JP6606375B2 - 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 - Google Patents

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Description

本発明は、統合ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ
＝排出ガス再循環）クーラーに係り、より詳しくは、ＥＧＲクーラーがエンジンから排出される冷却水をヒーターまたはラジエーターに分流させる統合ＥＧＲクーラーに関する。
従来のＥＧＲクーリングシステムには、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー、再循環タイミング及びＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲバルブ、吸気マニホールドまたは排気マニホールドとＥＧＲバルブを連結するＥＧＲパイプ、ＥＧＲクーラーで冷却水を流動させる冷却ホースなどが備えられていた。
図１ないし図２を参照し、従来のＥＧＲクーリングシステムでの冷却水循環回路を説明する。ＥＧＲクーラー３に流入する排気ガスを冷却するための冷却水回路は、一般にエンジン１から排出された冷却水が流入する水温調節装置（ＷＴＣ；ＷＡＴＥＲ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ）２、水温調節装置（ＷＴＣ；ＷＡＴＥＲ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ）２を介してエンジン１から排出された冷却水の分配を受けるＥＧＲクーラー３及びヒーター４、ＥＧＲクーラー３及びヒーター４から冷却水の伝達を受けて冷却水を再びエンジン１へ流入させるウォーターポンプ５を含む。
図２に示す通り、従来のＥＧＲクーラー３は、ＥＧＲクーラー３の前端に位置し、排気ガスが流入してクーリングコア８に分流するインレットタンク７と、多数の直線チューブで構成され、内側には流入した排気ガスが接触し、外側には冷却水が接触して熱交換が発生するクーリングコア８と、クーリングコア８をなす多数の直線チューブを取り囲む構造で多数の直線チューブの外側で冷却水の流れを誘導するボディー９と、冷却水を外部からボディー９へ流入させるか、ボディー９から冷却水を外部へ排出するようにボディー９に取り付けられたニップル（ＮＩＰＰＬＥ）１０と、クーリングコア８を介して冷却された排気ガスを外部へ流出させるアウトレットタンク１１とを含む。
しかし、従来のＥＧＲクーラーは、ヒーターに供給される流量と同等か少ない流量の冷却水が供給されたので、冷却の効率に限界があった。
また、従来のＥＧＲクーラー及び水温調節装置には、冷却水の流入及び排出のため、ニップル及びアウトレットタンクなどの同一部品を多数備える必要があった。
また、従来のＥＧＲクーラーは、関連部品を別途取り付けるための空間の確保が必要であり、これによりレイアウトの設計が困難であった。
韓国公開特許 第１０−２０１２−０００２７３９号公報 特開２００７−０９２７５５号公報
本発明の目的は、水温調節装置（ＷＴＣ；ＷＡＴＥＲ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ）がＥＧＲクーラーに統合された統合ＥＧＲクーラーを提供することにある。
本発明は、排気ガスが流動するクーリングコア、及び
前記クーリングコアを収容し、内部に冷却水が流動する統合ハウジングを含む統合ＥＧＲクーラーにおいて、
前記統合ハウジングは、
エンジンから冷却水が流入される冷却水流入ポート、
前記冷却水をラジエーターに排出する第１排出ポート、
前記第１排出ポートを介した冷却水の流動を断続する断続弁を含み、
前記クーリングコアは、
表面積が増加するように湾曲部が形成されたＵ型チューブを含むことを特徴とする。
クーリングシステム
本発明の統合ＥＧＲクーラーによれば、水温調節装置（ＷＴＣ；ＷＡＴＥＲ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ）及びＥＧＲクーラーが統合されることにより、エンジンから排出された冷却水がＥＧＲクーラーに最初に流入するので、ＥＧＲクーラーに流入する冷却水の水量が最大となる。これにより、冷却効率が最大となるため、クーリングコアの大きさが縮小可能である。
また、冷却水の流入及び排出用部品が小型化され、エンジンルームレイアウトの設計が容易になる。
さらに、ＥＧＲクーラーのが小型化され、部品数が減少できるので、車両の総重量が減少し、最終的に燃費が向上する。
従来のＥＧＲクーラーの冷却水の流れを示すブロック図である。 従来のＥＧＲクーラーの概要図である。 本発明の一実施形態に係る統合ＥＧＲクーラーの取付け図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーの冷却水の流れを示すブロック図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーの分解斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるクーリングコアの斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるクーリングコアの正面図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるＥＧＲバルブハウジングの斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるＥＧＲバルブハウジングの他の斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるＥＧＲバルブハウジングの要部の断面図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられる統合ハウジングの斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられる統合ハウジングの正面図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられる統合ハウジングの他の斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられる統合ハウジングの底面図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるアダプターの斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるアダプターの他の斜視図である。 図３の統合ＥＧＲクーラーに取り付けられるガスケットの斜視図である。
以下、本発明の内容について、図面を参照して詳しく説明する。
図３から図１７に示す通り、本発明の一実施形態の統合ＥＧＲクーラーは、排気マニホールドと吸気マニホールドを連通するクーリングコアと、クーリングコアが内部に通される統合ハウジングとを含み、統合ハウジングには、統合ハウジングに取り付けられた熱感応装置の作動時にのみ統合ハウジングへ流入された冷却水を排出する第１排出ポート、及び常に統合ハウジングへ流入された冷却水を排出する第２排出ポートが形成されている。
また、第１排出ポートがラジエーターと連結されて第１分配ラインが形成され、第２排出ポートがヒーターと連結されて第２分配ラインが形成されている。
ＥＧＲクーラー１００には熱感応装置としてサーモスタット（Ｔ．Ｓ．）が取り付けられ、サーモスタット（Ｔ．Ｓ．）が作動するときのみ、ＥＧＲクーラー１００へ流入する冷却水を排出する第１分配ライン（Ｌ１）が形成され、ＥＧＲクーラー１００へ流入する冷却水を常に排出する第２分配ライン（Ｌ２）が形成されている。
ＥＧＲクーラー１００は、排気マニホールドと連結される第１チャンバ１１１、及び吸気マニホールドと連結される第２チャンバ１１２が形成されたＥＧＲバルブハウジング１１０と、第１チャンバ１１１及び第２チャンバ１１２を連通するＥＧＲバルブハウジング１１０に取り付けられたクーリングコア１２０と、クーリングコア１２０がＥＧＲバルブハウジング１１０に取り付けられた統合ハウジング１３０とを含む。ＥＧＲバルブハウジング１１０は、第２チャンバ１１２と連結されたＥＧＲバルブ１１３を含む。
クーリングコア１２０は、螺旋（ＳＰＩＲＡＬ）またはディンプル（ＤＩＭＰＬＥ）形態の表面湾曲部を有するＵ型チューブ１２１をＵ形状にベンディング（ＢＥＮＤＩＮＧ）して製作される。クーリングコア１２０は、Ｕ形状に湾曲された多数個のＵ型チューブ１２１と、多数個のＵ型チューブ１２１が溶接され、ＥＧＲバルブハウジング１１０に面接触されるプレート１２２と、Ｕ型チューブ１２１が成す中心空間に位置するよう、プレート１２２から延長して形成されたセパレーター１２３とを含む。セパレーター１２３は、冷却水がＵ形状である多数個のＵ型チューブ１２１に沿って流れるように冷却水をガイドする。
統合ハウジング１３０は、統合ハウジング１３０の外形をなして長手方向の一面と幅方向の一面とが開口したボディー１３１と、開口したボディー１３１の長手方向の一面に取り付けられ、エンジン２００から冷却水が流入する冷却水流入ポート（Ｔ５）が形成されたアダプター１３２と、ボディー１３１とアダプター１３２との間に介在されるガスケット１３３とを含む。
アダプター１３２及びガスケット１３３は、シリンダーヘッドの後方から冷却水の供給を受け、エンジン２００から供給を受けた冷却水の流れをクーリングコア１２０またはサーモスタット（Ｔ．Ｓ．）に分離する。アダプター１３２の一面には、エンジン２００に取り付けられるようにするシリンダーヘッド取付部１３４が形成され、その反対面には統合ハウジング１３０を固定するための統合ハウジング取付部１３５が形成される。
ガスケット１３３には、ボディー１３１の内部に冷却水を誘導するメイン通路（Ｈ１）と、ボディー１３１の内側に備えられたクーリングコア１２０に向かって冷却水が均一に誘導されるようメイン通路（Ｈ１）の一側に形成された補助通路（Ｈ２）と、ボディー１３１に取り付けられたサーモスタット（Ｔ．Ｓ．）に冷却水を誘導するためのバイパス通路（Ｈ３）とが形成される。
ボディー１３１は、サーモスタット（Ｔ．Ｓ．）が取り付けられるようにボディー１３１に形成され、バイパス通路（Ｈ３）と連通された取付ポート（Ｔ１）と、取付ポート（Ｔ１）へ流入した冷却水をウォーターポンプ５００に循環させるため、取付ポート（Ｔ１）の一側に形成されたバイパスポート（Ｔ２）と、ボディー１３１から冷却水を排出するよう、アダプター１３２の対称面に形成された第１排出ポート（Ｔ３）とを含む。本発明の一実施形態において、第１排出ポート（Ｔ３）はラジエーター４００と連結される。
ＥＧＲバルブハウジング１１０には、開口されたボディー１３１の幅方向の一面を介してＥＧＲバルブハウジング１１０に流れる冷却水をボディー１３１の外部へ排出する第２排出ポート（Ｔ４）が形成される。本発明の一実施形態において、第２排出ポート（Ｔ４）はヒーター３００と連結される。ヒーター３００は、冷却水と流入する外気（ＡＩＲ）との間に熱交換を発生させる。ヒーター３００を介して冷却水の温度は下降し、流入する外気の温度は上昇する。外気は外部へ放出され、あるいは、必要に応じて客室へ流入されることにより、車両の暖房に用いられる。前記のような構成を有する本発明のＥＧＲクーラー１００は、排気マニホールドからＥＧＲバルブハウジング１１０に排気ガスが流入し、クーリングコア１２０へ流入する。このとき、ＥＧＲバルブハウジング１１０へ流入する冷却水により、クーリングコア１２０へ流入する排気ガスの温度は下降する。ＥＧＲバルブ１１３が開口されると同時に、クーリングコア１２０へ流入していた排気ガスは吸気マニホールドに再循環される。
このとき、統合ハウジング１３０へ流入する冷却水の流れは次の通りである。エンジン２００、さらに正確にはシリンダーヘッドから冷却水が排出される。エンジン２００から排出された冷却水は、アダプター１３２に形成された冷却水流入ポート（Ｔ５）を介してアダプター１３２とガスケット１３３との間へ流入する。このとき、冷却水はガスケット１３３に形成されたメイン通路（Ｈ１）及び補助通路（Ｈ２）を介し、ボディー１３１の内部へ流入する。ボディー１３１の内部へ流入する冷却水は、伝導及び輻射により、クーリングコア１２０の内部に存在する排気ガスの温度を吸収する。
一方、ガスケット１３３に形成されたバイパス通路（Ｈ３）を介してエンジン２００に排出された状態の冷却水が、サーモスタット（Ｔ．Ｓ．）が取り付けられた取付ポート（Ｔ１）へ流入する。取付ポート（Ｔ１）へ流入していた冷却水は、バイパスポート（Ｔ２）を介してウォーターポンプ５００に流れることになる。サーモスタット（Ｔ．Ｓ．）はバイメタルで製作され、特定の温度以上のとき、第１排出ポート（Ｔ３）を開口するように作動する。
ボディー１３１の内部へ流入していた冷却水は、持続的にＥＧＲバルブハウジング１１０に形成された第２排出ポート（Ｔ４）を介してヒーター３００へ流入する。ヒーター３００へ流入する冷却水はウォーターポンプ５００へ流れることになり、最終的にエンジン２００に形成されたウォータージャケットへ再流入する。
また、エンジン２００から排出された冷却水の温度が特定の温度以上のとき、サーモスタット（Ｔ．Ｓ．）と連結された断続弁は第１排出ポート（Ｔ３）を開口するように作動し、ボディー１３１へ流入していた冷却水は、第１排出ポート（Ｔ３）を介してラジエーター４００へ流入して外部に熱を排出することになる。その後、冷却水はラジエーター４００からウォーターポンプ５００へ流れ、最終的にエンジン２００に形成されたウォータージャケットへ再流入する。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１００ ＥＧＲクーラー
１１０ ＥＧＲバルブハウジング
１１１ 第１チャンバ
１１２ 第２チャンバ
１１３ ＥＧＲバルブ
１２０ クーリングコア
１３０ 統合ハウジング
１３１ ボディー
１３２ アダプター
１３３ ガスケット
２００ エンジン
３００ ヒーター
４００ ラジエーター
５００ ウォーターポンプ
Ｌ１ 第１分配ライン
Ｌ２ 第２分配ライン
Ｔ．Ｓ． サーモスタット
Ｈ１ メイン通路
Ｈ２ 補助通路
Ｈ３ バイパス通路
Ｔ１ 取付ポート
Ｔ２ バイパスポート
Ｔ３ 第１排出ポート
Ｔ４ 第２排出ポート
Ｔ５ 冷却水流入ポート

Claims (10)

  1. 排気ガスが流動するクーリングコア、及び
    前記クーリングコアを収容し、内部に冷却水が流動する統合ハウジングを含む統合ＥＧＲクーラーにおいて、
    前記統合ハウジングは、
    エンジンから冷却水が流入される冷却水流入ポート、
    前記冷却水をラジエーターに排出する第１排出ポート、及び
    前記第１排出ポートを介した冷却水の流動を断続する断続弁を含み、
    前記クーリングコアは、
    表面積が増加するように湾曲部が形成されたＵ型チューブを含み、
    前記クーリングコアは、
    Ｕ形状に湾曲された多数個のＵ型チューブ、
    前記多数個のＵ型チューブが溶接され、ＥＧＲバルブハウジングに面接触されるプレート、及び
    前記多数個のＵ型チューブが成す中心空間に位置するよう、前記プレートから延長して形成されたセパレーター、
    を含むことを特徴とする統合ＥＧＲクーラー。
  2. 前記統合ハウジングは、
    前記冷却水をヒーターに排出する第２排出ポートをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  3. 前記第１排出ポートが前記ラジエーターと連結されて第１分配ラインが形成され、
    前記第２排出ポートが前記ヒーターと連結されて第２分配ラインを形成していることを特徴とする請求項２に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  4. 前記統合ハウジングは、
    排気マニホールドと連結された第１チャンバ及び吸気マニホールドと連結される第２チャンバが形成されたＥＧＲバルブハウジングを含み、
    前記ＥＧＲバルブハウジングに取り付けられた前記クーリングコアを収容し、
    前記第１チャンバ及び前記第２チャンバは、
    前記クーリングコアを介して連通されていることを特徴とする請求項２に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  5. 前記ＥＧＲバルブハウジングは、前記第２チャンバと連結されたＥＧＲバルブを含むことを特徴とする請求項４に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  6. 前記統合ハウジングは、
    前記統合ハウジングの外形をなして長手方向の一面と幅方向の一面とが開口したボディーと、
    前記開口した前記ボディーの長手方向の一面に取り付けられ、エンジンから冷却水が流入する冷却水流入ポートが形成されたアダプター、及び、
    前記ボディーと前記アダプターとの間に介在されるガスケット、
    を含むことを特徴とする請求項４に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  7. 前記ガスケットには、
    前記ボディーの内部へ前記冷却水を誘導するメイン通路、
    前記ボディーの内側に備えられたクーリングコアに向かって前記冷却水が均一に誘導されるよう前記メイン通路の一側に形成された補助通路、及び
    前記冷却水を前記ボディーに取り付けられた熱感応装置に誘導するためのバイパス通路、が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  8. 前記ボディーは、
    前記断続弁と連結された熱感応装置が取り付けられるように前記ボディーに形成され、前記バイパス通路と連通された取付ポート、及び
    前記取付ポートへ流入した冷却水をウォーターポンプに循環させるため、前記取付ポートの一側に形成されたバイパスポート、
    を含み、
    前記第１排出ポートは、
    前記アダプターとの対称面に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  9. 前記第２排出ポートは、前記ＥＧＲバルブハウジングに形成されていることを特徴とする請求項６に記載の統合ＥＧＲクーラー。
  10. 前記ＥＧＲバルブハウジングは、
    前記第２排出ポートが、前記ボディーの開口された幅方向の一面を向くように前記ボディーに付着されていることを特徴とする請求項９に記載の統合ＥＧＲクーラー。
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