KR20210063147A - 유로 가변형 이지알 쿨러 - Google Patents

Abstract

유로 가변형 이지알 쿨러가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러는, ⅰ)일측에 가스 유입부를 가진 가스 유입 챔버를 형성하며, 다른 일측에 가스 유출부를 가진 가스 유출 챔버를 형성하고, 가스 유입 챔버와 가스 유출부를 연결하는 연결라인을 형성하며, 가스 유입 챔버와 가스 유출 챔버 사이의 영역을 바이패스 영역과 쿨링 영역으로 구획 형성하고 있는 하우징과, ⅱ)하우징 내부의 바이패스 영역에 구비되며, 가스 유입 챔버와 가스 유출 챔버를 상호 연결하는 바이패스 통로부와, ⅲ)하우징 내부의 쿨링 영역에 설정된 간격으로 이격되게 배치되며, 가스 유입 챔버와 가스 유출 챔버를 상호 연결하는 가스 튜브부들과, ⅳ)하우징 내부의 쿨링 영역에서 가스 튜브부들 사이에 배치되며, 하우징에 구비된 냉각수 유입부 및 유출부와 연결되는 냉각수 튜브부들과, ⅴ)하우징에 설치되며, 바이패스 통로부와 가스 유입부 및 가스 유출부를 선택적으로 연결하고, 가스 유입부를 통해 유입되는 재순환 배기가스를 쿨링 영역에서 가스 튜브부들을 통해 일 방향으로 유동시키거나 유(U) 방향으로 유동시키며 가스 유출부를 통해 배출케 하는 복수의 유로 가변 밸브유닛들을 포함할 수 있다.

Description

유로 가변형 이지알 쿨러 {EGR COOLER OF VARIABLE FLOW TYPE}

본 발명의 실시 예는 차량용 배기가스 재순환 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스 재순환 장치에서 이지알 가스를 냉각시키기 위한 이지알 쿨러에 관한 것이다.

최근 들어, 지구 온난화 등 환경문제가 거론되고 있고, 배기가스에 대한 규제가 강화되고 있는데, 특히 자동차 배기가스의 배출량에 대한 기준이 점차 강화되어 적용되고 있다.

구체적으로, EURO-6 기준으로 승용차용 디젤 엔진의 경우 NOx 의 발생량을 80mg/km 수준으로 저감시켜야 하는데, 이에 대응하여, 자동차 관련 업체들은 배기가스 재순환 장치(EGR), 질소 트랩 장치(LNT), 및 선택적 촉매 환원장치(SCR) 등의 신기술을 적용하고 있다.

여기서, 배기가스 재순환 장치는 배기가스의 일부를 배기가스 재순환 라인을 통해 다시 흡기 라인으로 재순환시키기 위한 것으로, 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.

이러한 배기가스 재순환 장치에서 배기가스 재순환 라인에는 재순환 배기가스를 냉각시키기 위한 이지알 쿨러(EGR cooler)가 배치된다.

이지알 쿨러는 하우징의 내부에 가스 통로를 형성하고, 그 가스 통로 사이에 냉각수 통로를 형성하고 있다. 이에 따라 이지알 쿨러는 가스 통로로 재순환 배기가스를 유동시키며, 가스 통로 사이의 냉각수 통로를 따라 유동하는 냉각수로서 재순환 배기가스를 냉각시킬 수 있다.

이지알 쿨러는 동일 용량에서도 내부 유로의 구조에 따라 쿨링 효율 및 쿨링 저항이 달라진다. 종래 기술에서의 이지알 쿨러는 재순환 배기가스를 일 방향으로 유동시키며 냉각하는 I-flow 타입과, 재순환 배기가스를 U 방향으로 유동시키며 냉각하는 U-flow 타입으로 구분할 수 있다.

그러나, I-flow 타입의 이지알 쿨러는 쿨러 저항이 작은 반면 유로의 길이가 짧아 쿨러 효율이 떨어지고, U-flow 타입의 이지알 쿨러는 유로의 길이가 길어 쿨러 효율이 우수하지만 쿨러 저항이 큰 단점을 가진다.

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 엔진 조건에 따른 재순환 배기가스의 쿨링 유로를 간단한 구성으로서 바이패스 유로, I-flow 타입 유로 및 U-flow 타입 유로로 가변할 수 있도록 한 가변형 이지알 쿨러를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러는, ⅰ)일측에 가스 유입부를 가진 가스 유입 챔버를 형성하며, 다른 일측에 가스 유출부를 가진 가스 유출 챔버를 형성하고, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출부를 연결하는 연결라인을 형성하며, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출 챔버 사이의 영역을 바이패스 영역과 쿨링 영역으로 구획 형성하고 있는 하우징과, ⅱ)상기 하우징 내부의 상기 바이패스 영역에 구비되며, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출 챔버를 상호 연결하는 바이패스 통로부와, ⅲ)상기 하우징 내부의 쿨링 영역에 설정된 간격으로 이격되게 배치되며, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출 챔버를 상호 연결하는 가스 튜브부들과, ⅳ)상기 하우징 내부의 쿨링 영역에서 상기 가스 튜브부들 사이에 배치되며, 상기 하우징에 구비된 냉각수 유입부 및 유출부와 연결되는 냉각수 튜브부들과, ⅴ)상기 하우징에 설치되며, 상기 바이패스 통로부와 상기 가스 유입부 및 가스 유출부를 선택적으로 연결하고, 상기 가스 유입부를 통해 유입되는 재순환 배기가스를 상기 쿨링 영역에서 상기 가스 튜브부들을 통해 일 방향으로 유동시키거나 유(U) 방향으로 유동시키며 상기 가스 유출부를 통해 배출케 하는 복수의 유로 가변 밸브유닛들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러에 있어서, 상기 복수의 밸브유닛들은 상기 가스 유입 챔버에 설치되며, 상기 가스 유입부와 상기 바이패스 통로부를 선택적으로 연결하고, 상기 가스 유입부와 상기 쿨링 영역을 선택적으로 연결하는 제1 유로 가변 밸브유닛과, 상기 가스 유출 챔버에 설치되며, 상기 가스 유출부와 상기 바이패스 통로부를 선택적으로 연결하고, 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 선택적으로 연결하는 제2 유로 가변 밸브유닛과, 상기 가스 유입 챔버에 설치되며, 상기 쿨링 영역 전체와 상기 가스 유입 챔버를 선택적으로 연결하고, 상기 쿨링 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구획하는 제3 유로 가변 밸브유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러에 있어서, 상기 제1 유로 가변 밸브유닛은 제1 액추에이터에 의해 양 방향으로 회전하는 제1 회전 축과, 상기 제1 회전 축에 설치되는 제1 플랩부재와, 상기 바이패스 통로부의 일단 측에서 상기 가스 유입 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제1 서포트와, 상기 제1 서포트와의 사이에 상기 가스 유입부를 두고 상기 가스 유입부 측에서 상기 가스 유입 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제2 서포트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러에 있어서, 상기 제2 유로 가변 밸브유닛은 제2 액추에이터에 의해 양 방향으로 회전하는 제2 회전 축과, 상기 제2 회전 축에 설치되는 제2 플랩부재와, 상기 바이패스 통로부의 타단 측에서 상기 가스 유출 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제3 서포트와, 상기 제3 서포트와의 사이에 상기 가스 유출부를 두고 상기 가스 유출부 측에서 상기 가스 유출 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제4 서포트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러에 있어서, 상기 제3 유로 가변 밸브유닛은 제3 액추에이터에 의해 양 방향으로 회전하는 제3 회전 축과, 상기 제3 회전 축에 설치되는 제3 플랩부재와, 상기 제1 영역과 제2 영역의 경계 점에서 상기 냉각수 튜브부에 연결되게 설치되는 제5 서포트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러에 있어서, 상기 제1 플랩부재는 상기 제2 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 일단과 상기 가스 유입부를 연결하고, 상기 제2 플랩부재는 상기 제4 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 타단과 상기 가스 유출부를 연결하고, 상기 제3 플랩부재는 상기 쿨링 영역 전체와 상기 가스 유입 챔버를 연결하고, 재순환 배기가스는 상기 가스 유입부로 유입되고, 상기 바이패스 통로부를 따라 유동하며 상기 가스 유출부로 배출될 수 있다. 상기 제2 플랩부재는 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 차단할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러에 있어서, 상기 제1 플랩부재는 상기 제1 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 일단과 상기 가스 유입부를 차단하고, 상기 제2 플랩부재는 상기 제3 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 타단과 상기 가스 유출부를 차단하고, 상기 제3 플랩부재는 상기 쿨링 영역 전체와 상기 가스 유입 챔버를 연결하고, 재순환 배기가스는 상기 가스 유입부로 유입되고, 상기 쿨링 영역에서의 상기 가스 튜브부들을 따라 일 방향으로 유동하며 상기 가스 유출부를 통해 배출될 수 있다. 여기서, 상기 제2 플랩부재는 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러에 있어서, 상기 제1 플랩부재는 상기 제1 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 일단과 상기 가스 유입부를 차단하고, 상기 제2 플랩부재는 상기 제4 서프트에 지지되며, 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 차단하고, 상기 제3 플랩부재는 상기 제5 서포트에 지지되며, 상기 쿨링 영역을 상기 제1 영역과 제2 영역으로 구획하고, 재순환 배기가스는 상기 가스 유입부로 유입되고, 상기 제1 영역에서의 상기 가스 튜브부들 및 상기 제2 영역에서의 상기 가스 튜브들을 따라 유(U) 방향으로 유동하며 상기 연결라인을 통해서 상기 가스 유출부를 통해 배출될 수 있다. 여기서, 상기 제2 플랩부재는 상기 바이패스 통로부의 타단과 상기 가스 유출부를 연결할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 엔진의 운전 조건에 따라 이지알 가스의 유동 유로를 복수의 유로 가변 밸브유닛들을 통하여 바이패스 유로, I-flow 타입 유로 및 U-flow 타입 유로로 가변할 수 있으므로, 쿨러 효율을 극대화시킬 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 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러의 작동을 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 유로 가변형 이지알 쿨러를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러(100)는 디젤 차량의 엔진 시스템에 적용될 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러(100)는 엔진 시스템에서, 엔진의 배기 매니폴드에서 배기라인을 통해 배출되는 배기가스의 일부(재순환 배기가스, 이하에서는 편의 상 "이지알 가스"라고 한다)를 흡기라인으로 재순환시키며, 엔진의 흡기 매니폴더로 공급하는 배기가스 재순환 장치에 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 유로 가변형 이지알 쿨러(100)는 엔진 냉간 시 이지알 가스를 흡기 매니폴드로 바이패스 시키거나 엔진의 저 부하(저 유량) 및 고 부하(고 유량) 시 이지알 가스를 냉각수로서 냉각할 수 있는 수냉식 쿨러로 구비될 수 있다.

이러한 엔진 냉간 조건, 고 부하 및 저부 조건은 차량의 상태에 따라 통상적으로 명확히 구분되므로, 본 발명의 실시 예에서는 냉간 조건, 고 부하/저 부하 조건을 어느 특정한 수치 범위로 한정하지 않기로 한다.

이하에서는 이지알 쿨러(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 이지알 쿨러(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 유로 가변형 이지알 쿨러(100)는 엔진 운전 조건에 따른 이지알 가스의 쿨링 유로를 간단한 구성으로서 바이패스 유로, I-flow 타입 유로 및 U-flow 타입 유로로 가변할 수 있는 구조로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유로 가변형 이지알 쿨러(100)는 기본적으로, 하우징(10), 바이패스 통로부(30), 가스 튜브부(40)들, 냉각수 튜브부(50)들, 그리고 복수의 유로 가변 밸브유닛(60, 70, 80)들을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 하우징(10)은 하기에서 설명될 각종 구성 요소를 설치하기 위한 브라켓, 플레이트, 칼라, 블록, 돌기, 리브 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수 있다.

상기 하우징(10)은 쿨러 하우징으로서, 내부 공간을 형성하고 있는 하우징 본체(11)와, 하우징 본체(11)의 일측에 구비되는 가스 유입 챔버(13)와, 하우징 본체(11)의 다른 일측에 구비되는 가스 유출 챔버(15)를 포함하고 있다.

상기 가스 유입 챔버(13)는 하우징 본체(11)의 내부 공간과 연결되는 챔버 공간을 형성하며, 그 챔버 공간으로 이지알 가스를 유입하는 가스 유입부(14)를 형성하고 있다.

상기 가스 유출 챔버(15)는 하우징 본체(11)의 내부 공간과 연결되는 챔버 공간을 형성하며, 그 챔버 공간에서 이지알 가스를 유출하는 가스 유출부(16)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 하우징(10)은 가스 유입 챔버(13)의 챔버 공간과 가스 유출부(16)를 연결하는 관로 형태의 연결라인(17)을 더 구비하고 있다. 그리고 상기 하우징 본체(11)는 내부 공간에서 가스 유입 챔버(13)와 가스 유출 챔버(15) 사이의 영역을 바이패스 영역(21)과 쿨링 영역(23)으로 구획 형성하고 있다.

상기 하우징 본체(11)의 내부 공간에서 바이패스 영역(21)은 도면을 기준으로 할 때, 최 상측 영역에 위치하며, 쿨링 영역(23)은 바이패스 영역(21)보다 큰 영역으로서 그 바이패스 영역(21)의 하측 영역(나머지 영역)에 위치하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 바이패스 통로부(30)는 가스 유입부(14)를 통해 가스 유입 챔버(13)의 챔버 공간으로 유입되는 이지알 가스를 쿨링 영역(23)으로 유동시키지 않고, 바이패스 영역(21)으로 유동시키며, 가스 유출 챔버(15)의 챔버 공간에서 가스 유출부(16)를 통해 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 유출하기 위한 것이다.

상기 바이패스 통로부(30)는 하우징 본체(11)의 내부에서 바이패스 영역(21)에 구비되며, 가스 유입 챔버(13)의 챔버 공간과 가스 유출 챔버(15)의 챔버 공간을 상호 연결한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 가스 튜브부(40)들은 하우징 본체(11) 내부의 쿨링 영역(23)에서 이지알 가스를 유동시키는 가스 유동 통로를 형성하는 것으로서, 그 쿨링 영역(23)에 상하 방향을 따라 설정된 간격으로 이격되게 배치된다.

즉, 상기 가스 튜브부(40)들은 가스 유입 챔버(13)와 가스 유출 챔버(15) 사이의 쿨링 영역(23)에 배치되며, 그 가스 유입 챔버(13)와 가스 유출 챔버(15)를 상호 연결한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 냉각수 튜브부(50)들은 가스 튜브부(40)들의 가스 유동 통로를 따라 유동하는 이지알 가스를 냉각수로서 냉각시키기 위한 것으로서, 그 냉각수를 가스 유동 방향을 따라 유동시키는 냉각수 유동 통로를 형성하고 있다.

상기 냉각수 튜브부(50)들은 하우징 본체(11) 내부의 쿨링 영역(23)에서 가스 튜브부(40)들 사이에 배치되며, 하우징(10)에 구비된 냉각수 유입부(19a) 및 냉각수 유출부(19b)와 연결된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 복수의 유로 가변 밸브유닛(60, 70, 80)들은 하우징(10)에서 가스 유입 챔버(13) 및 가스 유출 챔버(15)의 내부에 설치된다.

상기 복수의 유로 가변 밸브유닛(60, 70, 80)들은 바이패스 통로부(30)와 가스 유입 챔버(13)의 가스 유입부(14) 및 가스 유출 챔버(15)의 가스 유출부(16)를 선택적으로 연결하고, 그 가스 유입부(14)를 통해 유입되는 이지알 가스를 쿨링 영역(23)에서 가스 튜브부(40)들을 통해 일 방향(I-flow 타입)으로 유동시키거나 유(U) 방향(U-flow 타입)으로 유동시키며 가스 유출부(16)를 통해 배출케 하는 기능을 하게 된다.

이러한 복수의 유로 가변 밸브유닛(60, 70, 80)들은 제1 유로 가변 밸브유닛(60), 제2 유로 가변 밸브유닛(70), 그리고 제3 유로 가변 밸브유닛(80)을 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 유로 가변 밸브유닛(60)은 가스 유입 챔버(13)에 설치된다. 상기 제1 유로 가변 밸브유닛(60)은 가스 유입부(14)와 바이패스 통로부(30)를 선택적으로 연결하고, 그 가스 유입부(14)와 쿨링 영역(23)을 선택적으로 연결할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 유로 가변 밸브유닛(60)은 제1 회전 축(61), 제1 플랩부재(63), 제1 서포트(65), 그리고 제2 서포트(67)를 포함하고 있다.

상기 제1 회전 축(61)은 제1 액추에이터(69)에 의해 양 방향으로 회전 가능하게 구비된다. 상기 제1 회전 축(61)은 가스 유입 챔버(13)에서 바이패스 통로부(30)와 인접한 냉각수 튜브부(50)의 일측에 실링(간극 없이) 가능하게 밀착되며, 제1 액추에이터(69)에 의해 양 방향으로 회전 가능하게 구비된다.

여기서, 상기 제1 액추에이터(69)는 회전 방향 및 속도의 서보 제어가 가능한 서보 모터를 포함할 수 있고, 진공 압에 의해 제1 회전 축(61)에 양 방향으로의 회전력을 인가할 수도 있다.

상기 제1 플랩부재(63)는 판재 형 밸브 바디로서, 제1 회전 축(61)에 고정되게 설치된다. 상기 제1 플랩부재(63)는 가스 유입 챔버(13)의 챔버 공간에서 가스 유입부(14)를 사이에 두고 그 가스 유입 챔버(13)의 내벽을 따라 설정된 회전 범위로 선회 가능하게 구비된다.

상기 제1 서포트(65)는 제1 플랩부재(63)의 일측 회전 범위를 제한하며, 제1 플랩부재(63)의 끝단을 지지하는 바아 형태의 스토퍼로서, 바이패스 통로부(30)의 일단 측에서 가스 유입 챔버(13)의 내벽에 연결되게 설치된다.

상기 제1 서포트(65)는 바이패스 통로부(30)의 일단 측에서 가스 유입 챔버(13) 내벽과의 간극이 형성되지 않도록 연결 리브 등을 통해 그 가스 유입 챔버(13)의 내벽에 연결되게 설치된다.

상기 제2 서포트(67)는 제1 플랩부재(63)의 다른 일측 회전 범위를 제한하며, 제1 플랩부재(63)의 끝단을 지지하는 바아 형태의 스토퍼로서, 제1 서포트(65)와의 사이에 가스 유입부(14)를 두고 그 가스 유입부(14) 측에서 가스 유입 챔버(13)의 내벽에 연결되게 설치된다.

상기 제2 서포트(67)는 가스 유입부(14) 측에서 가스 유입 챔버(13) 내벽과의 간극이 형성되지 않도록 연결 리브 등을 통해 그 가스 유입 챔버(13)의 내벽에 연결되게 설치된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제2 유로 가변 밸브유닛(70)은 가스 유출 챔버(15)에 설치된다. 상기 제2 유로 가변 밸브유닛(70)은 가스 유출부(16)와 바이패스 통로부(30)를 선택적으로 연결하고, 그 가스 유출부(16)와 쿨링 영역(23)을 선택적으로 연결할 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 유로 가변 밸브유닛(70)은 제2 회전 축(71), 제2 플랩부재(73), 제3 서포트(75), 그리고 제4 서포트(77)를 포함하고 있다.

상기 제2 회전 축(71)은 제2 액추에이터(79)에 의해 양 방향으로 회전 가능하게 구비된다. 상기 제2 회전 축(71)은 가스 유출 챔버(15)에서 바이패스 통로부(30)와 인접한 냉각수 튜브부(50)의 다른 일측에 실링(간극 없이) 가능하게 밀착되며, 제2 액추에이터(79)에 의해 양 방향으로 회전 가능하게 구비된다.

여기서, 상기 제2 액추에이터(79)는 회전 방향 및 속도의 서보 제어가 가능한 서보 모터를 포함할 수 있고, 진공 압에 의해 제2 회전 축(71)에 양 방향으로의 회전력을 인가할 수도 있다.

상기 제2 플랩부재(73)는 판재 형 밸브 바디로서, 제2 회전 축(71)에 고정되게 설치된다. 상기 제2 플랩부재(73)는 가스 유출 챔버(15)의 챔버 공간에서 가스 유출부(16)를 사이에 두고 그 가스 유출 챔버(15)의 내벽 측을 따라 설정된 회전 범위로 선회 가능하게 구비된다.

상기 제3 서포트(75)는 제2 플랩부재(73)의 일측 회전 범위를 제한하며, 제2 플랩부재(73)의 끝단을 지지하는 스토퍼로서, 바이패스 통로부(30)의 타단 측에서 가스 유출 챔버(15)의 내벽에 일체로 연결된다.

즉, 상기 제3 서포트(75)는 바이패스 통로부(30)의 타단 측에서 가스 유출 챔버(15) 내벽과의 간극이 형성되지 않도록 그 가스 유출 챔버(15)의 내벽에서 일체로 돌출된 형태로 구비된다.

상기 제4 서포트(77)는 제2 플랩부재(73)의 다른 일측 회전 범위를 제한하며, 제2 플랩부재(73)의 끝단을 지지하는 스토퍼로서, 제3 서포트(75)와의 사이에 가스 유출부(16)를 두고 그 가스 유출부(16) 측에서 가스 유출 챔버(15)의 내벽에 일체로 연결된다.

즉, 상게 제4 서포트(77)는 가스 유출부(16) 측에서 가스 유출 챔버(15) 내벽과의 간극이 형성되지 않도록 그 가스 유출 챔버(15)의 내벽에서 일체로 돌출된 형태로 구비된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 유로 가변 밸브유닛(80)은 가스 유입 챔버(13)에 설치된다. 상기 제3 유로 가변 밸브유닛(80)은 쿨링 영역(23) 전체와 가스 유입 챔버(13)의 챔버 공간을 선택적으로 연결하고, 그 쿨링 영역(23)을 제1 영역(25)과 제2 영역(27)으로 구획할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 영역(25, 27)은 가스 튜브부(40)들과 냉각수 튜브부(50)들이 배열된 쿨링 영역(23)을 상하 방향으로 구획한 상측 영역과 하측 영역으로 정의될 수 있다.

상기 제3 유로 가변 밸브유닛(80)은 구체적으로, 제3 회전 축(81), 제3 플랩부재(83), 그리고 제5 서포트(85)를 포함하고 있다.

상기 제3 회전 축(81)은 제3 액추에이터(89)에 의해 양 방향으로 회전 가능하게 구비된다. 상기 제3 회전 축(81)은 가스 유입 챔버(13)에서 제2 서포트(67)와 인접한 내벽에 실링(간극 없이) 가능하게 밀착되며, 제3 액추에이터(89)에 의해 양 방향으로 회전 가능하게 구비된다.

여기서, 상기 제3 액추에이터(89)는 회전 방향 및 속도의 서보 제어가 가능한 서보 모터를 포함할 수 있고, 진공 압에 의해 제3 회전 축(81)에 양 방향으로의 회전력을 인가할 수도 있다.

상기 제3 플랩부재(83)는 판재 형 밸브 바디로서, 제3 회전 축(81)에 고정되게 설치된다. 상기 제3 플랩부재(83)는 가스 유입 챔버(13)에서 연결라인(17) 측과 쿨링 영역(23) 측을 따라 설정된 회전 범위로 선회 가능하게 구비된다.

여기서, 상기 제3 플랩부재(83)는 연결라인(17) 측의 가스 유입 챔버(13) 내벽을 통해 일측 회전 범위가 제한될 수 있다.

상기 제5 서포트(85)는 제3 플랩부재(83)의 다른 일측 회전 범위를 제한하며, 제3 플랩부재(83)의 끝단을 지지하는 스토퍼로서, 위에서 언급한 바 있는 제1 영역(25)과 제2 영역(27)의 경계 점에서 냉각수 튜브부(50)에 연결되게 설치된다.

상기 제5 서포트(85)는 가스 유입 챔버(13)에서 냉각수 튜브부(50)와의 간극이 형성되지 않도록 연결 리브 등을 통해 그 냉각수 튜브부(50)에 연결되게 설치된다.

도면에서 미 설명된 도면 참조부호 87은 연결라인(17) 측의 가스 유입 챔버(13) 내벽에 설치되며, 제3 플랩부재(83)의 일측 회전 범위를 제한하는 제6 스토퍼를 나타낸다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 엔진의 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기가스의 일부(이지알 가스)를 엔진의 흡기 매니폴드로 재순환시키는 과정에, 이지알 쿨러(100)를 통하여 이지알 가스를 냉각수로서 냉각시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시 예에서는 냉각수 유입부(19a)를 통하여 냉각수 튜브부(50)들로 냉각수를 유동시키고, 냉각수 유출부(19b)를 통해 냉각수를 유출시키며, 그 냉각수로서 이지알 가스를 냉각시킬 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 엔진 냉간 조건에서는 비교적 고온의 이지알 가스를 냉각수로서 냉각시키지 않고, 배출하며 흡기 매니폴드 측으로 공급할 수 있다.

구체적으로, 상기한 엔진 냉간 조건에서의 바이패스 모드의 경우, 본 발명의 실시 예에서는 제1 액추에이터(69)의 구동으로 제1 회전 축(61)을 통해 제1 플랩부재(63)를 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 상기 제1 플랩부재(63)는 제2 서포트(67)에 지지되며, 바이패스 통로부(30)의 일단과 가스 유입부(14)를 연결한다.

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 제2 액추에이터(79)의 구동으로 제2 회전 축(71)을 통해 제2 플랩부재(73)를 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 상기 제2 플랩부재(73)는 제4 서포트(77)에 지지되며, 바이패스 통로부(30)의 타단과 가스 유출부(16)를 연결한다. 이때, 상기 제2 플랩부재(73)는 가스 유출부(16)와 쿨링 영역(23)을 차단한다.

여기서, 제3 플랩부재(83)는 제3 액추에이터(89)의 구동으로 제3 회전 축(81)을 통해 일측 방향으로 회전하며, 쿨링 영역(23)과 가스 유입 챔버(13)를 연결하고 있다. 그리고, 상기 제3 플랩부재(83)는 연결라인(17) 측의 가스 유입 챔버(13) 내벽 측에서 제6 서포트(87)에 지지된 상태에 있다.

따라서, 상기한 엔진 냉간 조건에 따른 바이패스 모드에서는 가스 유입부(14)를 통해 가스 유입 챔버(13)로 유입되는 이지알 가스를 바이패스 통로부(30)를 따라 유동시키며, 가스 유출 챔버(15)에서 가스 유출부(16)를 통해 배출할 수 있다.

다른 한편, 도 4에 도시된 바와 같이 엔진의 저 부하 조건에서는 가스 유입부(14)를 통해 쿨링 영역(23)으로 유입되는 이지알 가스를 가스 튜브부(40)들을 통해 유동시키며, 냉각수 튜브부(50)들을 통해 유동하는 냉각수로서 이지알 가스를 냉각시키며, 가스 유출부(16)를 통해 이지알 가스를 배출하는 I-flow 타입의 유로를 구현할 수 있다.

구체적으로, 상기한 엔진 저 부하 조건에서의 I-flow 모드의 경우, 본 발명의 실시 예에서는 제1 액추에이터(69)의 구동으로 제1 회전 축(61)을 통해 제1 플랩부재(63)를 다른 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 상기 제1 플랩부재(63)는 제1 서포트(65)에 지지되며, 바이패스 통로부(30)의 일단과 가스 유입부(14)를 차단한다.

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 제2 액추에이터(79)의 구동으로 제2 회전 축(71)을 통해 제2 플랩부재(73)를 다른 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 상기 제2 플랩부재(73)는 제3 서포트(75)에 지지되며, 바이패스 통로부(30)의 타단과 가스 유출부(16)를 차단한다. 이때, 상기 제2 플랩부재(73)는 제4 서포트(77)를 통해 가스 유출부(16)와 쿨링 영역(23) 전체를 연결한다.

여기서, 제3 플랩부재(83)는 제3 액추에이터(89)의 구동으로 제3 회전 축(81)을 통해 일측 방향으로 회전하며, 쿨링 영역(23) 전체와 가스 유입 챔버(13)를 연결하고 있다. 그리고, 상기 제3 플랩부재(83)는 연결라인(17) 측의 가스 유입 챔버(13) 내벽 측에서 제6 서포트(87)에 지지된 상태에 있다.

따라서, 상기한 엔진 저 부하 조건에 따른 I-flow 모드에서는 가스 유입부(14)를 통해 가스 유입 챔버(13)로 유입되는 이지알 가스를 바이패스 통로부(30)로 유동시키지 않고, 쿨링 영역(23) 전체에서의 가스 튜브부(40)들을 따라 일 방향으로 유동시키고, 냉각수 튜브부(50)들을 통해 유동하는 냉각수로서 이지알 가스를 냉각시키며, 가스 유출 챔버(15)에서 가스 유출부(16)를 통해 이지알 가스를 배출할 수 있다.

또 다른 한편, 도 5에 도시된 바와 같이 엔진의 고 부하 조건에서는 가스 유입부(14)를 통해 쿨링 영역(23)으로 유입되는 이지알 가스를 가스 튜브부(40)들을 통해 쿨링 영역(23)에서 제1 영역(25) 및 제2 영역(27)으로 유동시키며, 가스 유출부(16)를 통해 이지알 가스를 배출하는 U-flow 타입의 유로를 구현할 수 있다.

구체적으로, 상기한 엔진 고 부하 조건에서의 U-flow 모드의 경우, 본 발명의 실시 예에서는 제1 액추에이터(69)의 구동으로 제1 회전 축(61)을 통해 제1 플랩부재(63)를 다른 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 상기 제1 플랩부재(63)는 제1 서포트(65)에 지지되며, 바이패스 통로부(30)의 일단과 가스 유입부(14)를 차단한다.

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 제2 액추에이터(79)의 구동으로 제2 회전 축(71)을 통해 제2 플랩부재(73)를 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 상기 제2 플랩부재(73)는 제4 서프트(77)에 지지되며, 가스 유출부(16)와 쿨링 영역(23) 전체를 차단한다. 이때, 상기 제2 플랩부재(73)는 바이패스 통로부(30)의 타단과 가스 유출부(16)를 연결한다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 제3 액추에이터(89)의 구동으로 제3 회전 축(81)을 통해 제3 플랩부재(83)를 다른 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 상기 제3 플랩부재(83)는 제5 서포트(85)에 지지되며, 쿨링 영역(23)을 제1 영역(25)과 제2 영역(27)으로 구획한다.

따라서, 상기한 엔진 고 부하 조건에 따른 U-flow 모드에서는 가스 유입부(14)를 통해 가스 유입 챔버(13)로 유입되는 이지알 가스를 바이패스 통로부(30)로 유동시키지 않고, 제3 플랩부재(83)를 통해 제1 영역(25)에서의 가스 튜브부(40)들을 따라 유동시키며, 냉각수 튜브부(50)들을 통해 유동하는 냉각수로서 이지알 가스를 냉각시킨다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 가스 유출 챔버(15) 측에서 제2 영역(27)에서의 가스 튜브부(40)들을 따라 가스 유출 챔버(15)로 유동시키며, 냉각수 튜브부(50)들을 통해 유동하는 냉각수로서 이지알 가스를 냉각시키고, 가스 유출 챔버(15)에서 이지알 가스를 제3 플랩부재(83)에 의하여 연결라인(17)을 따라 유동시키며, 가스 유출부(16)를 통해 배출할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 유로 가변형 이지알 쿨러(100)는 엔진의 운전 조건에 따라 이지알 가스의 유동 유로를 복수의 유로 가변 밸브유닛(60, 70, 80)들을 통하여 바이패스 유로, I-flow 타입 유로 및 U-flow 타입 유로로 가변할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 배기가스의 유량이 적은 엔진 저 부하 조건에서는 I-flow 타입 유로를 적용하고, 차압이 확보되는 엔진 고 부하 조건에서는 U-flow 타입 유로 적용하여 쿨러 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 저 부하 차압 형성을 위한 부스트 상향이 불필요 하고, 저 부하 차압 형성이 어려는 WGT 터보 차저 엔진에 적용 가능하므로, 배기가스의 NOx 저감 및 연비 개선 효과로 상품성을 더욱 향상시킬 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.

10: 하우징 11: 하우징 본체
13: 가스 유입 챔버 14: 가스 유입부
15: 가스 유출 챔버 16: 가스 유출부
17: 연결라인 19a: 냉각수 유입부
19b: 냉각수 유출부 21: 바이패스 영역
23: 쿨링 영역 25: 제1 영역
27: 제2 영역 30: 바이패스 통로부
40: 가스 튜브부 50: 냉각수 튜브부
60: 제1 유로 가변 밸브유닛 61: 제1 회전 축
63: 제1 플랩부재 65: 제1 서포트
67: 제2 서포트 69: 제1 액추에이터
70: 제2 유로 가변 밸브유닛 71: 제2 회전 축
73: 제2 플랩부재 75: 제3 서포트
77: 제4 서포트 79: 제2 액추에이터
80: 제3 유로 가변 밸브유닛 81: 제3 회전 축
83: 제3 플랩부재 85: 제5 서포트
87: 제6 서포트 89: 제3 액추에이터
100: 이지알 쿨러

Claims (11)

1. 일측에 가스 유입부를 가진 가스 유입 챔버를 형성하며, 다른 일측에 가스 유출부를 가진 가스 유출 챔버를 형성하고, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출부를 연결하는 연결라인을 형성하며, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출 챔버 사이의 영역을 바이패스 영역과 쿨링 영역으로 구획 형성하고 있는 하우징;
   상기 하우징 내부의 상기 바이패스 영역에 구비되며, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출 챔버를 상호 연결하는 바이패스 통로부;
   상기 하우징 내부의 쿨링 영역에 설정된 간격으로 이격되게 배치되며, 상기 가스 유입 챔버와 상기 가스 유출 챔버를 상호 연결하는 가스 튜브부들;
   상기 하우징 내부의 쿨링 영역에서 상기 가스 튜브부들 사이에 배치되며, 상기 하우징에 구비된 냉각수 유입부 및 유출부와 연결되는 냉각수 튜브부들; 및
   상기 하우징에 설치되며, 상기 바이패스 통로부와 상기 가스 유입부 및 가스 유출부를 선택적으로 연결하고, 상기 가스 유입부를 통해 유입되는 재순환 배기가스를 상기 쿨링 영역에서 상기 가스 튜브부들을 통해 일 방향으로 유동시키거나 유(U) 방향으로 유동시키며 상기 가스 유출부를 통해 배출케 하는 복수의 유로 가변 밸브유닛들;
   을 포함하는 유로 가변형 이지알 쿨러.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 밸브유닛들은,
   상기 가스 유입 챔버에 설치되며, 상기 가스 유입부와 상기 바이패스 통로부를 선택적으로 연결하고, 상기 가스 유입부와 상기 쿨링 영역을 선택적으로 연결하는 제1 유로 가변 밸브유닛과,
   상기 가스 유출 챔버에 설치되며, 상기 가스 유출부와 상기 바이패스 통로부를 선택적으로 연결하고, 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 선택적으로 연결하는 제2 유로 가변 밸브유닛과,
   상기 가스 유입 챔버에 설치되며, 상기 쿨링 영역 전체와 상기 가스 유입 챔버를 선택적으로 연결하고, 상기 쿨링 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구획하는 제3 유로 가변 밸브유닛
   을 포함하는 유로 가변형 이지알 쿨러.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 유로 가변 밸브유닛은,
   제1 액추에이터에 의해 양 방향으로 회전하는 제1 회전 축과,
   상기 제1 회전 축에 설치되는 제1 플랩부재와,
   상기 바이패스 통로부의 일단 측에서 상기 가스 유입 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제1 서포트와,
   상기 제1 서포트와의 사이에 상기 가스 유입부를 두고 상기 가스 유입부 측에서 상기 가스 유입 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제2 서포트
   를 포함하는 유로 가변형 이지알 쿨러.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제2 유로 가변 밸브유닛은,
   제2 액추에이터에 의해 양 방향으로 회전하는 제2 회전 축과,
   상기 제2 회전 축에 설치되는 제2 플랩부재와,
   상기 바이패스 통로부의 타단 측에서 상기 가스 유출 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제3 서포트와,
   상기 제3 서포트와의 사이에 상기 가스 유출부를 두고 상기 가스 유출부 측에서 상기 가스 유출 챔버의 내벽에 연결되게 설치되는 제4 서포트
   를 포함하는 유로 가변형 이지알 쿨러.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제3 유로 가변 밸브유닛은,
   제3 액추에이터에 의해 양 방향으로 회전하는 제3 회전 축과,
   상기 제3 회전 축에 설치되는 제3 플랩부재와,
   상기 제1 영역과 제2 영역의 경계 점에서 상기 냉각수 튜브부에 연결되게 설치되는 제5 서포트
   를 포함하는 유로 가변형 이지알 쿨러.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 플랩부재는 상기 제2 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 일단과 상기 가스 유입부를 연결하고,
   상기 제2 플랩부재는 상기 제4 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 타단과 상기 가스 유출부를 연결하고,
   상기 제3 플랩부재는 상기 쿨링 영역 전체와 상기 가스 유입 챔버를 연결하고,
   재순환 배기가스는 상기 가스 유입부로 유입되고, 상기 바이패스 통로부를 따라 유동하며 상기 가스 유출부로 배출되는 유로 가변형 이지알 쿨러.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제2 플랩부재는 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 차단하는 유로 가변형 이지알 쿨러.
8. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 플랩부재는 상기 제1 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 일단과 상기 가스 유입부를 차단하고,
   상기 제2 플랩부재는 상기 제3 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 타단과 상기 가스 유출부를 차단하고,
   상기 제3 플랩부재는 상기 쿨링 영역 전체와 상기 가스 유입 챔버를 연결하고,
   재순환 배기가스는 상기 가스 유입부로 유입되고, 상기 쿨링 영역에서의 상기 가스 튜브부들을 따라 일 방향으로 유동하며 상기 가스 유출부를 통해 배출되는 유로 가변형 이지알 쿨러.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제2 플랩부재는 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 연결하는 유로 가변형 이지알 쿨러.
10. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 플랩부재는 상기 제1 서포트에 지지되며, 상기 바이패스 통로부의 일단과 상기 가스 유입부를 차단하고,
    상기 제2 플랩부재는 상기 제4 서프트에 지지되며, 상기 가스 유출부와 상기 쿨링 영역을 차단하고,
    상기 제3 플랩부재는 상기 제5 서포트에 지지되며, 상기 쿨링 영역을 상기 제1 영역과 제2 영역으로 구획하고,
    재순환 배기가스는 상기 가스 유입부로 유입되고, 상기 제1 영역에서의 상기 가스 튜브부들 및 상기 제2 영역에서의 상기 가스 튜브들을 따라 유(U) 방향으로 유동하며 상기 연결라인을 통해서 상기 가스 유출부를 통해 배출되는 유로 가변형 이지알 쿨러.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 플랩부재는 상기 바이패스 통로부의 타단과 상기 가스 유출부를 연결하는 유로 가변형 이지알 쿨러.

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