KR20240004034A - 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리 - Google Patents

Abstract

린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리는, i)상하단이 개방되고, 상측 단부를 통해 흡기 매니폴드와 결합되는 하우징과, ii)냉각수가 통과하는 냉각수 통로, 흡기 매니폴드와 연결되는 과급 공기 통로, 그리고 하우징의 내부 중심을 따라 형성되어 흡기 매니폴드와 연결되는 바이패스 통로를 포함하며, 하우징의 내부에 설치되는 열 교환부와, iii)과급 공기 통로 및 바이패스 통로와 연결되는 과급 공기 유입부를 포함하고, 하우징의 하측 단부와 결합되는 인렛 탱크와, iv)인렛 탱크에 설치되며, 액추에이터의 구동에 의하여 바이패스 통로를 선택적으로 개폐하는 밸브 조립체를 포함할 수 있다.

Description

린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리{WATER CHARGE AIR COOLER ASSEMBLY OF LEAN BURN INTAKE SYSTEM}

본 발명의 실시 예는 린번(lean burn) 엔진에 적용되는 흡기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과급 공기를 냉각수로 냉각하도록 되어 있는 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 관한 것이다.

최근 들어, 전세계적인 배기 가스 배출 규제에 따라 전통적인 내연 엔진이 적용되는 차량이 감소하고 배기 가스 배출이 적은 전기 차량 또는 하이브리드 차량이 확산되는 추세에 있다.

이중에서, 하이브리드 차량은 엔진과 구동 모터로 구성되는 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 차량이다. 하이브리드 차량은 구동 모터가 엔진의 동력을 보조하기 때문에, 하이브리드 차량에 적용되는 엔진은 주로 최고 열효율 운전점(또는, 최적 운전점)에서 동작된다.

최고 열효율 운전점에서 희박 연소 모드(lean burn combustion mode)를 이용하여 저온 연소를 구현하는 경우, 연소 온도가 낮아지기 때문에 비열비가 상승하여 하이브리드 차량의 효율이 향상된다.

이와 같은 하이브리드 차량의 엔진(예, 린번 엔진)에서, 흡기 시스템은 과급기(예, 전동식 슈퍼 차저)와, 수냉식 인터쿨러를 구비하고 있다. 과급기는 엔진의 배기 계로 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기를 가압한다. 그리고, 수냉식 인터쿨러는 과급기에 의해 압축된 과급 공기를 냉각수로서 냉각한다.

한편, 하이브리드 차량에서의 냉각 구조는 엔진 부품과 전동화(PE) 부품을 냉각하는 저온 통합 냉각 회로를 구성하고 있다. 이러한 저온 통합 냉각 회로는 엔진 부품과 전동화 부품을 직렬로 연결하여 냉각수를 순환시키는 직렬 냉각 방식과, 직렬 냉각 방식에서 수냉식 인터쿨러를 우회하여 냉각수를 순환시키는 바이패스 냉각 방식이 있다.

그런데, 엔진 부품과 전동화 부품의 통합 냉각 회로 인해 엔진의 과급에 의한 발열 대비 전동화 부품의 발열이 많은 조건에서, 전동화 부품의 발열량에 의해 상승된 냉각 수온으로 인하여 흡기 온의 상승 및 이로 인한 체적 효율의 저하를 야기함으로써 엔진의 성능 및 연비를 악화시킬 수 있다.

더 나아가, 상기한 바와 같은 전동화 부품의 발열 영향을 최소화하기 위하여 수냉식 인터쿨러를 우회하여 냉각수를 순환시키는 경우, 과급 공기가 수냉식 인터쿨러를 통과하기 때문에, 과급 공기의 유동 저항이 증가함으로써 체적 효율의 저하를 야기할 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 전동화 부품의 발열에 대한 영향을 최소화하도록 과급 공기를 우회하며, 과급 공기의 유동 저항을 최소화할 수 있도록 한 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리는, i)상하단이 개방되고, 상측 단부를 통해 흡기 매니폴드와 결합되는 하우징과, ii)냉각수가 통과하는 냉각수 통로, 상기 흡기 매니폴드와 연결되는 과급 공기 통로, 그리고 상기 하우징의 내부 중심을 따라 형성되어 상기 흡기 매니폴드와 연결되는 바이패스 통로를 포함하며, 상기 하우징의 내부에 설치되는 열 교환부와, iii)상기 과급 공기 통로 및 상기 바이패스 통로와 연결되는 과급 공기 유입부를 포함하고, 상기 하우징의 하측 단부와 결합되는 인렛 탱크와, iv)상기 인렛 탱크에 설치되며, 액추에이터의 구동에 의하여 상기 바이패스 통로를 선택적으로 개폐하는 밸브 조립체를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 하우징은 상부에 구비되어 상기 냉각수 통로와 연결되는 냉각수 유입부와, 하부에 구비되어 상기 냉각수 통로와 연결되는 냉각수 유출부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 열 교환부는 설정된 간격을 두고 동심원으로 배열되며, 내부에 상기 과급 공기 통로가 형성된 복수의 튜브들과, 상기 복수의 튜브들 사이의 간격을 설정하고, 상기 복수의 튜브들 사이에 상기 냉각수 통로를 형성하도록 상기 하우징의 상측 단부 및 하측 단부에 각각 결합되는 서포터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 복수의 튜브들의 각각은 원호(arc) 형태로 구비되며, 상기 바이패스 통로를 중심에 두고 원주 방향 및 반경 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 열 교환부는 상기 복수의 튜브들의 각각의 내측에 배치되는 냉각 핀을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 냉각 핀은 지그재그 형태로 절곡되어 상기 복수의 튜브들의 각각의 내면과 접합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 열 교환부는 내부에 상기 바이패스 통로를 형성하도록 상기 서포터와 결합되는 바이패스 관로 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 바이패스 관로 부재는 상기 열 교환부의 중앙에서, 상기 바이패스 통로를 통해 상기 인렛 탱크의 과급 공기 유입부와 상기 흡기 매니폴드를 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 조립체는 상기 인렛 탱크에 회전 가능하게 결합되며, 상기 액추에이터와 연결되는 밸브 회전축과, 상기 바이패스 통로에 대응하는 위치에서 상기 밸브 회전축에 고정되는 밸브 바디를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 바디는 원형 플랩 형태로 구비되며, 상기 밸브 회전축의 축 방향에 수직 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 회전 축은 상기 바이패스 통로를 따라 배치된 바이패스 관로 부재의 하부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 전동화 부품의 과도한 발열에 대한 영향을 최소화하고, 과급 공기의 유동 저항을 최소화하도록 과급 공기를 바이패스 시키는 구조를 적용함으로써, 엔진의 성능 및 연비 향상을 도모할 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 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리가 적용되는 차량용 엔진의 일 예를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리를 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 적용되는 복수의 튜브들을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 적용되는 밸브 조립체를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고, 본 발명의 기본 원리를 예시하는 다양한 선호되는 특징들의 다소 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 치수, 방향, 위치, 및 형상을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 개시가 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

이하에서는 본 개시의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리가 적용되는 차량용 엔진의 일 예를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)는 엔진의 구동력과 전기 동력을 함께 이용하는 하이브리드 차량에 적용될 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)는 하이브리드 차량의 린번(lean burn) 엔진(1)에 적용될 수 있다. 상기 린번 엔진(1)은 최고 열효율 운전점에서 희박 연소 모드를 이용하여 저온 연소를 구현하면서 성능과 연비를 극대화할 수 있다.

이와 같은 린번 엔진(1)은 과급기(3)(예, 전동식 슈퍼 차저)를 통해 압축된 과급 공기를 흡기 매니폴드(5)로 공급하도록 되어 있는 흡기 시스템(7)을 포함하고 있다.

상기 흡기 시스템(7)은 과급기(3)에 의하여 압축된 과급 공기를 냉각수로서 냉각하도록 되어 있는 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)를 더 포함하고 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)는 흡기 매니폴드(5)와 일체형으로 구성될 수도 있다.

한편, 하이브리드 차량은 린번 엔진(1)의 부품과 전동화(PE) 부품(9)을 냉각하는 저온 통합 냉각 회로(2)를 구성하고 있다. 상기 저온 통합 냉각 회로(2)는 워터 펌프(6)의 구동에 의하여 냉각수를 과급기(3), 전동화 부품(9), 저온 라디에이터(4), 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)로 순환시킬 수 있다.

본 명세서에서는 도면을 기준으로 할 때, 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)가 상하 방향으로 배치된 상태를 예로 하여 구성 요소를 설명하기로 한다.

또한, 본 명세서에서, 구성요소의 '상단부', '상부', '상단' 또는 '상부 면'은 도면에서 상대적으로 상측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타내고, 구성요소의 '하단부', '하부', '하단' 또는 '하부 면'은 도면에서 상대적으로 하측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타낸다.

더 나아가, 본 명세서에서 구성요소의 단(예를 들어, 일측 단 또는 다른 일측 단 등)은 임의의 한 방향으로 구성요소의 끝을 나타내며, 구성요소의 단부(예를 들어, 일측 단부 또는 다른 일측 단부 등)는 그 끝을 포함하는 구성요소의 일정 부분을 나타낸다.

본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)는 전동화 부품(9)의 발열에 대한 영향을 최소화하도록 과급 공기를 우회하며, 과급 공기의 유동 저항을 최소화할 수 있는 구조로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리를 도시한 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)는 기본적으로, 하우징(10), 열 교환부(20), 인렛 탱크(50), 그리고 밸브 조립체(70)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 하우징(10)(당업자는 통상적으로 '캔'이라고도 한다.)은 하나의 예에서, 상하단이 개방된 원통 형상으로 구비될 수 있다.

상기 하우징(10)은 상측 단부를 통해 흡기 매니폴드(5)와 결합된다. 상기 흡기 매니폴드(5)는 엔진의 각 기통으로 과급 공기를 분배하고, 블로우 바이 가스가 유입될 수 있는 구조를 갖는다.

여기서, 상기 흡기 매니폴드(5)는 플라스틱 소재로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 하우징(10)의 상측 단부는 클램프(11)를 통해 흡기 매니폴드(5)와 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 열 교환부(20)는 과급기(3)(이하 도 1 참조)에 의하여 공급되는 과급 공기를 냉각수를 통해 냉각하도록 되어 있다. 그리고, 상기 열 교환부(20)는 과급기(3)에 의하여 공급되는 과급 공기를 냉각수로 냉각하지 않고, 흡기 매니폴드(5)로 바이패스 시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 열 교환부(20)는 하우징(10)의 내부에 설치된다. 이러한 열 교환부(20)는 복수의 튜브(21)들, 냉각 핀(23), 서포터(25), 그리고 바이패스 관로 부재(27)를 포함하고 있다.

상기 복수의 튜브(21)들은 도 5에 도시된 바와 같이, 설정된 간격을 두고 동심원으로 배열된다. 상기 복수의 튜브(21)들의 각각은 흡기 매니폴드(5)와 연결되는 과급 공기 통로(31)를 내부에 형성하고 있다. 상기 과급 공기 통로(31)는 과급기(3)에 의하여 공급되는 과급 공기를 유동시키며, 흡기 매니폴드(5)로 공급할 수 있다.

하나의 예에서, 상기 복수의 튜브(21)들의 각각은 원주 방향에 따른 1/4의 원호(arc) 형태로 구비될 수 있다. 이러한 복수의 튜브(21)들은 하우징(10)의 내부 중심을 따라 바이패스 통로(33)를 형성하도록 원주 방향 및 반경 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 상기 복수의 튜브(21)들은 바이패스 통로(33)를 중심(예, 중앙부)에 두고 원주 방향 및 반경 방향을 따라 이격되게 배치된다.

상기 바이패스 통로(33)는 흡기 매니폴드(5)와 연결되며, 과급기(3)에 의하여 공급되는 과급 공기를 흡기 매니폴드(5)로 바이패스 시키도록 되어 있다.

상기 냉각 핀(23)은 복수의 튜브(21)들의 각각의 내측, 즉 과급 공기 통로(31)에 배치된다. 하나의 예에서, 상기 냉각 핀(23)은 지그재그 형태로 절곡되고, 그 외면이 복수의 튜브(21)들의 각각의 내면에 브레이징 접합되는 구조를 갖는다. 이러한 냉각 핀(23)은 냉각수와 과급 공기의 열 교환 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 서포터(25)(당업자는 통상 '헤더'라고도 한다.)는 복수의 튜브(21)들을 하우징(10)의 내부에 고정하며, 복수의 튜브(21)들의 사이의 간격을 설정하고, 복수의 튜브(21)들의 각각의 사이에 냉각수가 흐르는(또는 통과하는) 냉각수 통로(35)를 형성하도록 되어 있다.

상기 서포터(25)는 하우징(10)의 상측 단부 및 하측 단부에 각각 결합된다. 여기서, 상기 서포터(25)는 복수의 튜브(21)들의 사이에 형성된 냉각수 통로(35)의 상단 및 하단을 실링(또는 밀봉)하고, 복수의 튜브(21)들의 각각의 사이를 연결하며, 냉각수의 유동 통로를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 하우징(10)은 냉각수 통로(35)로 냉각수를 공급하며, 그 냉각수 통로(35)를 따라 유동하는 냉각수를 배출하도록 되어 있는 냉각수 유입부(13)와 냉각수 유출부(15)를 포함하고 있다.

상기 냉각수 유입부(13)는 니플 형태로 형성되고, 하우징(10)의 상부에 구비되며, 냉각수 통로(35)와 연결된다. 그리고, 상기 냉각수 유출부(15)는 니플 형태로 형성되고, 하우징(10)의 하부에 구비되며, 냉각수 통로(35)와 연결된다.

그리고, 상기 바이패스 관로 부재(27)는 바이패스 통로(33)를 따라 배치되며, 상하단이 개방된 원통 형상으로 구비될 수 있다. 상기 바이패스 관로 부재(27)는 상측 단부 및 하측 단부를 통해 서포터(25)와 결합된다.

상기 바이패스 관로 부재(27)는 열 교환부(20)의 중앙에 상하 방향을 따라 배치되며, 내부에 바이패스 통로(33)를 형성할 수 있다. 이러한 바이패스 관로 부재(27)는 바이패스 통로(33)를 통해 흡기 매니폴드(5)와 연결된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 인렛 탱크(50)는 과급기(3)에 의하여 공급되는 과급 공기를 과급 공기 통로(31) 및 바이패스 통로(33)로 유입하도록 되어 있다. 상기 인렛 탱크(50)는 과급기(3)에 연결되며, 하우징(10)의 하측 단부와 결합될 수 있다.

상기 인렛 탱크(50)는 과급 공기 통로(31) 및 바이패스 통로(33)와 연결되는 과급 공기 유입부(51)를 포함하고 있다. 상기 인렛 탱크(50)는 열 교환부(20)의 중앙에서, 바이패스 관로 부재(27)에 의하여 바이패스 통로(33)를 통해 과급 공기 유입부(51)와 흡기 매니폴드(5)를 하우징(10)의 내부 중심을 따라 연결할 수 있다.

여기서, 상기 인렛 탱크(50)는 하나의 예에서, 알루미늄 재질로 형성될 수 있으며, 다른 하나의 예에서, 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 상기 인렛 탱크(50)가 알루미늄 재질로 형성되는 경우, 인렛 탱크(50)와 하우징(10)은 브레이징 접합될 수 있다. 그리고, 상기 인렛 탱크(50)가 플라스틱 재질로 형성되는 경우, 인렛 탱크(50)와 하우징(10)은 별도의 클램프를 통해 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 밸브 조립체(70)는 바이패스 관로 부재(27)의 바이패스 통로(33)를 선택적으로 개폐하도록 되어 있다. 상기 밸브 조립체(70)는 인렛 탱크(50)에 설치된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리에 적용되는 밸브 조립체를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 밸브 조립체(70)는 액추에이터(71)의 구동에 의하여 작동될 수 있다. 하나의 예에서, 상기 액추에이터(71)는 인렛 탱크(50)에 형성된 보스(53)에 장착되며, 회전 방향 및 회전 속도의 서보 제어가 가능한 모터로 구비될 수 있다.

이러한 밸브 조립체(70)는 밸브 회전축(73)과 밸브 바디(75)를 포함하고 있다.

상기 밸브 회전축(73)은 바이패스 관로 부재(27)의 바이패스 통로(33) 및 인렛 탱크(50)의 과급 공기 유입부(51)에 대응하는 위치에서 인렛 탱크(50)를 가로지르는 방향으로 배치된다. 상기 밸브 회전축(73)은 인렛 탱크(50)에 회전 가능하게 설치되며, 액추에이터(71)와 연결된다.

여기서, 상기 밸브 회전축(73)은 바이패스 관로 부재(27)의 하부에 회전 가능하게 지지(또는 결합)될 수 있다.

상기 밸브 바디(75)는 바이패스 관로 부재(27)의 바이패스 통로(33)를 실질적으로 개폐하는 것으로서, 바이패스 통로(33) 및 과급 공기 유입부(51)에 대응하는 위치에서 밸브 회전축(73)에 고정된다.

하나의 예에서, 상기 밸브 바디(75)는 원형 플랩 형태로 구비되며, 밸브 회전축(73)의 축 방향에 수직 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리(100)의 작용을 도 1 내지 도 6, 그리고 첨부한 도 7 및 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 우선, 바이패스 관로 부재(27)의 바이패스 통로(33)는 밸브 조립체(70)의 밸브 바디(75)에 의하여 폐쇄된 상태에 있다. 여기서, 상기 밸브 바디(75)는 액추에이터(71)의 구동에 의하여 밸브 회전축(73)이 회전되면서 바이패스 통로(33)를 폐쇄하고 있다.

이와 같은 상태에서, 과급기(3)에 의하여 압축된 과급 공기는 인렛 탱크(50)의 과급 공기 유입부(51)로 유입되며, 그 인렛 탱크(50)의 내부에서 바이패스 통로(33)로 유입되지 않고, 열 교환부(20)의 복수의 튜브(21)들의 과급 공기 통로(31)로 유입되며, 과급 공기 통로(31)를 통과하며 흡기 매니폴드(5)로 공급된다.

상기한 과정에, 냉각수는 하우징(10)의 냉각수 유입부(13)를 통해 열 교환부(20)의 냉각수 통로(35)로 유입되고, 복수의 튜브(21)들의 사이에서 냉각수 통로(35)를 통과하며 하우징(10)의 냉각수 유출부(15)를 통해 배출된다.

여기서, 냉각수는 전동화 부품(9)을 냉각하며, 전동화 부품(9)의 발열에 의해 수온이 상승된 상태에 있다. 이에 따라, 과급 공기는 냉각수와 열 교환하며 온도가 상승된 상태로 흡기 매니폴드(5)로 공급된다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 저온 조건에서 흡기온의 상승으로 인해 EGR 사용 영역을 확대하여 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는 저온 외기온 조건에서 흡기온의 상승으로 연료의 기화를 향상시켜 시동성을 개선할 수 있고, 이에 따라 시동 초기의 불연소에 의한 HC 생성을 억제함으로써 EM을 개선할 수 있다.

한편, 도 8을 참조하면, 상기 밸브 조립체(70)의 밸브 바디(75)는 액추에이터(71)의 구동에 의하여 밸브 회전축(73)이 회전되면서 바이패스 통로(33)를 개방한다.

이와 같은 상태에서, 과급기(3)에 의하여 압축된 과급 공기는 인렛 탱크(50)의 과급 공기 유입부(51)로 유입되며, 인렛 탱크(50)의 내부에서 바이패스 통로(33)로 유입되고, 바이패스 통로(33)를 통과하여 흡기 매니폴드(5)로 공급된다.

상기한 과정에, 냉각수는 하우징(10)의 냉각수 유입부(13)를 통해 열 교환부(20)의 냉각수 통로(35)로 유입되고, 복수의 튜브(21)들의 사이에서 냉각수 통로(35)를 통과하며 하우징(10)의 냉각수 유출부(15)를 통해 배출된다.

여기서, 냉각수는 전동화 부품(9)을 냉각하며, 전동화 부품(9)의 발열에 의해 수온이 상승된 상태에 있다. 이에 따라, 과급 공기는 냉각수와 열 교환하며 온도가 상승된 상태로 흡기 매니폴드(5)로 공급된다.

더 나아가, 복수의 튜브(21)들의 과급 공기 통로(31)와 과급 공기 유입부(51)는 상호 연결되어 있으나, 바이패스 통로(33)가 개방된 상태에서 과급 공기 유입부(51)로 유입된 과급 공기는 과급 공기 통로(31)에서의 유동 저항이 바이패스 통로(33)에서의 유동 저항보다 상대적으로 크기 때문에, 바이패스 통로(33)로 주로 유입되며, 흡기 매니폴드(5)로 공급될 수 있다. 이에 따라 과급 공기가 과급 공기 통로(31)로 유입되는 것을 최소화할 수 있으므로, 냉각수와 과급 공기의 열 전달을 최소화할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 과급 공기를 바이패스 통로(33)를 통해 흡기 매니폴드(5)로 바이패스 시킴에 따라, 과급 공기의 과급량 최소 구간에서 전동화 부품(9)의 발열에 의한 냉각수의 수온 상승으로 인해 과급 공기가 불필요하게 승온되는 것을 방지함으로써, 최적의 체적 효율 확보를 함에 따라 엔진의 성능 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 과급 공기의 바이패스 조건에서, 과급 공기가 과급 공기 통로(31)로 유입되는 것을 최소화하여 과급 공기의 유동 저항을 최소화함으로써, 체적 효율의 향상을 통한 성능 향상을 도모할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 저온 외기온 조건에서 과급 조건이나 전동화 부품(9)의 발열이 적은 주행 중, 과급 공기의 바이패스를 통해 냉각수에 의한 과급 공기의 과도한 냉각으로 EGR 응축수 생성 방지를 위한 EGR 사용 억제에 따른 연비 악화를 개선할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 린번 엔진 2: 통합 냉각 회로
3: 과급기 4: 라디에이터
5: 흡기 매니폴드 6: 워터 펌프
7: 흡기 시스템 9: 전동화 부품
10: 하우징 11: 클램프
13: 냉각수 유입부 15: 냉각수 유출부
20: 열 교환부 21: 튜브
23: 냉각 핀 25: 서포터
27: 바이패스 관로 부재 31: 과급 공기 통로
33: 바이패스 통로 35: 냉각수 통로
50: 인렛 탱크 51: 과급 공기 유입부
53: 보스 70: 밸브 조립체
71: 액추에이터 73: 밸브 회전축
75: 밸브 바디
100: 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리

Claims (11)

1. 상하단이 개방되고, 상측 단부를 통해 흡기 매니폴드와 결합되는 하우징;
   냉각수가 통과하는 냉각수 통로, 상기 흡기 매니폴드와 연결되는 과급 공기 통로, 그리고 상기 하우징의 내부 중심을 따라 형성되어 상기 흡기 매니폴드와 연결되는 바이패스 통로를 포함하며, 상기 하우징의 내부에 설치되는 열 교환부;
   상기 과급 공기 통로 및 상기 바이패스 통로와 연결되는 과급 공기 유입부를 포함하고, 상기 하우징의 하측 단부와 결합되는 인렛 탱크; 및
   상기 인렛 탱크에 설치되며, 액추에이터의 구동에 의하여 상기 바이패스 통로를 선택적으로 개폐하는 밸브 조립체;
   를 포함하는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상부에 구비되어 상기 냉각수 통로와 연결되는 냉각수 유입부와, 하부에 구비되어 상기 냉각수 통로와 연결되는 냉각수 유출부
   를 포함하는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 열 교환부는,
   설정된 간격을 두고 동심원으로 배열되며, 내부에 상기 과급 공기 통로가 형성된 복수의 튜브들과,
   상기 복수의 튜브들 사이의 간격을 설정하고, 상기 복수의 튜브들 사이에 상기 냉각수 통로를 형성하도록 상기 하우징의 상측 단부 및 하측 단부에 각각 결합되는 서포터
   를 포함하는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 복수의 튜브들의 각각은,
   원호(arc) 형태로 구비되며, 상기 바이패스 통로를 중심에 두고 원주 방향 및 반경 방향을 따라 이격되게 배치되는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 열 교환부는,
   상기 복수의 튜브들의 각각의 내측에 배치되는 냉각 핀을 더 포함하는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 냉각 핀은,
   지그재그 형태로 절곡되어 상기 복수의 튜브들의 각각의 내면과 접합되는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
7. 제3 항에 있어서,
   상기 열 교환부는,
   내부에 상기 바이패스 통로를 형성하도록 상기 서포터와 결합되는 바이패스 관로 부재
   를 더 포함하는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 바이패스 관로 부재는,
   상기 열 교환부의 중앙에서, 상기 바이패스 통로를 통해 상기 인렛 탱크의 과급 공기 유입부와 상기 흡기 매니폴드를 연결하는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 밸브 조립체는,
   상기 인렛 탱크에 회전 가능하게 결합되며, 상기 액추에이터와 연결되는 밸브 회전축과,
   상기 바이패스 통로에 대응하는 위치에서 상기 밸브 회전축에 고정되는 밸브 바디
   를 포함하는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 밸브 바디는,
    원형 플랩 형태로 구비되며, 상기 밸브 회전축의 축 방향에 수직 교차하는 방향으로 배치되는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 밸브 회전 축은,
    상기 바이패스 통로를 따라 배치된 바이패스 관로 부재의 하부에 회전 가능하게 결합되는 린번 흡기 시스템의 수냉식 인터쿨러 어셈블리.

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