KR20180114299A - 차량용 egr 쿨러 - Google Patents

차량용 egr 쿨러 Download PDF

Info

Publication number
KR20180114299A
KR20180114299A KR1020170045841A KR20170045841A KR20180114299A KR 20180114299 A KR20180114299 A KR 20180114299A KR 1020170045841 A KR1020170045841 A KR 1020170045841A KR 20170045841 A KR20170045841 A KR 20170045841A KR 20180114299 A KR20180114299 A KR 20180114299A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
cooling fin
variable valve
gas tube
housing
Prior art date
Application number
KR1020170045841A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102299349B1 (ko
Inventor
이재진
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020170045841A priority Critical patent/KR102299349B1/ko
Priority to US15/719,310 priority patent/US10047703B1/en
Priority to CN201710964242.6A priority patent/CN108691697B/zh
Priority to DE102017124482.4A priority patent/DE102017124482A1/de
Publication of KR20180114299A publication Critical patent/KR20180114299A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102299349B1 publication Critical patent/KR102299349B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32Liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/30Connections of coolers to other devices, e.g. to valves, heaters, compressors or filters; Coolers characterised by their location on the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/33Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage controlling the temperature of the recirculated gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/002Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using inserts or attachments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00Fins
    • F28F2215/04Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00Fins
    • F28F2215/14Fins in the form of movable or loose fins

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 차량용 EGR 쿨러는 내부에 냉각수가 흐르도록 마련된 하우징; 상기 하우징을 관통하여 내부로 배기가스를 유동시키는 가스튜브; 상기 가스튜브 내부에 배치된 냉각핀; 일부가 상기 하우징 일측에 고정되고, 냉각수 온도에 따라 상기 냉각핀의 폭 방향으로 길이가 가변되도록 마련된 가변밸브; 및 상기 하우징 일측에 마련되어 상기 가변밸브에 연결되고, 상기 가스튜브 내부로 삽입되어 상기 냉각핀 사이에 형성되며, 상기 가변밸브의 길이 변화에 따라 이동하여 상기 냉각핀과 접촉 또는 이격됨으로, 배기가스의 방열면적을 가변하는 보조냉각핀;을 포함할 수 있다.

Description

차량용 EGR 쿨러 {EGR COOLER FOR VEHICLE}
본 발명은 파울링(fouling) 현상에 의해 성능 저하가 발생하는 것을 방지할 수 있는 차량용 EGR 쿨러에 관한 것이다.
차량의 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 저감을 위해 배기가스 재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation) 시스템이 사용되고 있다.
EGR 시스템은 배기가스의 일부를 엔진으로 다시 공급하여 연소실의 온도를 낮추게 되며, 이 과정에서 엔진으로 공급되기 이전에 고온의 배기가스를 냉각시키기 위한 EGR 쿨러를 구비한다.
종래의 EGR 쿨러는 플레이트 타입의 가스 튜브에 핀(fin)이 삽입되는 구조로 이루어지는 열교환핀을 포함하며, 가스 튜브와 핀에 축적되는 배기가스 수트(soot)에 의한 파울링(fouling) 현상이 발생하여 배기가스 유동을 방해하는 문제가 있었다.
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 10-2007-0021440 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진 열간 시에는 냉각핀의 핀피치를 작게 하여 배기가스 방열 면적을 증가시키고, 엔진 냉간 시에는 냉각핀의 핀피치를 크게 하면서 냉각핀에 퇴적된 수트(soot)를 제거함으로써 파울링 현상을 방지하는 차량용 EGR 쿨러를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 EGR 쿨러는 내부에 냉각수가 흐르도록 마련된 하우징; 상기 하우징을 관통하여 내부로 배기가스를 유동시키는 가스튜브; 상기 가스튜브 내부에 배치된 냉각핀; 일부가 상기 하우징 일측에 고정되고, 냉각수 온도에 따라 상기 냉각핀의 폭 방향으로 길이가 가변되도록 마련된 가변밸브; 및 상기 하우징 일측에 마련되어 상기 가변밸브에 연결되고, 상기 가스튜브 내부로 삽입되어 상기 냉각핀 사이에 형성되며, 상기 가변밸브의 길이 변화에 따라 이동하여 상기 냉각핀과 접촉 또는 이격됨으로, 배기가스의 방열면적을 가변하는 보조냉각핀;을 포함할 수 있다.
상기 가변밸브는 냉각수 온도가 낮을수록 상기 보조냉각핀이 냉각핀과 접촉하도록 이동하고, 냉각수 온도가 증가할수록 상기 보조냉각핀이 냉각핀과 이격된 위치로 이동하도록 길이가 가변되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 보조냉각핀은 상부 또는 하부가 상기 가스튜브 또는 냉각핀에 맞닿도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 하우징의 일측은 상기 가스튜브에서 배기가스가 토출되는 위치인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 보조냉각핀은 상기 가스튜브로 삽입된 부분의 길이가 상기 가스튜브 길이의 절반보다 작게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 가변밸브는, 상기 하우징을 관통하여 일측이 냉각수와 열교환하는 고정부와, 상기 고정부의 타측으로부터 직각방향으로 돌출 형성되어, 상기 고정부의 온도에 따라 길이방향으로 인장 또는 압축되는 가변부로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 가변밸브의 가변부와 보조냉각핀 사이를 연결하도록 마련되어, 상기 가변밸브의 가변부의 길이변화에 따라 이동하는 커넥터;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 가스튜브와 보조냉각핀은 한 쌍을 이루어 상기 하우징에 다수의 쌍으로 마련되고, 상기 가변밸브는 단일 개로 마련되며, 상기 커넥터는 상하방향으로 연장되도록 형성되어, 일측에 가변밸브의 가변부가 결합되고, 타측에 다수의 보조냉각핀들이 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 보조냉각핀은, 상기 커넥터에 결합되어 상기 가스튜브의 상하부 지점과 마주하는 지점을 따라 연장되는 다수의 결합부와, 상기 결합부들 사이를 연결하도록 결합되고, 상기 냉각핀 측으로 연장되어 냉각핀 사이사이로 삽입되도록 마련된 다수의 열교환부로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 보조냉각핀의 열교환부는 상기 냉각핀과 동일한 재료로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 가변밸브의 고정부는 열전도성 재질로 마련되고, 가변부는 바이메탈 또는 왁스 타입 밸브로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 EGR 쿨러에 따르면 엔진 열간 시에는 냉각핀의 핀피치를 작게 하여 배기가스 방열 면적을 증가시키는바, EGR 쿨러의 성능을 최대한 확보할 수 있다.
또한, 수트(soot) 적층이 활발히 이루어지는 엔진 냉간 시에는 냉각핀 사이의 보조냉각핀을 이동시켜, 적층된 수트(soot)를 제거함으로써, 수트 적층에 의한 파울링(fouling) 현상을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 측면을 도시한 단면도,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 가변밸브 동작에 따른 보조냉각핀의 이동을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조냉각핀을 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 측면을 도시한 단면도이고, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 가변밸브 동작에 따른 보조냉각핀의 이동을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 EGR 쿨러는 내부에 냉각수가 흐르도록 마련된 하우징(1); 상기 하우징(1)을 관통하여 내부로 배기가스를 유동시키는 가스튜브(3); 상기 가스튜브(3) 내부에 배치된 냉각핀(5); 일부가 상기 하우징(1) 일측에 고정되고, 냉각수 온도에 따라 상기 냉각핀(5)의 폭 방향으로 길이가 가변되도록 마련된 가변밸브(10); 및 상기 하우징(1) 일측에 마련되어 상기 가변밸브(10)에 연결되고, 상기 가스튜브(3) 내부로 삽입되어 상기 냉각핀(5) 사이에 형성되며, 상기 가변밸브(10)의 길이 변화에 따라 이동하여 상기 냉각핀(5)과 접촉 또는 이격됨으로, 배기가스의 방열면적을 가변하는 보조냉각핀(20);을 포함할 수 있다.
본 발명의 차량용 EGR 쿨러에 있어서, 하우징(1)은 내부에 냉각수가 유입되었다가 배출되어 흐를 수 있는 챔버를 형성한다.
이러한 하우징(1)을 가스튜브(3)가 관통하도록 마련되고, 가스튜브(3) 내부에는 엔진으로부터 배출된 배기가스가 유입되어 흐르도록 마련됨으로써, 가스튜브(3) 내부를 유동하는 배기가스가 가스튜브(3) 외측에 흐르는 냉각수와 열교환하면서 냉각된다.
특히, 가스튜브(3) 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이 폭 방향 단면이 구형파 형상인 냉각핀(5)이 적용됨으로써, 배기가스가 가스튜브(3) 내부를 유동하면서 열교환되는 방열면적을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 차량용 EGR 쿨러의 냉각성능을 극대화할 수 있다. 여기서, 냉각핀(5)의 폭 방향 단면 형상은, U자 형상이 반복적으로 상하반전되면서 연장되는 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러는 가스튜브(3)에 삽입되어 냉각핀(5)과 접촉되거나 이격되도록 이동되면서, 배기가스의 방열면적을 가변하는 보조냉각핀(20)을 더 포함하고, 이를 구현하기 위해 하우징(1) 일측에서 보조냉각핀(20)과 연결되고, 냉각수 온도에 따라 길이가 가변되는 가변밸브(10)를 더 포함한다.
여기서, 가변밸브(10)는 냉각수 온도에 따라 길이가 가변되는 재질로 마련됨으로써, 연결된 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)에 삽입된 상태에서 폭 방향을 따라 이동 가능하도록 마련된다.
이와 같이 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)에 삽입된 상태에서 이동함으로써, 냉각핀(5)의 폭 방향 단면의 피치(pitch) 거리를 가변할 수 있는바, 배기가스의 방열면적을 가변할 수 있다.
아울러, 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)에 삽입된 상태에서 폭 방향으로 이동하면서, 냉각핀(5)에 적층된 수트(soot)를 제거할 수 있기 때문에 수트(soot) 퇴적으로 인한 파울링(fouling) 현상을 방지할 수 있다.
특히 본 발명의 차량용 EGR 쿨러에 있어서, 가변밸브(10)는 냉각수 온도가 낮을수록 상기 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)과 접촉하도록 이동하고, 냉각수 온도가 증가할수록 상기 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)과 이격된 위치로 이동하도록 길이가 가변될 수 있다.
일반적으로, 수트(soot) 퇴적 현상은 냉각수와 배기가스의 온도가 낮은 엔진 냉간 상황에서 발생하기 쉽다. 따라서, 냉각수 온도가 낮을 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 최대한 수트(soot) 발생을 최소화하기 위해 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)과 접촉하여 배기가스 방열면적이 최소화되도록 마련한다.
즉, 엔진 냉간 시에는 배기가스가 가스튜브(3) 내부를 유동하면서, 냉각핀(5) 또는 보조냉각핀(20)과 열교환되어 수트(soot)가 발생할 가능성이 줄어들기 때문에, 수트(soot) 퇴적이 최소화됨으로써 EGR쿨러의 파울링(fouling) 현상을 방지할 수 있다.
반대로, 엔진 열간 상황에서는 수트(soot) 발생 가능성이 엔진냉간 상황보다는 낮기 때문에, 이 경우에는 EGR쿨러의 냉각성능을 최대한 향상시키는 것이 바람직하다.
따라서, 냉각수 온도가 증가하면 가변밸브(10)의 길이가 길어지면서 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)으로부터 이격된 위치로 이동하도록 마련되는 것이 바람직하다. 도 4는 가변밸브(10)의 길이가 최대로 가변된 경우를 도시한 것이다.
즉, 가변밸브(10)는 길이가 최소인 경우에는 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)과 접촉하는 지점에 위치하도록 마련되는 것이 바람직하고, 길이가 최대일 경우에는 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5)으로부터 둘러싸인 영역의 중간지점에 위치하도록 마련되도록 설계되는 것이 바람직하다. 따라서, 가변밸브(10)에 의해 보조냉각핀(20)이 이동가능한 거리는 냉각핀(5) 폭 방향 피치(pitch)의 4분의 1정도 길이로 설정된다.
이와 같이, 엔진 열간 시에는 보조냉각핀(20)이 냉각핀(5) 사이에 위치하도록 이동되기 때문에 배기가스가 가스튜브(3)를 유동하면서 냉각핀(5) 및 보조냉각핀(20)과 열교환되는 방열면적이 증가하여, EGR쿨러의 냉각성능을 극대화할 수 있다.
여기서, 보조냉각핀(20)은 상부 또는 하부가 상기 가스튜브(3) 또는 냉각핀(5)과 맞닿도록 형성될 수 있다.
즉, 보조냉각핀(20)도 배기가스를 냉각하기 위한 용도로 사용되기 위해서는 냉각수로부터 열전도될 필요가 있다. 따라서, 상부 또는 하부가 가스튜브(3)나 냉각핀(5)과 맞닿도록 설계됨으로써 배기가스를 냉각하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 하우징(1)의 일측은 상기 가스튜브(3)에서 배기가스가 토출되는 위치인 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 하우징(1)을 기준으로 배기가스는 가스튜브(3)의 타측으로 유입되었다가 일측으로 토출되도록 구성된다.
여기서, 배기가스가 토출되는 지점인 가스튜브(3) 일측에서의 배기가스 및 냉각수 온도는, 가스튜브(3) 타측에서의 배기가스 및 냉각수 온도보다 상대적으로 낮게 형성된다. 이는 배기가스가 가스튜브(3)를 흐르면서 냉각이 이루어지기 때문이다.
따라서, 가스튜브(3) 내부에 마련된 냉각핀(5) 일측이 타측보다 수트(soot)가 퇴적될 가능성이 높기 때문에, 여기에 보조냉각핀(20)을 적용하여 냉각핀(5)에 퇴적되는 수트(soot)를 제거하면서도 엔진 냉간시에는 배기가스 방열면적을 최소화하여 수트(soot) 퇴적량 자체를 줄일 수 있다.
이러한 상황을 고려하여 상기 냉각핀(5)은 상기 하우징(1)의 일측과 가까울수록 폭 방향 단면의 피치(pitch)가 길어지도록 설계될 수 있다. 즉, 수트(soot) 퇴적이 적게 발생하는 냉각핀(5)의 타측에서는 폭 방향 피치(pitch)를 최소화하여 냉각성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 보조냉각핀(20)은 상기 가스튜브(3)로 삽입된 부분의 길이가 상기 가스튜브(3) 길이의 절반보다 작게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
배기가스가 유입되는 가스튜브(3)의 타측은 상대적으로 냉각수와 배기가스의 온도가 높게 형성되기 때문에, 냉각핀(5)에 수트(soot)가 퇴적될 가능성이 낮다. 따라서, 보조냉각핀(20)이 굳이 가스튜브(3) 전체에 걸쳐 삽입될 필요가 없다.
따라서, 보조냉각핀(20)을 제작하는데 소요되는 비용과 시간을 저감하기 위해 길이를 최소화하기 위해 가스튜브(3) 길이의 절반보다 작게 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로 본 발명의 상기 가변밸브(10)는, 상기 하우징(1)을 관통하여 일측이 냉각수와 열교환하는 고정부(13)와, 상기 고정부(13)의 타측으로부터 직각방향으로 돌출 형성되어, 상기 고정부(13)의 온도에 따라 길이방향으로 인장 또는 압축되는 가변부(15)로 구성될 수 있다.
여기서, 가변밸브(10)의 고정부(13)는 열전도성 재질로 마련되고, 가변부(15)는 바이메탈 또는 왁스 타입 밸브로 마련될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브를 도시한 도면이다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 열전도성 재질의 고정부(13)가 하우징(1)을 관통하도록 마련됨으로써 냉각수의 온도로 형성된다. 고정부(13)로부터 직각방향으로 형성되는 가변부(15)는 바이메탈 또는 왁스 타입 밸브로 마련되어 온도에 따라 길이가 가변된다.
따라서, 하우징(1) 일측에 형성된 냉각수 온도에 따라 길이가 가변됨으로써, 보조냉각핀(20)의 이동을 가변할 수 있다.
본 발명은 상기 가변밸브(10)의 가변부(13)와 보조냉각핀(20) 사이를 연결하도록 마련되어, 상기 가변밸브(10)의 가변부(13)의 길이변화에 따라 이동하는 커넥터(30);를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가스튜브(3)와 보조냉각핀(20)은 한 쌍을 이루어 상기 하우징(1)에 다수의 쌍으로 마련되고, 상기 가변밸브(10)는 단일 개로 마련되며, 상기 커넥터(30)는 상하방향으로 연장되도록 형성되어, 일측에 가변밸브(10)의 가변부(15)가 결합되고, 타측에 다수의 보조냉각핀(20)들이 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, EGR쿨러의 냉각성능을 최대로 하기 위해 하우징(1)에 다수의 가스튜브(3)가 마련되는데, 이에 따라 가스튜브(3)와 한 쌍을 이루는 보조냉각핀(20)의 수도 증가한다.
이때 가변밸브(10)를 다량 적용할 수도 있겠으나, 이는 적용비용을 증가시키기 때문에 가변밸브(10)을 단일 개로 마련하고, 대신 가변밸브(10)와 보조냉각핀(20)들 사이를 연결하기 위해 상하방향으로 연장된 커넥터(30)를 마련함으로써, 단일의 가변밸브(10)로도 다수의 보조냉각핀(20) 이동을 가변시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 보조냉각핀(20)은, 상기 커넥터(30)에 결합되어 상기 가스튜브(3)의 상하부 지점과 마주하는 지점을 따라 연장되는 다수의 결합부(23)와, 상기 결합부(23)들 사이를 연결하도록 결합되고, 상기 냉각핀(5) 측으로 연장되어 냉각핀(5) 사이사이로 삽입되도록 마련된 다수의 열교환부(25)로 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조냉각핀을 도시한 사시도이다. 도 3, 도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 보조냉각핀(20)은 열교환부(25)가 냉각핀(5) 사이사이에 모두 인입되도록 다수 개로 마련됨으로써, 이동에 따라 냉각핀(5)에 형성된 수트(soot)들을 효과적으로 제거하면서도 엔진 열간시에는 배기가스 방열면적을 최대한 넓게 하여 EGR쿨러의 냉각성능을 극대화할 수 있다.
여기서, 상기 보조냉각핀(20)의 열교환부(25)는 상기 냉각핀(5)과 동일한 재료로 마련될 수 있다. 즉, 열교환부(25)는 냉각핀(5)과 같이 배기가스를 냉각시키기 위하여 열전도성이 높은 재질 또는 냉각핀(5)과 동일한 재질로 마련될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 EGR 쿨러에 따르면 엔진 열간 시에는 냉각핀의 핀피치를 작게 하여 배기가스 방열 면적을 증가시키는바, EGR 쿨러의 성능을 최대한 확보할 수 있다.
또한, 수트(soot) 적층이 활발히 이루어지는 엔진 냉간 시에는 냉각핀 사이의 보조냉각핀을 이동시켜, 적층된 수트(soot)를 제거함으로써, 수트 적층에 의한 파울링(fouling) 현상을 막을 수 있다.
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.
1: 하우징 3: 가스튜브
5: 냉각핀 10: 가변밸브
13: 고정부 15: 가변부
20: 보조냉각핀 23: 결합부
25: 열교환부 30: 커넥터

Claims (11)

  1. 내부에 냉각수가 흐르도록 마련된 하우징;
    상기 하우징을 관통하여 내부로 배기가스를 유동시키는 가스튜브;
    상기 가스튜브 내부에 배치된 냉각핀;
    일부가 상기 하우징 일측에 고정되고, 냉각수 온도에 따라 상기 냉각핀의 폭 방향으로 길이가 가변되도록 마련된 가변밸브; 및
    상기 하우징 일측에 마련되어 상기 가변밸브에 연결되고, 상기 가스튜브 내부로 삽입되어 상기 냉각핀 사이에 형성되며, 상기 가변밸브의 길이 변화에 따라 이동하여 상기 냉각핀과 접촉 또는 이격됨으로, 배기가스의 방열면적을 가변하는 보조냉각핀;을 포함하는 차량용 EGR 쿨러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변밸브는 냉각수 온도가 낮을수록 상기 보조냉각핀이 냉각핀과 접촉하도록 이동하고, 냉각수 온도가 증가할수록 상기 보조냉각핀이 냉각핀과 이격된 위치로 이동하도록 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조냉각핀은 상부 또는 하부가 상기 가스튜브 또는 냉각핀에 맞닿도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 일측은 상기 가스튜브에서 배기가스가 토출되는 위치인 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보조냉각핀은 상기 가스튜브로 삽입된 부분의 길이가 상기 가스튜브 길이의 절반보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변밸브는,
    상기 하우징을 관통하여 일측이 냉각수와 열교환하는 고정부와,
    상기 고정부의 타측으로부터 직각방향으로 돌출 형성되어, 상기 고정부의 온도에 따라 길이방향으로 인장 또는 압축되는 가변부로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가변밸브의 가변부와 보조냉각핀 사이를 연결하도록 마련되어, 상기 가변밸브의 가변부의 길이변화에 따라 이동하는 커넥터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 가스튜브와 보조냉각핀은 한 쌍을 이루어 상기 하우징에 다수의 쌍으로 마련되고,
    상기 가변밸브는 단일 개로 마련되며,
    상기 커넥터는 상하방향으로 연장되도록 형성되어, 일측에 가변밸브의 가변부가 결합되고, 타측에 다수의 보조냉각핀들이 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 보조냉각핀은,
    상기 커넥터에 결합되어 상기 가스튜브의 상하부 지점과 마주하는 지점을 따라 연장되는 다수의 결합부와,
    상기 결합부들 사이를 연결하도록 결합되고, 상기 냉각핀 측으로 연장되어 냉각핀 사이사이로 삽입되도록 마련된 다수의 열교환부로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보조냉각핀의 열교환부는 상기 냉각핀과 동일한 재료로 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 가변밸브의 고정부는 열전도성 재질로 마련되고, 가변부는 바이메탈 또는 왁스 타입 밸브로 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
KR1020170045841A 2017-04-10 2017-04-10 차량용 egr 쿨러 KR102299349B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170045841A KR102299349B1 (ko) 2017-04-10 2017-04-10 차량용 egr 쿨러
US15/719,310 US10047703B1 (en) 2017-04-10 2017-09-28 Vehicle EGR cooler
CN201710964242.6A CN108691697B (zh) 2017-04-10 2017-10-17 车辆egr冷却器
DE102017124482.4A DE102017124482A1 (de) 2017-04-10 2017-10-19 Kraftfahrzeug-agr-kühler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170045841A KR102299349B1 (ko) 2017-04-10 2017-04-10 차량용 egr 쿨러

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180114299A true KR20180114299A (ko) 2018-10-18
KR102299349B1 KR102299349B1 (ko) 2021-09-08

Family

ID=63079345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170045841A KR102299349B1 (ko) 2017-04-10 2017-04-10 차량용 egr 쿨러

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10047703B1 (ko)
KR (1) KR102299349B1 (ko)
CN (1) CN108691697B (ko)
DE (1) DE102017124482A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020060069A1 (ko) 2018-09-21 2020-03-26 주식회사 엘지화학 모듈 버스바를 포함하는 배터리 모듈

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6783836B2 (ja) * 2018-09-19 2020-11-11 株式会社前川製作所 プレート重合体及び熱交換器
EP3726176B1 (en) * 2019-04-15 2023-11-08 Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. Exhaust gas recirculation heat exchanger assembly
CN114576048A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 长城汽车股份有限公司 一种egr冷却装置和车辆
CN113482808B (zh) * 2021-06-30 2022-11-01 东风汽车集团股份有限公司 一种egr冷却器及egr系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060063077A (ko) * 2004-12-07 2006-06-12 현대자동차주식회사 이지알 쿨러의 수트 성분 제거장치
KR20070021440A (ko) 2005-08-18 2007-02-23 현대자동차주식회사 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템
KR20130040326A (ko) * 2011-10-14 2013-04-24 현대자동차주식회사 이지알 쿨러
KR20160131438A (ko) * 2015-05-07 2016-11-16 이래오토모티브시스템 주식회사 Egr 쿨러

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6513475B2 (en) * 2001-04-18 2003-02-04 Barry Muth Rotary valve internal combustion engine
US7011080B2 (en) * 2002-06-21 2006-03-14 Detroit Diesel Corporation Working fluid circuit for a turbocharged engine having exhaust gas recirculation
JP2005220747A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd Egrガス冷却機構
US6932063B1 (en) * 2004-08-12 2005-08-23 Eaton Corporation Internal EGR cooler
JP4431579B2 (ja) * 2004-09-28 2010-03-17 株式会社ティラド Egrクーラ
JP2007023911A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Denso Corp 排気ガス再循環装置
EP1996891B1 (en) * 2006-03-13 2011-08-24 Volvo Lastvagnar AB Heat exchanger for egr-gas
US7380544B2 (en) * 2006-05-19 2008-06-03 Modine Manufacturing Company EGR cooler with dual coolant loop
DE102007031912A1 (de) * 2006-07-11 2008-02-07 Denso Corp., Kariya Abgaswärmetauscher
JP2009002239A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 T Rad Co Ltd Egrクーラ
DE102007038882A1 (de) * 2007-08-17 2009-02-19 Pierburg Gmbh Abgaskühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
JP4760802B2 (ja) * 2007-08-20 2011-08-31 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御システム
US7581533B1 (en) * 2008-10-09 2009-09-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Three mode cooler for exhaust gas recirculation
US9664087B2 (en) * 2010-07-22 2017-05-30 Wescast Industries, Inc. Exhaust heat recovery system with bypass
CN202132132U (zh) * 2011-05-12 2012-02-01 浙江银轮机械股份有限公司 一种叠片式废气再循环冷却器
GB2493743B (en) * 2011-08-17 2017-04-19 Gm Global Tech Operations Llc Exhaust gas recirculation cooler for an internal combustion engine
GB2493741B (en) * 2011-08-17 2017-02-22 Gm Global Tech Operations Llc Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
DE102011085194B3 (de) * 2011-09-08 2013-03-07 Cooper-Standard Automotive (Deutschland) Gmbh Abgaskühler für ein Abgasrückführsystem sowie ein Abgasrückführsystem mit einem derartigen Abgaskühler
US9121316B2 (en) * 2011-09-09 2015-09-01 Dana Canada Corporation Exhaust gas heat recovery device
CN102418627A (zh) * 2011-12-31 2012-04-18 北京美联桥科技发展有限公司 一种换热管变截面的废气再循环冷却器
US10508621B2 (en) * 2012-07-12 2019-12-17 Ge Global Sourcing Llc Exhaust gas recirculation system and method
US9140217B2 (en) * 2012-09-06 2015-09-22 Senior Ip Gmbh Exhaust gas recirculation apparatus and method for forming same
JP2014098496A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Calsonic Kansei Corp 積層型熱交換器
JP5920175B2 (ja) * 2012-11-13 2016-05-18 株式会社デンソー 熱交換器
US20140150758A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-05 General Electric Company Exhaust gas recirculation system with condensate removal
JP6346426B2 (ja) * 2013-08-12 2018-06-20 現代自動車株式会社Hyundai Motor Company Egrガス及びエンジンオイル冷却装置とその制御方法
ES2557388B1 (es) * 2014-07-25 2016-11-14 Valeo Térmico, S. A. Intercambiador de calor provisto de deflector
JP6606375B2 (ja) * 2015-02-09 2019-11-13 現代自動車株式会社 統合egrクーラー及びこれを含む統合egrクーリングシステム
DE112016001000T5 (de) * 2015-03-04 2017-11-23 Sango Co., Ltd. Wärmetauscher und abwärmerückgewinnungsgerät, das den wärmetauscher hat
KR101795167B1 (ko) * 2015-11-20 2017-11-08 현대자동차주식회사 배기매니폴드 및 egr쿨러 일체형 실린더헤드
US10794336B2 (en) * 2016-04-14 2020-10-06 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an exhaust gas recirculation cooler
US20170335740A1 (en) * 2016-05-19 2017-11-23 Modine Manufacturing Company Heat Exchanger for Heating a Fluid Using Exhaust Gas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060063077A (ko) * 2004-12-07 2006-06-12 현대자동차주식회사 이지알 쿨러의 수트 성분 제거장치
KR20070021440A (ko) 2005-08-18 2007-02-23 현대자동차주식회사 디젤엔진용 이지알 쿨러 수트 제거시스템
KR20130040326A (ko) * 2011-10-14 2013-04-24 현대자동차주식회사 이지알 쿨러
KR20160131438A (ko) * 2015-05-07 2016-11-16 이래오토모티브시스템 주식회사 Egr 쿨러

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020060069A1 (ko) 2018-09-21 2020-03-26 주식회사 엘지화학 모듈 버스바를 포함하는 배터리 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
CN108691697B (zh) 2021-07-16
US10047703B1 (en) 2018-08-14
CN108691697A (zh) 2018-10-23
DE102017124482A1 (de) 2018-10-11
KR102299349B1 (ko) 2021-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180114299A (ko) 차량용 egr 쿨러
US20070193732A1 (en) Heat exchanger
JP2005534888A (ja) 扁平管形熱交換器
US8136578B2 (en) Heat exchanger for EGR-gas
KR20070112017A (ko) 이중 냉각제 루프를 가지는 배기가스 재순환 쿨러
US10458371B2 (en) EGR cooler
US10030616B2 (en) EGR cooler for vehicle
CN112368535B (zh) 热交换器
US20120211215A1 (en) Vapor cooling heat exchanger
US20200235030A1 (en) Switching semiconductor device and cooling apparatus thereof
JP2004218983A (ja) 熱交換器
WO2017179588A1 (ja) 熱交換器
JP5772608B2 (ja) 熱交換器
KR20180046279A (ko) Egr쿨러
CN114008312B (zh) 热交换装置
KR101472793B1 (ko) 오일쿨러
EP4023996A1 (en) Heat exchanger
CN210343539U (zh) Egr系统中冷却器的管芯组件
KR100884291B1 (ko) 알루미늄 라디에이터
KR101331003B1 (ko) 열교환기
EP4023994A1 (en) Heat exchanger
EP4023995A1 (en) Heat exchanger
CN108603435B (zh) 中冷器
KR20220153825A (ko) 열교환기
CN108699947B (zh) 中冷器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant