KR20180109195A - 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진 - Google Patents

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KR20180109195A
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최원록
류시혁
강승재
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진은 실린더헤드에 장착되고, 일측으로는 흡기를 전달받고, 상기 실린더 헤드의 연소실로 전달하며, 타측으로는 상기 실린더 헤드로부터 고압이지알가스를 공급받는 흡기 매니폴드, 및 상기 흡기 매니폴드의 일면에 배치되고, 상기 흡기 매니폴드로 전달된 고압이지알가스를 상기 흡기 매니폴드에 형성된 연결홀을 통해서 고압이지알가스를 공급받으며, 상기 흡기 매니폴드에 형성된 분배홀 안으로 고압이지알가스를 공급하는 고압 이지알 쿨러를 포함할 수 있다.

Description

알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진{ENGINE HAVING ALUMINUM EGR COOLER}
본 발명은 연소시 발생하는 질소산화물을 줄일 수 있도록 배기라인에서 흡기라인으로 배기가스를 재순환시키고 재순환 배기가스를 냉각시키는 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 배출가스는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC) 등의 유해물질이 포함되어 있고, 연소과정에서 발생하는 상기 3원소 중 일산화탄소와 탄화수소에 대하여 질소산화물은 반대의 인과관계를 갖는다.
즉, 실용적인 출력범위에서 일산화탄소와 탄화수소가 감소하는 시점에 질소산화물은 많이 발생하고, 이러한 질소산화물은 연료가 완전 연소하고, 엔진이 고온일수록 질소산화물의 발생량은 증가한다.
따라서, 상기 질소산화물 등의 배출가스 허용량은 관계 법률로서 규제됨에 따라 배출가스를 줄이는 다양한 기술이 개발되고 있고, 그 중 하나가 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation, EGR)이다.
상기 배기가스 재순환장치(EGR)는 다른 유해물질의 급증 없이 질소산화물의 발생량을 줄이기 위해서 혼합비를 이론 공연비로 유지하고, 연소실로 흡입되는 혼합기 중에 연소가스(EGR 가스)의 일부를 공급하여 신기의 양을 줄이고, 연소가스의 화염의 온도를 낮춘다.
이러한 배기가스 재순환장치의 구성에는 배기매니폴더로부터 배출되는 배기가스의 일부가 흡기매니폴더로 재순환되도록 한 EGR 파이프와, 상기 EGR 파이프의 소정위치에는 순환되는 배기가스의 양을 조절하는 컨트롤밸브가 포함되어 있고, 특히 상기 컨트롤밸브를 통하여 유입되는 배기가스를 냉각시켜 흡기 매니폴드로 보내주는 EGR 쿨러가 포함되어 있다.
한편, 이지알 쿨러와 이지알파이프의 연결구조에 의해서 레이아웃이 복잡하고, 중량이 증가할 수 있으며, 이지알가스 순환라인이 길어져 응답성이 저하될 수 있다. 따라서, 레이아웃을 심플하게 하고, 중량을 줄이며, 응답성을 향상시킬 수 있는 구조에 대한 연구가 진행되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국 공개특허 10-2009-0103405
본 발명의 목적은 흡기 매니폴드에 이지알 쿨러를 설치하여 레이아웃을 심플하게 하고, 중량을 줄일 수 있으며, 응답성을 향상시킬 수 있는 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진은 일측으로 흡기를 전달받고, 타측으로 고압이지알가스를 공급받으며, 공급된 고압이지알가스를 고압 이지알 쿨러로 전달하고, 상기 고압 이지알 쿨러에서 냉각된 고압이지알가스를 상기 흡기와 혼합하여 연소실로 분배하는 흡기 매니폴드를 포함할 수 있다.
상기 흡기 매니폴드에 장착되고, 상기 흡기 매니폴드에서 상기 고압 이지알 쿨러로 전달되는 고압이지알가스를 제어하는 고압 이지알 밸브를 포함할 수 있다.
상기 흡기 매니폴드에는 상기 고압 이지알 밸브의 일부가 삽입되는 밸브홀이 일체로 형성되고, 상기 흡기 매니폴드에는 상기 고압 이지알 쿨러와 연결되는 연결홀이 일체로 형성될 수 있다.
상기 흡기 매니폴드에는 상기 고압 이지알 쿨러에서 배출되는 고압이지알가스를 공급받는 분배홀이 일체로 형성될 수 있다.
상기 분배홀에 삽입되고, 고압이지알가스를 흡기에 혼합시키는 분배 파이프를 포함할 수 있다.
상기 분배 파이프에서 상기 흡기 매니폴드로 삽입된 선단부에는 신기가 흐르는 방향으로 개방된 개방부가 형성될 수 있다.
상기 고압 이지알 쿨러는 알루미늄 재질로 만들어진 핀과 튜브를 포함할 수 있다.
상기 고압 이지알 쿨러와 상기 고압 이지알 밸브에는 냉각수가 들어가고 나오는 냉각수 입출구 파이프가 연결될 수 있다.
상기 흡기 매니폴드의 신기에는 저압이지알가스가 혼합될 수 있다.
상기 흡기 매니폴드의 신기가 유입되는 입구측에는 흡기를 제어할 수 있다.
상기 고압 이지알 쿨러는 상기 흡기 매니폴드의 상부 한 쪽에 배치될 수 있다.
상기 고압 이지알 밸브는 상기 흡기 매니폴드의 상부 다른 쪽에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진은 실린더헤드에 장착되고, 일측으로는 흡기를 전달받고, 상기 실린더 헤드의 연소실로 전달하며, 타측으로는 상기 실린더 헤드로부터 고압이지알가스를 공급받는 흡기 매니폴드, 및 상기 흡기 매니폴드의 일면에 배치되고, 상기 흡기 매니폴드로 전달된 고압이지알가스를 상기 흡기 매니폴드에 형성된 연결홀을 통해서 고압이지알가스를 공급받으며, 상기 흡기 매니폴드에 형성된 분배홀 안으로 고압이지알가스를 공급하는 고압 이지알 쿨러를 포함할 수 있다.
상기 분배홀에 삽입되고, 고압이지알가스를 흡기에 혼합시키는 분배 파이프를 포함할 수 있다.
상기 분배 파이프에서 상기 흡기 매니폴드로 삽입된 선단부에는 신기가 흐르는 방향으로 개방된 개방부가 형성될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 이지알 쿨러를 흡기 매니폴드 위에 장착하고, 이지알 쿨러는 흡기 매니폴드를 통해서 이지알가스를 공급받아, 레이아웃을 간단하게 하고, 중량을 줄일 수 있으며, 응답성도 함께 향상시킬 수 있다.
즉, 고압 이지알 밸브 및 고압 이지알 쿨러가 흡기 매니폴드에 직접 장착되고, 흡기 매니폴드가 실린더 헤드로부터 고압이지알가스를 직접 전달받으며, 냉각된 고압이지알가스가 바로 흡기 매니폴드로 분배됨으로써, 고압이지알가스를 전달하는 이지알파이프를 삭제 또는 최소화할 수 있으며, 이지알가스의 제어 응답성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 중량과 생상비용을 감소시키고, 생상성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡기 매니폴드와 분배 파이프의 구조를 보여주는 일부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡기 매니폴드에 장착되는 분배 파이프의 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진의 일부 사시도이다.
도 1을 참조하면, 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진은 주요 구성요소들로써 흡기 제어밸브(170), 분배홀(160), 냉각수 입출구 파이프(110), 흡기 매니폴드(130), 고압 이지알 쿨러(150), 고압 이지알 바이패스 밸브(140), 흡기 매니폴드(130), 고압 이지알 밸브(120), 밸브홀(100), 및 연결홀(180)을 포함한다.
상기 흡기 매니폴드(130)는 흡기라인을 통해서 신기와 저압이지알가스가 혼합된 흡기를 공급받고, 실린더 헤드(도 2의 210)를 통해서 각 연소실들로 흡기를 분배한다.
아울러, 상기 흡기 매니폴드(130)는 실린더 헤드(210)를 통해서 배기라인으로부터 고압이지알가스를 공급받으며, 상기 고압 이지알 쿨러(150)로 전달한다.
상기 고압 이지알 쿨러(150)는 상기 흡기 매니폴드(130)의 상부에 장착되고, 상기 흡기 매니폴드(130)를 통해서 고압이지알가스를 공급받고, 이를 냉각시키며, 냉각된 고압이지알가스를 상기 흡기 매니폴드(130)로 전달한다.
아울러, 상기 고압 이지알 쿨러(150)에는 연결홀(180)에서 상기 분배홀(160)을 직접 연결하여 고압이지알가스를 바이패스시키는 고압 이지알 바이패스 밸브(140)가 장착된다.
상기 흡기 매니폴드(130)에는 상기 실린더 헤드(210)를 통해서 공급되는 고압이지알가스를 제어하기 위해서 고압 이지알 밸브(120)가 장착된다. 상기 고압 이지알 밸브(120)는 상기 흡기 매니폴드(130)에 형성된 밸브홀(100)을 통해서 상기 흡기 매니폴드(130)에 장착된다. 여기서, 상기 고압 이지알 밸브(120)는 냉각수에 의해서 냉각되도록 냉각수 입출구 파이프(110)와 연결된다.
아울러, 상기 밸브홀(100)과 설정된 거리를 두고, 상기 흡기 매니폴드(130)에는 상기 연결홀(180)이 형성되고, 상기 연결홀(180)은 고압이지알가스를 상기 고압 이지알 쿨러(150)로 전달한다.
상기 고압 이지알 쿨러(150)는 유(U)형태의 유로를 가지며, 냉각수 입출구 파이프(110)와 연결되어, 냉각수를 통해서 고압이지알가스를 냉각시키며, 알루미늄 재질로 만들어진 핀과 튜브를 포함한다. 이러한 핀과 튜브의 구조는 공지기술을 참조한다.
또한, 상기 흡기 매니폴드(130)에는 분배홀(160)이 형성되고, 상기 분배홀(160)은 상기 고압 이지알 쿨러(150)에서 배출되는 고압이지알가스를 전달받고, 상기 흡기 매니폴드(130) 안으로 전달한다.
전술한 바와 같이, 상기 흡기 매니폴드(130)에는 고압이지알가스를 전달받는 입구(도면부호 미표시), 밸브가 장착되는 밸브홀(100), 고압 이지알 쿨러(150)와 연결되는 연결홀(180), 상기 고압 이지알 쿨러(150)로부터 냉각된 고압이지알가스를 받는 분배홀(160)이 일체로 형성되며, 상기 고압 이지알 쿨러(150)가 다이렉트 장착되는 구조를 갖는다. 여기서, 상기 흡기 매니폴드에서 고압이지알가스를 전달받는 입구는 실린더 헤드(210)와 직결되는 구조를 갖는다.
본 발명의 실시예에서, 실린더 헤드(210) 내부에 고압이지알가스의 통로가 형성되고, 이 통로가 상기 흡기 매니폴드(130)의 고압이지알가스 입구와 연결되는 구조에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
전술한 바와 같이, 고압 이지알 밸브(120) 및 고압 이지알 쿨러(150)가 흡기 매니폴드(130)에 직접 장착되고, 흡기 매니폴드(130)가 실린더 헤드(210)로부터 고압이지알가스를 직접 전달받는다.
냉각된 고압이지알가스가 바로 흡기 매니폴드(130)로 분배됨으로써, 고압이지알가스를 전달하는 이지알파이프를 삭제 또는 최소화할 수 있으며, 이지알가스의 제어 응답성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 중량과 생상비용을 감소시키고, 생상성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 흡기매니폴드로 전달되는 흡기에는 저압이지알가스가 혼합되고, 상기 흡기제어밸브는 흡기를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡기 매니폴드와 분배 파이프의 구조를 보여주는 일부 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 흡기 매니폴드(130)는 엔진의 실린더 헤드(210)에 장착되어 흡기와 이지알가스를 각 연소실로 분배하고, 상기 흡기 매니폴드(130)의 일측에는 고압이지알가스를 상기 고압 이지알 쿨러(150)로부터 공급받는 분배홀(160)이 형성되고, 상기 분배홀(160) 안으로 분배 파이프(200)가 삽입되어 장착된다.
상기 분배 파이프(200)에서 상기 흡기 매니폴드(130)의 내부로 삽입된 선단부에는 개방부(300)가 형성된다. 상기 개방부(300)는 흡기가 흐르는 방향으로 개방되고, 유입되는 방향은 차단된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡기 매니폴드에 장착되는 분배 파이프의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 분배 파이프(200)의 선단부는 흡기가 흐르는 방향과 수직한 방향으로 배치되고, 흡기가 유입되는 부분은 차단되고, 유입되는 반대부분은 상기 개방부(300)에 의해서 개방된다.
이러한 구조를 통해서, 공급되는 고압이지알가스의 흡입효율을 향상시키고, 흡기와 이지알가스의 혼합도를 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 밸브홀 110: 냉각수 입출구 파이프
120: 고압 이지알 밸브 130: 흡기 매니폴드
140: 고압 이지알 바이패스 밸브 150: 고압 이지알 쿨러
160: 분배홀 170: 흡기 제어밸브
180: 연결홀 200: 분배 파이프
210: 실린더 헤드 300: 개방부

Claims (11)

  1. 일측으로 흡기를 전달받고, 타측으로 고압이지알가스를 공급받으며, 공급된 고압이지알가스를 고압 이지알 쿨러로 전달하고, 상기 고압 이지알 쿨러에서 냉각된 고압이지알가스를 상기 흡기와 혼합하여 연소실로 분배하는 흡기 매니폴드;
    상기 흡기 매니폴드에 장착되고, 상기 흡기 매니폴드에서 상기 고압 이지알 쿨러로 전달되는 고압이지알가스를 제어하는 고압 이지알 밸브; 를 포함하고,
    상기 흡기 매니폴드에는 상기 고압 이지알 밸브의 일부가 삽입되는 밸브홀이 일체로 형성되고, 상기 흡기 매니폴드에는 상기 고압 이지알 쿨러와 연결되는 연결홀이 일체로 형성되며, 상기 흡기 매니폴드에는 상기 고압 이지알 쿨러에서 배출되는 고압이지알가스를 공급받는 분배홀이 일체로 형성되고,
    분배홀에 삽입되고, 고압이지알가스를 흡기에 혼합시키는 분배 파이프;
    를 포함하는 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분배 파이프에서 상기 흡기 매니폴드로 삽입된 선단부에는 신기가 흐르는 방향으로 개방된 개방부가 형성된 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고압 이지알 쿨러는 알루미늄 재질로 만들어진 핀과 튜브를 포함하는 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고압 이지알 쿨러와 상기 고압 이지알 밸브에는 냉각수가 들어가고 나오는 냉각수 입출구 파이프가 연결된 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡기 매니폴드가 전달받는 흡기에는 저압이지알가스가 혼합된 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흡기 매니폴드의 신기가 유입되는 입구측에는 흡기를 제어하는 제어밸브가 설치된 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고압 이지알 쿨러는 상기 흡기 매니폴드의 상부 한 쪽에 배치된 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고압 이지알 밸브는 상기 흡기 매니폴드의 상부 다른 쪽에 배치되는 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  9. 실린더헤드에 장착되고, 일측으로는 흡기를 전달받고, 상기 실린더 헤드의 연소실로 전달하며, 타측으로는 상기 실린더 헤드로부터 고압이지알가스를 공급받는 흡기 매니폴드; 및
    상기 흡기 매니폴드의 일면에 배치되고, 상기 흡기 매니폴드로 전달된 고압이지알가스를 상기 흡기 매니폴드에 형성된 연결홀을 통해서 고압이지알가스를 공급받으며, 상기 흡기 매니폴드에 형성된 분배홀 안으로 고압이지알가스를 공급하는 고압 이지알 쿨러;
    를 포함하는 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분배홀에 삽입되고, 고압이지알가스를 흡기에 혼합시키는 분배 파이프;
    를 포함하는 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 분배 파이프에서 상기 흡기 매니폴드로 삽입된 선단부에는 신기가 흐르는 방향으로 개방된 개방부가 형성된 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진.
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