KR20190074550A - 차량용 egr 쿨러 - Google Patents

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Abstract

차량용 EGR 쿨러가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러는 차량의 실린더 블록의 일측 벽면에 일체로 형성된 하우징 내부의 수용공간에 설치되는 EGR 쿨러로서, 상기 하우징에는 상기 수용공간과 연결되어 상기 실린더 블록의 냉각수가 유입 및 배출되는 냉각수 유입홀 및 냉각수 배출홀이 각각 형성되고, 상기 수용공간을 폐쇄시키도록 상기 하우징에 장착되며, 양측에 배기가스가 유입 및 유출되도록 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀이 각각 형성되는 커버 플레이트, 상기 수용공간에서 상기 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀과 각각 연결되는 관통홀이 형성된 양측 캡과, 상기 양측 캡을 서로 연결하면서 내부에 배기가스가 통하는 튜브로 이루어진 코어, 및 상기 커버 플레이트의 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀 각각과 상기 캡의 관통홀 사이에 구성되는 커넥터를 포함한다.

Description

차량용 EGR 쿨러{EGR COOLER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 EGR 쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 블록의 일측에 삽입 가능한 차량용 EGR 쿨러에 관한 것이다.
자동차의 배기가스(Exhaust Gas)는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC) 등과 같은 유해물질이 포함되어 있다.
상기한 유해물질 등을 포함하는 배기가스는 관계 법률로서 규제됨에 따라 상기 배기가스를 줄이는 다양한 기술이 개발되고 있다.
그 중 하나가 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation, 이하 'EGR'이라 함)이다.
상기 EGR은 차량의 배기가스 중의 일부를 혼합기와 함께 흡입시킴으로써, 연소실의 온도를 낮추어 질소산화물 등의 유해물질의 배출을 저감하는 기능을 수행한다.
보다 상세하게는, 상기 EGR은 상기 배출가스 중 배기가스를 흡기계로 재순환시켜 실린더내의 연소 온도를 낮추어 질소산화물의 발생을 억제하는 장치이다.
이와 같은, 상기 EGR의 구성 중에서 EGR 쿨러는 고온의 배기가스를 엔진의 냉각수를 냉매로 하여 냉각시키는 일종의 열교환기이다.
상기 EGR 쿨러는 실린더 블록의 외부에 별도의 하우징을 통하여 조립되어 엔진룸의 일측에 장착하였다.
이러한 EGR 쿨러는 냉각수 유입 파이프와, 냉각수 유출 파이프를 양단에 갖춘 하우징과, 상기 하우징의 내부에 길이방향을 따라 나란하게 배열되는 다수개의 튜브로 구성되어 배기가스 라인과 연결된다.
따라서 냉각수 유입 파이프를 통해 공급되는 냉각수는 상기 하우징의 내부에서 튜브를 따라 흐르는 배기가스와 열교환이 이루어지게 되고, 열교환을 마친 냉각수는 냉각수 유출 파이프를 통해 배출되는 순환시스템으로 고온의 배기가스를 냉각시킬 수 있게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 EGR 쿨러는 엔진룸 내부에 장착하기 위한 별도의 공간이 필요하며, 그에 따른 비용이 상승할 뿐만 아니라, 중량이 증가하는 단점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 실린더 블록의 일측에 하우징을 일체로 형성하여 장착함으로써, 엔진룸에서 차지하는 공간을 축소하여 경량화 및 원가절감이 가능한 차량용 EGR 쿨러를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 커버 플레이트에 배기가스 라인을 접합하기 위한 브라켓을 일체로 형성함으로써, 부품수를 줄이고, 경량화할 수 있는 차량용 EGR 쿨러를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 알루미늄 소재의 커버 플레이트와 스테인리스 소재의 캡을 상호 접합하기 위하여 커넥터를 적용함으로써, 배기가스 및 응축수에 대하여 상기 커버 플레이트의 부식을 방지하고, 내구성 및 결합성을 향상시키는 차량용 EGR 쿨러를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량의 실린더 블록의 일측 벽면에 일체로 형성된 하우징 내부의 수용공간에 설치되는 EGR 쿨러로서, 상기 하우징에는 상기 수용공간과 연결되어 상기 실린더 블록의 냉각수가 유입 및 배출되는 냉각수 유입홀 및 냉각수 배출홀이 각각 형성되고, 상기 수용공간을 폐쇄시키도록 상기 하우징에 장착되며, 양측에 배기가스가 유입 및 유출되도록 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀이 각각 형성되는 커버 플레이트, 상기 수용공간에서 상기 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀과 각각 연결되는 관통홀이 형성된 양측 캡과, 상기 양측 캡을 서로 연결하면서 내부에 배기가스가 통하는 튜브로 이루어진 코어, 및 상기 커버 플레이트의 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀 각각과 상기 캡의 관통홀 사이에 구성되는 커넥터를 포함하는 차량용 EGR 쿨러를 제공할 수 있다.
또한, 상기 커버 플레이트는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 커버 플레이트는 내측면 양측에 평면단이 돌출 형성되어 중앙부에 상기 배기가스 유입홀과 배기가스 배출홀이 관통 형성된 상태로, 상기 캡이 접합될 수 있다.
또한, 상기 코어는 상기 수용공간에서 상기 커버 플레이트의 내측에 장착되고, 상기 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀에 대응하여 관통홀이 각각 형성되는 양측 캡, 및 상기 양측 캡 사이에 배치되어 내부에 배기가스 통로를 형성하는 복수개의 튜브로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 상기 커버 플레이트의 배기가스 유입홀과 배기가스 배출홀 안으로 각각 삽입된 상태로, 그 내주면에 접합되는 제1 파이프부, 상기 캡의 관통홀에 삽입된 상태로, 그 내주면에 접합되는 제2 파이프부, 및 상기 제1 및 제2 파이프부를 일체로 연결하여 상기 커버 플레이트와 캡 사이에 개재되는 플랜지부로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 플랜지부는 상기 제1 및 제2 파이프부의 외경보다 큰 외경을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 외면에 니켈-아연(Ni-Zn) 합금이 도금될 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 상기 제1 파이프부와, 상기 커버 플레이트와 접촉되는 플랜지부의 일면에 알루미늄 용가재가 도포될 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 상기 제2 파이프부와, 상기 캡과 접촉되는 플랜지부의 타면에 니켈 용가재가 도포될 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 상기 커버 플레이트 및 캡과 브레이징 공정을 통해 용접 접합될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 실린더 블록의 일측에 하우징을 일체로 형성하여 장착함으로써, 엔진룸에서 차지하는 공간을 축소하여 경량화 및 원가절감이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 커버 플레이트에 배기가스 라인을 접합하기 위한 브라켓을 일체로 형성함으로써, 부품수를 줄이고, 경량화할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 알루미늄 소재의 커버 플레이트와 스테인리스 소재의 캡을 상호 접합하기 위하여 커넥터를 적용함으로써, 배기가스 및 응축수에 대하여 상기 커버 플레이트의 부식을 방지하고, 내구성 및 결합성을 향상시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 장착 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 개략적인 장착 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러에 적용되는 커넥터의 접합을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
또한, 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 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 장착 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 개략적인 장착 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러에 적용되는 커넥터의 접합을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러(10)는 엔진의 배기 시스템 중, 배기라인에서 흡기라인으로 재순환되는 배기가스를 냉각시키는 배기가스 재순환 장치(EGR)용 쿨러에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 쿨러(10)의 구조는 다양한 열교환기에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 EGR 쿨러(10)는 차량의 실린더 블록(1)의 일측에 장착된다.
즉, 상기 EGR 쿨러(10)는 상기 실린더 블록(1)의 일측 벽면에 일체로 형성된 하우징(11) 내부의 수용공간(13)에 장착된다.
이때, 상기 실린더 블록(1)의 일측 벽면에는 상기 수용공간(13)과 연결되어 상기 실린더 블록(1)의 냉각수가 유입되는 냉각수 유입홀(3a)이 형성된다.
또한, 상기 하우징(11)의 일측에는 상기 냉각수 유입홀(3a)로부터 상기 수용공간(13) 측으로 유입된 냉각수가 배출되는 냉각수 배출홀(3a)이 형성된다.
이러한 EGR 쿨러(10)는, 도 3을 참조하면, 커버 플레이트(20), 코어(30), 및 커넥터(40)를 포함한다.
상기 커버 플레이트(20)는 상기 수용공간(13)을 폐쇄시키도록 판 형태로 형성된다.
상기 커버 플레이트(20)는 상기 하우징(11)에 장착되며, 상기 하우징(11)과의 사이에 가스켓(21)이 개재되어 수밀된다.
또한, 상기 커버 플레이트(20)는 양측에 배기가스 배출홀(23a)과 배기가스 유입홀(23b)이 각각 관통 된다.
상기 커버 플레이트(20)는 내측면 양측에 평면단(25)이 돌출 형성된다.
이러한 커버 플레이트(20)에는 상기 평면단(25)의 중앙부에 상기 배기가스 유입홀(23a)과 배기가스 배출홀(23b)이 관통 형성된 상태로, 이하에서 설명할, 캡(31)이 안정적으로 접합된다.
또한, 상기 커버 플레이트(20)는 내측면 상에, 이하에서 설명할, 튜브(35)를 지지하는 2개의 지지단(27)이 돌출 형성된다.
다시 말해, 상기 커버 플레이트(20)는 내측면 상에 양측 평면단(25)이 형성되고, 상기 양측 평면단(25) 사이에 2개의 지지단(27)이 형성된다.
또한, 상기 커버 플레이트(20)는 외측면 상에 배기가스 유입홀(23a)과 배기가스 배출홀(23b)에 대응하여 각각 배기가스 파이프(P)가 연결되는 브라켓(29)이 일체로 형성된다.
이러한 커버 플레이트(20)는 경량화를 위하여 알루미늄 소재로 이루어진다.
그리고 상기 코어(30)는 양측 캡(31)과 복수개의 튜브(35)를 포함한다.
상기 캡(31)은 상기 배기가스 유입홀(23a)과 배기가스 배출홀(23b)에 각각 대응하여 배치된다.
이러한 캡(31)은 상기 배기가스 유입홀(23a)과 배기가스 배출홀(23b)과 연결되는 관통홀(33)이 각각 형성된다.
이때, 상기 캡(31)은 스테인리스(stainless) 소재로 이루어진다.
또한, 상기 튜브(35)는 상기 양측 캡(31) 사이에 배치되어 상기 캡(31)을 서로 연결하면서 내부에 배기가스 통로가 형성된다.
이러한 튜브(35)는 복수개가 겹쳐져 각각 배기가스 통로를 형성하도록 구성된다.
그리고 상기 커넥터(40)는 상기 커버 플레이트(20)의 배기가스 유입홀(23a)과 배기가스 배출홀(23b) 각각과 상기 캡(31)의 관통홀(33) 사이에 구성된다.
이러한 커넥터(40)는, 도 4를 참조하면, 상기 제1 파이프부(41), 제2 파이프부(43) 및 플랜지부(45)로 이루어진다.
상기 제1 파이프부(41)는 상기 커버 플레이트(20)의 배기가스 유입홀(23a)과 배기가스 배출홀(23b) 내부로 각각 삽입된 상태로, 그 내주면에 접합된다.
상기 제2 파이프부(43)는 상기 캡(31)의 관통홀(33)에 삽입된 상태로, 그 내주면에 접합된다.
또한, 상기 플랜지부(45)는 상기 커버 플레이트(20)와 캡(31) 사이에 개재된다.
이러한 플랜지부(45)는 상기 제1 및 제2 파이프부(41, 43)를 일체로 연결하며, 상기 제1 및 제2 파이프부(41, 43)의 외경보다 큰 외경을 가지도록 형성된다.
여기서 상기 커넥터(40)는 상기 커버 플레이트(20) 및 캡(31)과 브레이징 공정을 통해 접합된다.
좀더 상세히 설명하면, 상기 커넥터(40)는 외면에 니켈-아연(Ni-Zn) 합금(47)이 도금된다.
이는 브레이징 공정 시, 금속간 화합물이 확산되는 것을 방지하기 위함이다.
이때, 상기 니켈-아연 합금(47)은 외측 라운드면을 제외한 나머지 부분, 즉, 상기 커버 플레이트(20), 및 캡(31)과 접촉되는 부분에만 도금되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 커넥터(40)는 상기 제1 파이프부(41)와, 상기 커버 플레이트(20)와 접촉되는 플랜지부(45)의 일면에 알루미늄 용가재(49a)가 도포된다.
또한, 상기 커넥터(40)는 상기 제2 파이프부(43)와, 상기 캡(31)과 접촉되는 플랜지부(45)의 타면에 니켈 용가재(49b)가 도포된다.
여기서 상기 커넥터(40)는 상기 캡(31)에 끼워진 상태로, 1차 브레이징 공정을 통해 접합되고, 이어서, 상기 커버 플레이트(20)에 끼워져 2차 브레이징 공정을 통해 접합된다.
이는 상기 니켈의 녹는점이 1000~1500℃ 이며, 알루미늄의 녹는점이 500~700℃ 이기 때문에, 상기 커넥터(40)가 캡(31)에 끼워져 니켈 용가재(49b)를 통해 먼저 용접 접합된 상태로, 상대적으로 낮은 온도를 이용하여 상기 커버 플레이트(20) 끼워져 알루미늄 용가재(49a)를 통해 용접 접합되는 것이다.
이러한 커넥터(40)는 스테인리스(stainless) 소재로 이루어진다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 쿨러(10)는 실린더 블록(1)의 일측에 하우징(11)을 일체로 형성하여 장착함으로써, 엔진룸에서 차지하는 공간을 축소하여 경량화 및 원가절감이 가능하다.
더불어, 상기 EGR 쿨러(10)는 경량화를 위하여 커버 플레이트(20)를 알루미늄 소재로 형성함에 따라, 부식 및 접합 등의 문제를 개선하기 위하여 스테인리스 소재로 이루어진 커넥터(40)를 적용한 것이다.
즉, 상기 EGR 쿨러(10)는 경량화를 위하여 커버 플레이트(20)를 알루미늄 소재로 형성에 함으로써, 상기 커버 플레이트(20)와 캡(31) 사이의 접합부에 배기가스 및 응축수에 의해 발생하는 부식현상과, 알루미늄과 스테인리스 소재 간의 이종접합에 의한 갈바닉 부식으로 인한 상기 커버 플레이트(20)에 발생하는 과다 부식현상 등을 방지하기 위하여, 스테인리스 소재로 이루어진 커넥터(40)를 적용하여 브레이징 접합함으로써, 상기 커버 플레이트(20)를 배기가스 및 응축수로부터 노출 부위를 최소화하고, 부식을 방지하며, 결합을 강건하게 하여 내진동을 흡수할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 쿨러(10)는 상기 커버 플레이트(20)에 배기가스 라인을 접합하기 위한 브라켓(29)을 일체로 형성함으로써, 부품수를 줄이고, 경량화할 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 실린더 블록 3a: 냉각수 유입홀
3b: 냉각수 배출홀 10: EGR 쿨러
11: 하우징 13: 수용공간
20: 커버 플레이트 21: 가스켓
23a: 배기가스 유입홀 23b: 배기가스 배출홀
25: 평면단 27: 지지단
29: 브라켓 30: 코어
31: 캡 33: 관통홀
35: 튜브 40: 커넥터
41: 제1 파이프부 43: 제2 파이프부
45: 플랜지부 47: 니켈-아연 합금
49a: 알루미늄 용가재 49b: 니켈 용가재

Claims (10)

  1. 차량의 실린더 블록의 일측 벽면에 일체로 형성된 하우징 내부의 수용공간에 설치되는 EGR 쿨러로서,
    상기 하우징에는 상기 수용공간과 연결되어 상기 실린더 블록의 냉각수가 유입 및 배출되는 냉각수 유입홀 및 냉각수 배출홀이 각각 형성되고,
    상기 수용공간을 폐쇄시키도록 상기 하우징에 장착되며, 양측에 배기가스가 유입 및 유출되도록 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀이 각각 형성되는 커버 플레이트;
    상기 수용공간에서 상기 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀과 각각 연결되는 관통홀이 형성된 양측 캡과, 상기 양측 캡을 서로 연결하면서 내부에 배기가스가 통하는 튜브로 이루어진 코어; 및
    상기 커버 플레이트의 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀 각각과 상기 캡의 관통홀 사이에 구성되는 커넥터;
    를 포함하는 차량용 EGR 쿨러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는
    알루미늄 소재로 이루어지는 차량용 EGR 쿨러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는
    내측면 양측에 평면단이 돌출 형성되어 중앙부에 상기 배기가스 유입홀과 배기가스 배출홀이 관통 형성된 상태로, 상기 캡이 접합되는 차량용 EGR 쿨러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코어는
    상기 수용공간에서 상기 커버 플레이트의 내측에 장착되고, 상기 배기가스 유입홀 및 배기가스 배출홀에 대응하여 관통홀이 각각 형성되는 양측 캡; 및
    상기 양측 캡 사이에 배치되어 내부에 배기가스 통로를 형성하는 복수개의 튜브;
    로 이루어지는 차량용 EGR 쿨러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는
    상기 커버 플레이트의 배기가스 유입홀과 배기가스 배출홀 안으로 각각 삽입된 상태로, 그 내주면에 접합되는 제1 파이프부;
    상기 캡의 관통홀에 삽입된 상태로, 그 내주면에 접합되는 제2 파이프부; 및
    상기 제1 및 제2 파이프부를 일체로 연결하여 상기 커버 플레이트와 캡 사이에 개재되는 플랜지부;
    로 이루어지는 차량용 EGR 쿨러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플랜지부는
    상기 제1 및 제2 파이프부의 외경보다 큰 외경을 가지도록 형성되는 차량용 EGR 쿨러.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 커넥터는
    외면에 니켈-아연(Ni-Zn) 합금이 도금되는 차량용 EGR 쿨러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커넥터는
    상기 제1 파이프부와, 상기 커버 플레이트와 접촉되는 플랜지부의 일면에 알루미늄 용가재가 도포되는 차량용 EGR 쿨러.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 커넥터는
    상기 제2 파이프부와, 상기 캡과 접촉되는 플랜지부의 타면에 니켈 용가재가 도포되는 차량용 EGR 쿨러.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 커넥터는
    상기 커버 플레이트 및 캡과 브레이징 공정을 통해 용접 접합되는 차량용 EGR 쿨러.
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