 엔진블록측으로 냉각수가 공급되지 않는 경우에도 EGR쿨러측으로는 냉각수가 공급되도록 하는 차량용 EGR쿨러장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 EGR쿨러장치는 엔진헤드와 엔진블록에 냉각수유로가 분리형성되어 냉각수의 공급을 각각 제어하는 가변분리 냉각시스템을 갖는 엔진에 있어서, 일측에는 유입구가 형성되고, 타측에는 유출구가 형성되며, 상기 유입구와 유출구 사이에 마련되는 가스유로가 상기 냉각수유로 내의 냉각수와 열교환하도록 마련되되, 상기 유출구는 워터펌프측에 위치되는 EGR쿨러;를 포함한다.
상기 가스유로는 엔진블록를 기준으로 상기 유출구측이 상기 유입구측보다 하방에 위치되도록 소정의 각도로 기울어져 결합될 수 있다.
상기 유입구의 측방에는 상방으로 연장된 니플이 마련될 수 있다.
상기 가스유로는 상기 엔진블록측에 삽입될 수 있다.
상기 EGR쿨러를 통과한 냉각수가 다시 상기 워터펌프로 공급될 수 있는 아웃렛 파이프가 마련어 냉각수가 순환될 수 있다.
상기 EGR쿨러측으로 유입되는 냉각수의 유입구는 상기 엔진헤드의 냉각수유로에 마련되어 상기 엔진블록의 냉각수 유동이 정지되더라도 상기 엔진헤드의 냉각수가 상기 EGR쿨러측으로 공급될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 EGR쿨러장치에 따르면 가변분리 냉각시스템이 적용된 엔진에 있어서, 엔진헤드측에서 엔진블록에 삽입된 EGR쿨러측으로 냉각수가 공급되도록 유로를 구성하여 엔진블록측에 냉각수 유동이 정지되더라도 엔진헤드측 냉각수를 이용하여 EGR쿨러를 항상 쿨링할 수 있는 장점이 있다.
또한, EGR쿨러의 유입구가 상기 워터펌프측에 위치되도록 구성함으로써, 워터펌프의 전단에 발생되는 빠른 유속의 냉각수 유동을 이용하여 EGR쿨러의 성능을 증대시켜 냉각효율을 증대시키고, 상기 엔진에는 상기 EGR쿨러와 열교환된 냉각수가 공급되어 빠른 웝업이 가능한 것이다.
더구나, 유출구를 상기 유입구 보다 아랫부분에 위치하도록 소정의 각도로 기울어지도록 엔진블록에 EGR쿨러를 결합함으로써, 엔진이 기울어지는 상태에서도 냉각수가 EGR쿨러측으로 충진되는 효과를 구현하며, 냉각수내에 기포가 발생되는 것을 방지한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR쿨러장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 1의 냉각수 유로를 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 EGR쿨러장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR쿨러장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3은 도 1의 냉각수 유로를 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량용 EGR쿨러장치는 엔진헤드(미도시)와 엔진블록(300)에 냉각수유로(110,310)가 분리형성되어 냉각수의 공급을 각각 제어하는 가변분리 냉각시스템을 갖는 엔진(100)에 있어서, 일측에는 유입구(510)가 형성되고, 타측에는 유출구(530)가 형성되며, 상기 유입구(510)와 유출구(530) 사이에 마련되는 가스유로(550)가 상기 냉각수유로(110,310) 내의 냉각수와 열교환하도록 마련되되, 상기 유출구(530)는 워터펌프(700)측에 위치되는 EGR쿨러(500);를 포함한다.
상기 EGR쿨러(500)측으로 유입되는 냉각수의 유입구(311)는 상기 엔진헤드의 냉각수유로(110)에 마련되어 상기 엔진블록(300)의 냉각수 유동이 정지되더라도 상기 엔진헤드 냉각수유로(110)에 냉각수 유입구(311)가 마련되어 상기 엔진헤드의 냉각수가 상기 EGR쿨러(500)측으로 공급되도록 구성된다. 특히, 상기 EGR쿨러(500)의 가스유로(550)는 상기 엔진블록(300)측에 삽입되되, 상기 냉각수유로(110) 내에 위치될 수 있다.
따라서, 연비개선을 위해 상기 엔진블록(100)의 냉각수유로(310)에 냉각수의 공급이 제한되더라도, 상기 엔진헤드의 냉각수유로(110)에 마련된 냉각수 유입구(311)에 의해 냉각수가 상기 EGR쿨러(500)측으로 공급되어 상기 EGR쿨러(500)는 계속해서 냉각수를 공급받아 EGR가스를 냉각할 수 있게 된다. 또한, 상기 EGR쿨러(500)를 통과한 냉각수가 상기 워터펌프(700)로 공급될 수 있는 아웃렛 파이프(710)가 마련되어 상기 워터펌프(700)에서 공급된 냉각수가 상기 엔진(100) 내를 통과하여 상기 EGR쿨러(500)를 지나 다시 상기 워터펌프(700)로 공급됨으로써, 상기 EGR쿨러(500) 내의 EGR의 쿨링이 가능해지고, 상기 냉각수도 순환되는 것이다.
또한, 상기 EGR쿨러(500)의 유출구(530)는 상기 워터펌프(700)측에 마련되는 것이 바람직할 것이다. 왜냐하면, 상기 워터펌프(700)의 전단은 상기 워터펌프(700)의 구동에 의해서 항상 냉각수의 흐름이 생성되기 때문이다. 특히, 상기 워터펌프(700)의 전단에는 종래의 엔진블록측 내에서 냉각수가 이동되는 것보다는 빠른 유속의 냉각수 흐름이 생성되므로, 상기 엔진블록(300) 내의 상기 EGR쿨러(500)를 통과하는 냉각수 유동의 흐름을 강화할 수 있게 된다. 따라서, 상기 EGR쿨러(500)의 성능을 개선하여 냉각효율을 증대시키고, 상기 엔진(100)에는 상기 EGR쿨러(500)와 열교환된 냉각수가 공급되어 빠른 웝업(Warm Up)이 가능한 것이다. 또한, 냉각수의 진행방향과 EGR가스의 진행방향은 서로 반대방향으로 구성되는데, 이렇게 구성되는 이유는 냉각수와 EGR가스가 만나는 범위가 계속 변경되어 냉각 효율을 높이기 위함이다.
상기 EGR쿨러(500)의 가스유로(550)는 엔진블록(300)을 기준으로 상기 유출구(530)측이 상기 유입구(510)측보다 하방에 위치되도록 소정의 각도로 기울어지도록 결합된다. 따라서, 차량의 주행 중 상기 엔진(100)이 기울어지는 상황이 발생되더라도, 상기 유입구(510)측으로 유입된 냉각수가 상기 가스유로(550)의 외측을 통과한 후 상기 유출구(530)측으로 중력에 의해 자연스럽게 이동되게 되어, 상기 EGR쿨러(500)측으로 냉각수가 충진되도록 하는데에는 전혀 제한을 받지 않도록 하는 것이다. 또한, 상기와 같이 기울어지도록 설계하고, 상기 유입구(510)의 측방에 상방으로 연장된 니플(590)을 포함하는 냉각수 유출구(313)를 마련함으로써, 상기 니플(590)을 통해 냉각수의 유동에 따른 냉각수 내에 발생된 기포를 제거할 수 있으며, 또한 상기 EGR쿨러(500)측에 냉각수 충진시 기포가 발생되는 것을 방지하여 냉각효율을 증대시키는 효과가 있게 된다. 상기 EGR쿨러(500)의 기울어지는 각도는 3도일 수 있다.
EGR가스 및 냉각수의 흐름을 설명한다. 먼저, EGR가스는 배기가스로부터 포집된 EGR가스는 상기 유입구(510)로 유입되고, 복수의 방열핀(570)이 마련된 상기 가스유로(550) 내를 이동하며 냉각수와 열교환한 후, 상기 유출구(530)로 유출되어 온도가 낮아진 상태로 다시 상기 엔진(100)으로 공급되게 된다.
냉각수는 상기 워터펌프(700)로부터 상기 엔진(100)측으로 공급되되, 상기 엔진헤드측 냉각수유로(110) 및 상기 엔진블록(300)의 냉각수유로(310)로 구분되어 공급된다. 이때, 엔진헤드측 냉각수유로(110)에는 상기 냉각수 유입구(311)가 마련되어 있으므로, 상기 냉각수 유입구(311)를 통해 냉각수가 상기 EGR쿨러(500)로 공급된 후 상기 니플(590)을 포함하는 상기 냉각수 유출구(313)를 지나 상기 아웃렛 파이프(710)를 통과하여 다시 워터펌프(700)로 공급되어 냉각수가 순환하게 되는 것이다.
따라서, 상기와 같은 차량용 EGR쿨러장치에 의하면, 가변분리 냉각시스템이 적용된 엔진(100)에 있어서, 엔진헤드측에서 엔진블록(300)에 삽입된 상기 EGR쿨러(500)측으로 냉각수가 공급되도록 유로를 구성하여 엔진블록(300)측에 냉각수 유동이 정지되더라도 엔진헤드측 냉각수를 이용하여 EGR쿨러(500)를 항상 쿨링할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 EGR쿨러(500)의 유입구(510)가 상기 워터펌프(700)측에 위치되도록 구성함으로써, 상기 워터펌프(700)의 전단에 발생되는 빠른 유속의 냉각수 유동을 이용하여 상기 EGR쿨러(500)의 성능을 증대시켜 냉각효율을 증대시키고, 상기 엔진(100)에는 상기 EGR쿨러(500)와 열교환된 냉각수가 공급되어 빠른 웝업이 가능한 것이다.
더구나, 상기 유출구(530)를 상기 유입구(510) 보다 아랫부분에 위치하도록 소정의 각도로 기울어지도록 상기 엔진블록(300)에 상기 EGR쿨러(500)를 결합함으로써, 상기 엔진(100)이 기울어지는 상태에서도 냉각수가 상기 EGR쿨러(500)측으로 충진되는 효과를 구현하며, 냉각수내에 기포가 발생되는 것을 방지한다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 엔진 110 : 냉각수유로
300 : 엔진블록 310 : 냉각수유로
311 : 냉각수 유입구 313 : 냉각수 유출구
500 : EGR쿨러 510 : 유입구
530 : 유출구 550 : 가스유로
570 : 방열핀 590 : 니플
700 : 워터펌프 710 : 아웃렛 파이프

Claims (6)

  1. 엔진헤드와 엔진블록에 냉각수유로가 분리형성되어 냉각수의 공급을 각각 제어하는 가변분리 냉각시스템을 갖는 엔진에 있어서,
    일측에는 유입구가 형성되고, 타측에는 유출구가 형성되며, 상기 유입구와 유출구 사이에 마련되는 가스유로가 상기 냉각수유로 내의 냉각수와 열교환하도록 마련되되, 상기 유출구는 워터펌프측에 위치되는 EGR쿨러;를 포함하는 차량용 EGR쿨러장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스유로는 엔진블록를 기준으로 상기 유출구측이 상기 유입구측보다 하방에 위치되도록 소정의 각도로 기울어져 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR쿨러장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입구의 측방에는 상방으로 연장된 니플이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR쿨러장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스유로는 상기 엔진블록측에 삽입되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR쿨러장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 EGR쿨러를 통과한 냉각수가 다시 상기 워터펌프로 공급될 수 있는 아웃렛 파이프가 마련어 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR쿨러장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 EGR쿨러측으로 유입되는 냉각수의 유입구는 상기 엔진헤드의 냉각수유로에 마련되어 상기 엔진블록의 냉각수 유동이 정지되더라도 상기 엔진헤드의 냉각수가 상기 EGR쿨러측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR쿨러장치.
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