KR20210061110A - 인터쿨러 어셈블리 - Google Patents

Abstract

인터쿨러 어셈블리가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리는 ⅰ)열 교환부를 갖는 쿨러 본체와, ⅱ)열 교환부와 연결되는 흡기 유입부를 형성하며, 쿨러 본체의 상부에 결합되는 상부 탱크와, ⅲ)열 교환부와 연결되는 흡기 배출부를 형성하며, 쿨러 본체의 하부에 결합되는 하부 탱크와, ⅳ)상부 탱크의 외부에서 밸브 장착부를 통해 흡기 유입부와 일체로 구비되며, 흡기 유입부의 통로와 별개로 구획된 통로를 형성하는 바이패스 유입부와, ⅴ)입구와 출구를 가지며 쿨러 본체의 외측에 구비되고, 입구는 상부 탱크 측에서 바이패스 유입부와 연결되며, 출구는 흡기 배출부 측에서 하부 탱크와 연결되는 바이패스 관로부와, ⅵ)흡기 유입부와 바이패스 유입부에 연결되며, 터보 차저를 통해 공급되는 흡기를 흡기 유입부 및 바이패스 유입부에 선택적으로 유입시키는 밸브 유닛을 포함할 수 있다.

Description

인터쿨러 어셈블리 {INTERCOOLER ASSEMBLY}

본 발명의 실시 예는 차량용 인터쿨러 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저압 이지알 가스를 포함하고 있는 흡기를 냉각하기 위한 인터쿨러 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진 시스템은 배기가스의 일부를 다시 흡기 라인으로 재순환시키기 위한 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 장치를 구비하고 있다.

배기가스 재순환 장치는 촉매 전단의 배기가스를 재순환시키는 고압 이지알(High Pressure Exhaust Gas Recirculation, HP-EGR) 유닛과, 촉매 후단의 배기가스를 재순환시키는 저압 이지알(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation, LP-EGR) 유닛을 구비한다.

또한, 엔진 시스템은 저압 이지알 유닛에서 재순환 배기가스(저압 이지알 가스)와 신기(fresh air)를 터보 차저를 통해 압축한 흡기를 냉각시키며 흡기 매니폴드로 공급하기 위한 인터쿨러를 구비하고 있다.

그런데, 상기와 같은 인터쿨러에서는 흡기가 냉각되는 과정에, 저압 이지알 가스 중의 포화 수증기가 냉각되면서 응축수를 생성하게 된다. 이러한 응축수는 흡기의 유동 경로 상에 고이며 흡기의 흐름을 방해함으로써, 인터쿨러의 흡기 흡입 효율을 저하시킴과 더불어 인터쿨러의 냉각 면적을 줄여 냉각효율을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 더 나아가, 상기한 응축수는 흡기의 유동 경로 상에 고여 동절기에 동결되면서 흡기 유동 경로의 크랙 또는 파손을 발생시킬 수 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 예들은 겨울철 시동 시의 저온 저부하 조건에 고온의 흡기를 흡기 배출 측으로 바이패스 시키며, 흡기 배출 측에서의 응축수 결빙 문제를 해결할 수 있도록 한 인터쿨러 어셈블리를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예들은 최 하측에 고이는 응축수를 용이하게 배출할 수 있도록 한 인터쿨러 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리는, ⅰ)열 교환부를 갖는 쿨러 본체와, ⅱ)상기 열 교환부와 연결되는 흡기 유입부를 형성하며, 상기 쿨러 본체의 상부에 결합되는 상부 탱크와, ⅲ)상기 열 교환부와 연결되는 흡기 배출부를 형성하며, 상기 쿨러 본체의 하부에 결합되는 하부 탱크와, ⅳ)상기 상부 탱크의 외부에서 밸브 장착부를 통해 상기 흡기 유입부와 일체로 구비되며, 상기 흡기 유입부의 통로와 별개로 구획된 통로를 형성하는 바이패스 유입부와, ⅴ)입구와 출구를 가지며 상기 쿨러 본체의 외측에 구비되고, 상기 입구는 상기 상부 탱크 측에서 상기 바이패스 유입부와 연결되며, 상기 출구는 상기 흡기 배출부 측에서 상기 하부 탱크와 연결되는 바이패스 관로부와, ⅵ)상기 흡기 유입부와 상기 바이패스 유입부에 연결되며, 터보 차저를 통해 공급되는 흡기를 상기 흡기 유입부 및 상기 바이패스 유입부에 선택적으로 유입시키는 밸브 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리는, 상기 바이패스 관로부의 최 하측에 형성되며, 상기 흡기 배출부와 연결되는 응축수 포집부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 바이패스 관로부의 출구는 상기 흡기 배출부와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 바이패스 관로부는 상기 흡기 배출부와 연결되는 상기 출구 측에 응축수 포집부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 유닛은 고온 및 고부하 조건에서 상기 바이패스 유입부를 폐쇄하며, 상기 흡기 유입부를 개방할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 유닛은 저온 및 저부하 조건에서 상기 바이패스 유입부를 개방하며, 상기 흡기 유입부를 폐쇄할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 유닛은 상기 흡기 유입부 및 바이패스 유입부와 연결되는 메인 유입부를 가지며 상기 밸브 장착부에 장착되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징에 설치되며, 액추에이터로부터 구동력을 제공받아 상기 흡기 유입부 및 바이패스 유입부의 통로를 선택적으로 개폐하는 밸브 바디 조립체를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 하우징은 하나의 상기 메인 유입부와 연결되는 제1 밸브 통로부 및 제2 밸브 통로부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 제1 밸브 통로부는 설정된 통로 단면적을 가지며 상기 흡기 유입부와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 제2 밸브 통로부는 상기 제1 밸브 통로부와 상이한 통로 단면적을 가지며 상기 바이패스 유입부와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 제2 밸브 통로부는 상기 제1 밸브 통로부의 통로 단면적 보다 작은 통로 단면적으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 제1 밸브 통로부의 중심 축이 상기 제2 밸브 통로부 보다 상기 메인 유입부의 중심 축에 가깝게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 바디 조립체는 상기 제1 및 제2 통로부를 가로지르며 상기 액추에이터와 연결되는 밸브 회전축과, 상기 제1 밸브 통로부에서 상기 밸브 회전축에 고정되게 설치되는 제1 밸브 바디와, 상기 제2 밸브 통로부에서 상기 밸브 회전축에 고정되게 설치되는 제2 밸브 바디를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 제1 및 제2 밸브 바디는 원형 플랩 형태로 구비되며, 상기 밸브 회전축에 상호 수직 교차하게 고정될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 겨울철 시동 시의 저온 저부하 조건에 비교적 고온의 흡기를 흡기의 배출 측으로 바이패스 시키며, 흡기 배출 측에서 빙결되어 있는 응축수의 아이스 블록을 흡기로서 녹임에 따라, 응축수의 빙결에 따른 흡기 유동 경로의 크랙 또는 파손을 방지할 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.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리가 적용되는 엔진 시스템의 일 예를 도시한 블록 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리에 적용되는 상부 탱크 부위를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리에 적용되는 하부 탱크 부위를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리의 일부 단면 구성도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리에 적용되는 밸브 유닛을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

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 참조 부호를 붙이도록 한다.

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.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리가 적용되는 엔진 시스템의 일 예를 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리(100)는 디젤 차량의 엔진 시스템(1)에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 엔진 시스템(1)은 흡기라인(2), 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리(100), 엔진(3), 배기라인(4), DPF(5), 저압 이지알라인(6), 저압 이지알 쿨러(7), 터보 차저(8), 고압 이지알라인(9), 및 고압 이지알 쿨러(10)를 포함한다.

이와 같은 엔진 시스템(1)은 엔진(3)의 배기 매니폴드에서 배기라인(4)을 통해 배출되는 배기가스의 일부를 흡기라인(2)으로 재순환시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예는 DPF(5) 후단의 배기가스를 흡기 라인(2)으로 재순환시키는 저압 이지알(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation, LP-EGR) 시스템에 적용될 수 있다.

상기 저압 이지알 시스템에서는 DPF(5)를 거친 배기가스의 일부(저압 이지알 가스)와 신기(fresh air)를 터보 차저(8)를 통하여 엔진(3)의 흡기 매니폴드로 공급할 수 있다.

여기서, 흡기는 터보 차저(8)에 의해 압축됨에 따라 온도가 높아지며 팽창하게 되고, 이로 인해 산소 밀도가 떨어지게 된다. 이를 개선하기 위해 상기 흡기라인(2)에는 흡기를 설정된 온도로 냉각하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리(100)가 설치된다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리(100)는 흡기라인(2)을 통하여 터보 차저(8)로부터 공급되는 흡기를 냉각(열 교환)하며, 그 냉각된 흡기를 엔진(3)의 흡기 매니폴드로 공급할 수 있다.

이하에서는 인터쿨러 어셈블리(100)의 장착 위치를 기준(도면 기준)으로 할 때, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면 및 하단부로 정의하기로 한다.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서 인터쿨러 어셈블리(100)의 기준 위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 발명의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

더 나아가, 하기에서의 "단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리(100)는 겨울철 시동 시의 저온 저부하 조건에 비교적 고온의 흡기를 흡기 배출 측으로 바이패스 시키며, 흡기 배출 측에서의 응축수 결빙 문제를 해결할 수 있는 구조로 이루어진다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예는 최 하측에 고이는 응축수를 용이하게 배출할 수 있는 인터쿨러 어셈블리(100)를 제공한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리를 도시한 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인터쿨러 어셈블리(100)는 기본적으로, 쿨러 본체(20), 상부 탱크(30), 하부 탱크(40), 바이패스 유닛(50), 그리고 밸브 유닛(70)을 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 쿨러 본체(20)는 하기에서 설명될 각종 구성 요소를 설치하기 위한 브라켓, 플레이트, 칼라, 블록, 돌기, 리브 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수 있다.

상기 쿨러 본체(20)는 흡기를 흡기 유입 측에서 흡기 배출 측으로 유동시키며, 냉각 공기로서 흡기를 냉각하는 열 교환부(21)를 포함하고 있다. 상기 열 교환부(21)는 흡기를 유동시키는 설정된 흡기 유동 경로와, 냉각 공기를 유동시키는 설정된 냉각 공기 유동 경로를 형성하고 있다.

이러한 열 교환부(21)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 공냉식 열 교환기의 구성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 상부 탱크(30)는 터보 차저(8: 이하 도 1 참조)를 통해 공급되는 흡기를 유입하며, 그 흡기를 열 교환부(21)로 공급하기 위한 것이다.

상기 상부 탱크(30)는 쿨러 본체(20)의 상부에 결합된다. 상기 상부 탱크(30)는 열 교환부(21)의 상단과 연결되는 내부 공간을 형성하며, 그 열 교환부(21)와 연결되는 흡기 유입부(31)를 형성하고 있다.

상기 흡기 유입부(31)는 터보 차저(8)를 통해 공급되는 흡기를 열 교환부(21)로 유입하는 것으로서, 상부 탱크(30)의 상부에 일체로 구비된다. 상기 흡기 유입부(31)는 도 4에 도시된 바와 같이, 설정된 통로 단면적을 지닌 흡기 유입 통로(33)를 형성하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 하부 탱크(40)는 상부 탱크(30)를 통해 열 교환부(21)를 유동하면서 냉각된 흡기를 흡기라인(2: 이하 도 1 참조)으로 배출하기 위한 것이다.

상기 하부 탱크(40)는 쿨러 본체(20)의 하부에 결합된다. 상기 하부 탱크(40)는 열 교환부(21)의 하단과 연결되는 내부 공간을 형성하며, 그 열 교환부(21)와 연결되는 흡기 배출부(41)를 형성하고 있다.

상기 흡기 배출부(41)는 하부 탱크(40)의 하부에서 그 하부 탱크(40)의 내부 공간과 연결되게 구비된다. 예를 들면, 상기 흡기 배출부(41)는 관로 형태로 구비되며, 하부 탱크(40)의 하부에서 상측 방향으로 상향 경사지게 배치된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 바이패스 유닛(50)은 터보 차저(8)에서 상부 탱크(30) 측으로 공급되는 흡기를 흡기 유입부(31)를 통해 열 교환부(21)로 유입하지 않고, 흡기 배출부(41)를 통해 엔진(3)으로 유입시키기 위한 것이다.

상기 바이패스 유닛(50)은 상부 탱크(30) 측의 흡기 유입부(31)와 별개로 구비되며, 흡기 배출부(41) 측의 하부 탱크(40)와 연결된다. 이러한 바이패스 유닛(50)은 바이패스 유입부(51), 바이패스 관로부(61), 및 응축수 포집부(69: 이하 도 6 및 도 7 참조)를 포함한다.

상기 바이패스 유입부(51)는 터보 차저(8)에서 흡기 유입부(31) 측으로 공급되는 흡기를 바이패스 유입하는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 탱크(30)의 외부에서 밸브 장착부(53)를 통해 흡기 유입부(31)와 일체로 구비된다.

상기 바이패스 유입부(51)는 흡기 유입부(31)의 흡기 유입 통로(33)와 별개로 구획된 바이패스 통로(55)를 형성하고 있다. 즉, 상기 바이패스 유입부(51)는, 밸브 장착부(53)에서 흡기 유입부(31)가 흡기 유입 통로(33)를 통해 상부 탱크(30)의 내부 공간과 연결되는 것과 달리, 그 상부 탱크(30)의 외부와 연결되는 바이패스 통로(55)를 형성한다.

여기서, 상기 바이패스 유입부(51)의 바이패스 통로(55)는 설정된 통로 단면적을 지니는데, 흡기 유입부(31)의 통로 단면적 보다 작은 통로 단면적으로 형성된다.

상기 바이패스 관로부(61)는 바이패스 유입부(51)로 유입되는 흡기를 쿨러 본체(20)의 열 교환부(21)로 유동시키지 않고 그 열 교환부(21)를 바이패스 유동시키기 위한 것으로서, 쿨러 본체(20)의 외측에 구비된다.

상기 바이패스 관로부(61)는 상단을 통해 바이패스 유입부(51)와 연결되며, 도 5에 도시된 바와 같이 하단을 통해 하부 탱크(40)와 실질적으로 연결(연통)된다.

구체적으로, 상기 바이패스 관로부(61)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상단 및 하단에 입구(63)와 출구(65)를 각각 형성하고 있다. 상기 입구(63)는 상부 탱크(30) 측에서 바이패스 유입부(51)와 연결된다. 그리고 상기 출구(65)는 흡기 배출부(41) 측에서 하부 탱크(40)와 연결(연통)된다.

더욱 구체적으로, 상기 바이패스 관로부(61)의 출구(65)는 흡기 배출부(41)의 하부(하단)와 일체로 연결(연통)된다(도 2, 3, 6 참조).

본 발명의 실시 예에서, 상기 응축수 포집부(69)는 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 바이패스 관로부(61)의 최 하측에 형성되며, 흡기 배출부(41)와 연결된다.

상기 응축수 포집부(69)는 흡기 배출부(41)와 연결되는 바이패스 관로부(61)의 연결 단부 즉, 그 바이패스 관로부(61)의 출구(65) 측에 형성될 수 있다.

상기 응축수 포집부(69)는 인터쿨러 어셈블리(100)의 최 하측에서 응축수를 포집하며, 그 응축수를 흡기 배출부(41)를 통해 배출할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서, 상기 밸브 유닛(70)은 터보 차저(8)를 통해 공급되는 흡기를 흡기 유입부(31) 및 바이패스 유닛(50)의 바이패스 유입부(51)에 선택적으로 유입시키기 위한 것이다.

여기서, 상기 밸브 유닛(70)은 고온 및 고부하 조건에서, 바이패스 유입부(51)를 폐쇄하며, 흡기 유입부(31)를 개방할 수 있다. 그리고 상기 밸브 유닛(70)은 저온 및 저부하 조건에서, 바이패스 유입부(51)을 개방하며, 흡기 유입부(31)를 폐쇄할 수 있다.

상기에서 고온/고부하 조건(당 업계에서는 저유량/저압 조건이라고도 한다)이라 함은 차량의 일반 주행 조건을 의미한다. 그리고, 저온/저부하 조건(당 업계에서는 고유량/고압 조건이라고도 한다)이라 함은 겨울철의 시동 조건을 의미한다.

이러한 고온/고부하 조건 및 저온/저부하 조건은 차량의 상태에 따라서 명확히 구분되므로, 본 발명의 실시 예에서는 고온/고부하 조건 및 저온/저부하 조건을 어느 특정한 수치 범위로 한정하지 않기로 한다.

상기 밸브 유닛(70)은 흡기 유입부(31)와 바이패스 유입부(51)에 연결되게 설치된다. 이러한 밸브 유닛(70)은 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 밸브 하우징(71)과 밸브 바디 조립체(81)를 포함하고 있다.

상기 밸브 하우징(71)은 흡기 유입부(31)와 바이패스 유입부(51)를 형성하고 있는 밸브 장착부(53)에 장착된다. 상기 밸브 하우징(71)은 흡기 유입부(31)와 바이패스 유입부(51)와 실질적으로 연결되는 단일의 메인 유입부(73)를 형성하고 있다. 상기 메인 유입부(73)는 터보 차저(8)에서 공급되는 흡기를 흡기 유입부(31)와 바이패스 유입부(51) 측으로 유입한다.

이러한 밸브 하우징(71)은 하나의 메인 유입부(73)와 연결되는 제1 밸브 통로부(75) 및 제2 밸브 통로부(77)를 포함하고 있다.

상기 제1 밸브 통로부(75)는 설정된 통로 단면적을 지니며 흡기 유입부(31)와 연결된다. 상기 제2 밸브 통로부(77)는 제1 밸브 통로부(75)와 상이한 통로 단면적을 지니며 바이패스 유입부(51)와 연결된다. 예를 들면, 상기 제2 밸브 통로부(77)는 제1 밸브 통로부(75)의 통로 단면적 보다 작은 통로 단면적으로 형성된다.

여기서, 상기 제1 밸브 통로부(75)의 중심 축(S1)은 제2 밸브 통로부(77)의 중심 축(S2) 보다 메인 유입부(73)의 중심 축(S3)에 가깝게 배치된다.

상기 밸브 바디 조립체(81)는 흡기 유입부(31)의 흡기 유입 통로(33) 및 바이패스 유입부(51)의 바이패스 통로(55)를 선택적으로 개폐하기 위한 것으로서, 밸브 하우징(71)에 설치된다.

상기 밸브 바디 조립체(81)는 액추에이터(91)로부터 구동력을 제공받아 작동한다. 상기 액추에이터(91)는 밸브 하우징(71)에 설치된다. 예를 들면, 상기 액추에이터(91)는 제어기(도면에 도시되지 않음)로부터 전기적인 제어 신호를 인가 받아 회전 속도 및 회전 방향의 서보 제어가 가능한 공지 기술의 서보 모터를 포함할 수 있다.

이러한 밸브 바디 조립체(81)는 밸브 회전축(83), 제1 밸브 바디(85), 그리고 제2 밸브 바디(87)를 포함한다.

상기 밸브 회전축(83)은 단일 축으로서, 액추에이터(91)에 의해 밸브 하우징(71)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 밸브 회전축(83)은 제1 및 제2 통로부(75, 77)를 가로지르며, 액추에이터(91)와 연결되게 설치된다.

상기 제1 밸브 바디(85)는 제1 밸브 통로부(75)에서 밸브 회전축(83)에 고정되게 설치된다. 그리고 상기 제2 밸브 바디(87)는 제2 밸브 통로부(77)에서 밸브 회전축(83)에 고정되게 설치된다.

여기서, 상기 제1 및 제2 밸브 바디(85, 87)는 제1 및 제2 밸브 통로부(75, 77)를 각각 개폐하는 원형 플랩 형태로 구비되며, 밸브 회전축(83)에 동축 방향으로 상호 수직 교차하게 고정된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 차량 일반 주행 시의 고온 고부하 조건에서, 액추에이터(91)의 구동에 따른 밸브 회전축(83)의 회전으로서 제1 밸브 바디(85)를 통해 제1 밸브 통로부(75)를 개방하고, 제2 밸브 바디(87)를 통해 제2 밸브 통로부(77)를 폐쇄한 상태에 있다.

이에, 흡기 유입부(31)의 흡기 유입 통로(33)는 제1 밸브 통로부(75)를 통해 메인 유입부(73)와 상호 연결된 상태를 유지하며, 바이패스 유입부(51)의 바이패스 통로(55)는 제2 밸브 바디(87)에 의해 폐쇄된 상태를 유지한다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 터보 차저(8)에서 압축된 저압 이지알 가스와 신기의 흡기(고온상태)를 흡기라인(2)을 통해 메인 유입부(73)로 유입한다.

그러면, 고온의 흡기는 제1 밸브 통로부(75)를 통해 흡기 유입부(31)의 흡기 유입 통로(33)로 유입되면서 상부 탱크(30)의 내부 공간을 통하여 열 교환부(21)로 유입된다.

이렇게 열 교환부(21)로 유입된 흡기는 그 열 교환부(21)의 설정된 유동 경로를 따라 유동하며 냉각 공기와 열 교환이 이루어지고, 설정된 온도로 냉각되면서 하부 탱크(40)의 내부 공간을 통하여 흡기 배출부(41)를 통해 배출된다. 이에 따라 흡기는 흡기 배출부(41)를 통해 배출되면서 흡기라인(2)을 통하여 엔진(3)의 흡기 매니폴드로 공급된다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 제2 밸브 통로부(77)가 제1 밸브 통로부(75)의 통로 단면적 보다 작은 통로 단면적을 가짐과 아울러, 제1 밸브 통로부(75)의 중심 축이 제2 밸브 통로부(77) 보다 메인 유입부(73)의 중심 축에 가깝게 배치되므로, 흡기에 의하여 제2 밸브 바디(87)를 통해 밸브 회전축(83)에 작용하는 부하를 감소시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 흡기에 포함된 저압 이지알 가스 중의 포화 수증기가 냉각되면서 응축수를 발생시킬 수 있다. 이러한 응축수는 바이패스 관로부(61)의 응축수 포집부(69)에 포집되고, 부스트 압에 의해 흡기 배출부(41)를 통해 흡기라인(2)으로 빨려 들어가며 엔진(3)의 흡기 매니폴드로 용이하게 유입될 수 있다.

한편, 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 겨울철 시동 시의 저온 저부하 조건에서, 액추에이터(91)의 구동에 따른 밸브 회전축(83)의 회전으로서 제1 밸브 바디(85)를 통해 제1 밸브 통로부(75)를 폐쇄하고, 제2 밸브 바디(87)를 통해 제2 밸브 통로부(77)를 개방한다.

이에, 흡기 유입부(31)의 흡기 유입 통로(33)는 제1 밸브 바디(85)에 의해 폐쇄된 상태를 유지하며, 바이패스 유입부(51)의 바이패스 통로(55)는 제2 밸브 통로부(77)를 통해 메인 유입부(73)와 상호 연결된 상태를 유지한다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 터보 차저(8)에서 압축된 저압 이지알 가스와 신기의 흡기를 흡기라인(2)을 통해 메인 유입부(73)로 유입한다.

그러면, 비교적 고온의 흡기는 제2 밸브 통로부(77)를 통해 바이패스 유입부(51)의 바이패스 통로(55)로 유입되며, 바이패스 관로부(61)를 따라 유동되면서 흡기 배출부(41)를 통해 배출된다. 이렇게 흡기 배출부(41)를 통해 배출되는 흡기는 흡기라인(2)을 통하여 엔진(3)의 흡기 매니폴드로 공급된다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 겨울철 시동 시의 저온 저부하 조건에 흡기의 배출 측에서 빙결되어 있는 응축수의 아이스 블록을 비교적 고온의 흡기로서 녹임에 따라, 응축수의 빙결에 따른 흡기 유동 경로의 크랙 또는 파손을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같은 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 제2 밸브 통로부(77)가 제1 밸브 통로부(75)의 통로 단면적 보다 작은 통로 단면적을 가짐과 아울러, 제1 밸브 통로부(75)의 중심 축이 제2 밸브 통로부(77) 보다 메인 유입부(73)의 중심 축에 가깝게 배치되므로, 흡기에 의하여 제1 밸브 바디(85)를 통해 밸브 회전축(83)에 작용하는 부하를 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 저온 저부하 조건에서 흡기를 바이패스 유닛(50)을 통해 바이패스 시키는 과정에, 제1 밸브 바디(85)와 제1 밸브 통로부(75) 사이의 틈으로 저압 이지알 가스를 포함하고 있는 흡기가 흡기 유입부(31)를 통해 열 교환부(21)로 미세하게 유입되며 그 저압 이지알 가스 중의 포화 수증기가 냉각되면서 응축수를 발생시킬 수 있다.

이러한 응축수는 바이패스 관로부(61)의 응축수 포집부(69)에 포집되고, 부스트 압에 의해 흡기 배출부(41)를 통해 흡기라인(2)으로 빨려 들어가며 엔진(3)의 흡기 매니폴드로 용이하게 유입될 수 있다.

만약, 상기 응축수 포집부(69)에 포집된 응축수가 엔진(3)의 흡기 매니폴드로 유입되지 못하고, 저온 저부하 조건에서 빙결되더라도 본 발명의 실시 예에서는 비교적 고온의 흡기로서 응축수의 아이스 블록을 녹이며, 그 녹은 응축수를 흡기 배출부(41)를 통해 흡기라인(2)으로 용이하게 유입시킬 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 인터쿨러 어셈블리(100)에 의하면, 차량 일반 주행 시의 고온 고부하 조건에서는 밸브 유닛(70)의 작동으로 흡기를 열 교환부(21)로 유동시키며 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 겨울철 시동 시의 저온 저부하 조건에 밸브 유닛(70)의 작동으로 흡기를 바이패스 유닛(50)을 통하여 흡기 배출부(41)로 바이패스 시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 겨울철 시동 시의 저온 저부하 조건에서 응축수의 결빙에 따른 차압 증대, 인터쿨러 성능 저하, 및 흡기 유동 경로의 손상 또는 파손 등을 미연에 방지할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 고온 고부하 조건 및 저온 저부하 조건에서 발생하는 응축수를 인터쿨러 어셈블리(100) 최 하측에서의 응축수 포집부(69)에 포집하며, 부스트 압에 의해 흡기 배출부(41)를 통하여 흡기라인(2)으로 용이하게 배출할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 엔진 시스템 2: 흡기라인
3: 엔진 4: 배기라인
5: DPF 6: 저압 이지알라인
7: 저압 이지알 쿨러 8: 터보 차저
9: 고압 이지알 라인 10: 고압 이지알 쿨러
20: 쿨러 본체 21: 열 교환부
30: 상부 탱크 31: 흡기 유입부
33: 흡기 유입 통로 40: 하부 탱크
41: 흡기 배출부 50: 바이패스 유닛
51: 바이패스 유입부 53: 밸브 장착부
55: 바이패스 통로 61: 바이패스 관로부
63: 입구 65: 출구
69: 응축수 포집부 70: 밸브 유닛
71: 밸브 하우징 73: 메인 유입부
75: 제1 밸브 통로부 77: 제2 밸브 통로부
81: 밸브 바디 조립체 83: 밸브 회전축
85: 제1 밸브 바디 87: 제2 밸브 바디
91: 액추에이터 100: 인터쿨러 어셈블리

Claims (12)

1. 열 교환부를 갖는 쿨러 본체;
   상기 열 교환부와 연결되는 흡기 유입부를 형성하며, 상기 쿨러 본체의 상부에 결합되는 상부 탱크;
   상기 열 교환부와 연결되는 흡기 배출부를 형성하며, 상기 쿨러 본체의 하부에 결합되는 하부 탱크;
   상기 상부 탱크의 외부에서 밸브 장착부를 통해 상기 흡기 유입부와 일체로 구비되며, 상기 흡기 유입부의 통로와 별개로 구획된 통로를 형성하는 바이패스 유입부;
   입구와 출구를 가지며 상기 쿨러 본체의 외측에 구비되고, 상기 입구는 상기 상부 탱크 측에서 상기 바이패스 유입부와 연결되며, 상기 출구는 상기 흡기 배출부 측에서 상기 하부 탱크와 연결되는 바이패스 관로부;
   상기 흡기 유입부와 상기 바이패스 유입부에 연결되며, 터보 차저를 통해 공급되는 흡기를 상기 흡기 유입부 및 상기 바이패스 유입부에 선택적으로 유입시키는 밸브 유닛;
   을 포함하는 인터쿨러 어셈블리.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 바이패스 관로부의 최 하측에 형성되며, 상기 흡기 배출부와 연결되는 응축수 포집부
   를 더 포함하는 인터쿨러 어셈블리.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 바이패스 관로부의 출구는 상기 흡기 배출부와 연결되는 인터쿨러 어셈블리.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 바이패스 관로부는,
   상기 흡기 배출부와 연결되는 상기 출구 측에 응축수 포집부를 형성하는 인터쿨러 어셈블리.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 밸브 유닛은,
   고온 및 고부하 조건에서 상기 바이패스 유입부를 폐쇄하며, 상기 흡기 유입부를 개방하고,
   저온 및 저부하 조건에서 상기 바이패스 유입부를 개방하며, 상기 흡기 유입부를 폐쇄하는 인터쿨러 어셈블리.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 밸브 유닛은,
   상기 흡기 유입부 및 바이패스 유입부와 연결되는 메인 유입부를 가지며 상기 밸브 장착부에 장착되는 밸브 하우징과,
   상기 밸브 하우징에 설치되며, 액추에이터로부터 구동력을 제공받아 상기 흡기 유입부 및 바이패스 유입부의 통로를 선택적으로 개폐하는 밸브 바디 조립체
   를 포함하는 인터쿨러 어셈블리.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 밸브 하우징은,
   하나의 상기 메인 유입부와 연결되는 제1 밸브 통로부 및 제2 밸브 통로부를 형성하는 인터쿨러 어셈블리.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 밸브 통로부는 설정된 통로 단면적을 가지며 상기 흡기 유입부와 연결되고,
   상기 제2 밸브 통로부는 상기 제1 밸브 통로부와 상이한 통로 단면적을 가지며 상기 바이패스 유입부와 연결되는 인터쿨러 어셈블리.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제2 밸브 통로부는,
   상기 제1 밸브 통로부의 통로 단면적 보다 작은 통로 단면적으로 구비되는 인터쿨러 어셈블리.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 밸브 통로부의 중심 축이 상기 제2 밸브 통로부 보다 상기 메인 유입부의 중심 축에 가깝게 배치되는 인터쿨러 어셈블리.
11. 제7 항에 있어서,
    상기 밸브 바디 조립체는,
    상기 제1 및 제2 통로부를 가로지르며 상기 액추에이터와 연결되는 밸브 회전축과,
    상기 제1 밸브 통로부에서 상기 밸브 회전축에 고정되게 설치되는 제1 밸브 바디와,
    상기 제2 밸브 통로부에서 상기 밸브 회전축에 고정되게 설치되는 제2 밸브 바디
    를 포함하는 인터쿨러 어셈블리.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밸브 바디는,
    원형 플랩 형태로 구비되며, 상기 밸브 회전축에 상호 수직 교차하게 고정되는 인터쿨러 어셈블리.

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