KR101887750B1

KR101887750B1 - 차량의 egr쿨러

Info

Publication number: KR101887750B1
Application number: KR1020160093051A
Authority: KR
Inventors: 진석범
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-08-13
Also published as: CN107642438B; US10100787B2; US20180023521A1; CN107642438A; KR20180011406A

Abstract

본 발명은 차량의 EGR쿨러에 관한 것으로, 내부에 EGR가스가 유동하도록 마련된 도입관; 입구부가 상기 도입관과 연통되어 상기 도입관으로부터 EGR가스가 유입되는 복수의 채널로 구성된 코어부; 상기 코어부 주변을 감싸도록 마련되고, 내부에 상기 코어부를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 쿨러하우징; 및 상기 도입관의 주변을 감싸도록 마련되고, 상기 쿨러하우징과 연통되도록 마련되며, 내부에 상기 도입관을 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 워터자켓;을 포함하는 차량의 EGR쿨러가 소개된다.

Description

차량의 EGR쿨러{EGR COOLER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 EGR쿨러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기 중 일부를 흡기측으로 재순환시켜 배기 중 포함된 유해물질을 저감시키는 EGR시스템에 있어서, EGR가스를 냉각하기 위한 EGR쿨러에 관한 것이다.

엔진에서 연소과정을 거친 뒤 배출되는 배기에는 연소상태에 따라서 불완전 연소물질이 포함될 수 있는데, 대표적으로는 불완전 연소된 탄소산화물 또는 질소산화물이 있다.

상기의 불완전 연소물질은 차량 외부로 배출되어 환경에 악영향을 미칠 수 있는 유해물질로 평가될 수 있는데, 이러한 유해물질을 저감하기 위해 다양한 방식의 기술이 개발되고 있다.

한편, 이러한 유해물질을 제거하기 위한 방식에는 EGR시스템을 이용하는 방식이 있을 수 있다. EGR시스템(EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM)이란, 유해물질이 포함된 배기 중 일부를 다시 엔진의 흡기측으로 재순환하여 엔진에서 연소시킴으로써, 상기 유해물질을 저감시킬 수 있는 시스템이다.

한편, 상기 배기 중 일부에 해당되는 EGR가스는 엔진에서 연소과정을 거친 상태로서 고온을 형성하게 되는데, 상기 고온의 EGR가스를 직접 흡기측으로 유입시키게 되면 엔진의 연소 불안정이 유발될 소지가 있는 등, EGR시스템에 있어 불리하게 작용할 수 있기 때문에, 상기 EGR가스를 냉각시키는 EGR쿨러가 마련될 수 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-0596021 B1

본 발명의 목적은 EGR쿨러에서 EGR가스가 유입되는 유입부측의 냉각성능을 개선하여 EGR쿨러의 냉각효율을 효과적으로 향상시키고, EGR쿨러의 구성 소재를 개선할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 EGR쿨러는 내부에 EGR가스가 유동하도록 마련된 도입관; 입구부가 상기 도입관과 연통되어 상기 도입관으로부터 EGR가스가 유입되는 복수의 채널로 구성된 코어부; 상기 코어부 주변을 감싸도록 마련되고, 내부에 상기 코어부를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 쿨러하우징; 및 상기 도입관의 주변을 감싸도록 마련되고, 상기 쿨러하우징과 연통되도록 마련되며, 내부에 상기 도입관을 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 워터자켓;을 포함한다.

상기 코어부는 알루미늄 소재로 마련될 수 있다.

상기 워터자켓에는 냉각수유입구가 마련되고, 상기 쿨러하우징은 상기 워터자켓으로부터 냉각수가 유입되도록 마련될 수 있다.

상기 냉각수유입구는 상기 도입관의 입구를 마주보도록 마련되어 상기 도입관의 입구를 향해 냉각수를 토출할 수 있다.

상기 도입관 내부에는 EGR가스의 유동방향을 따라 연장된 길이를 가지는 복수의 방열핀이 마련될 수 있다.

상기 복수의 방열핀은 상기 EGR가스의 유동방향에 수직한 방향을 따라 배치되고, 상기 코어부를 향할수록 상호간의 이격거리가 감소되도록 마련되어 EGR가스의 유동단면적이 감소되도록 마련될 수 있다.

상기 복수의 방열핀은 상기 코어부를 향할수록 두께가 두꺼워짐으로써 상호간의 이격거리가 감소되도록 마련될 수 있다.

상기 복수의 방열핀은 각각 배치된 위치에 따라 길이가 결정되어 상호간 길이가 상이하도록 마련될 수 있다.

상기 도입관은 상기 코어부를 향할수록 내부 단면적이 확대되는 확경구간이 형성되고, 상기 복수의 방열핀 중 적어도 하나 이상은 상기 도입관의 상류측을 바라보는 전단부가 상기 확경구간의 내벽에 접하도록 마련될 수 있다.

상기 도입관은 상기 확경구간의 상류측에 굴절부가 마련되어 길이방향이 변화되도록 마련되고, 상기 굴절부 및 확경구간을 거쳐 길이방향에 대한 내벽의 곡률 변화가 연속적일 수 있다.

상술한 바와 같은 차량의 EGR쿨러에 따르면, EGR가스가 유입되는 유입부측의 냉각성능을 개선하여 EGR쿨러의 냉각효율을 효과적으로 향상시키고, EGR쿨러의 구성 소재를 개선할 수 있다.

특히, 본 발명은 EGR쿨러에 EGR가스가 유입되는 유로에 해당되는 도입관에 워터자켓을 구비함으로써, 상기 EGR쿨러에 유입되는 EGR가스의 유입 초기 온도를 크게 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 도입관을 냉각시키기 위한 워터자켓이 마련되어 EGR가스의 유입 초기 온도를 저감시킬 수 있게 되어 상기 도입관 및 EGR쿨러의 코어부를 내구한계온도가 낮은 알루미늄 소재로 마련할 수 있게 되어 냉각성능을 개선할 수 있음은 물론, 제조단가 또한 낮출 수 있어 유리하다.

한편, 상기 도입관에는 EGR가스와의 열교환성을 개선하기 위한 방열핀이 마련되어 EGR쿨러로의 유입 초기 EGR가스의 온도 저감 효과를 크게 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러를 나타낸 도면,
도 2은 도 1에 도시된 EGR쿨러를 A-A선을 따라 절개한 단면의 모습을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 차량의 EGR쿨러(100)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 EGR가스가 유동하도록 마련된 도입관(120); 입구부(142)가 상기 도입관(120)과 연통되어 상기 도입관(120)으로부터 EGR가스가 유입되는 복수의 채널로 구성된 코어부(140); 상기 코어부(140) 주변을 감싸도록 마련되고, 내부에 상기 코어부(140)를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 쿨러하우징(160); 및 상기 도입관(120)의 주변을 감싸도록 마련되고, 상기 쿨러하우징(160)과 연통되도록 마련되며, 내부에 상기 도입관(120)을 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 워터자켓(180);을 포함한다.

이를 구체적으로 살펴보면, 도입관(120)은 내부에 EGR가스가 유동하도록 마련된다. 도입관(120)은 엔진으로부터 배출되는 배기가 유동하는 배기유로와 연통되어 배기 중 일부가 유동할 수 있도록 마련됨이 바람직하다.

또한, 하기할 내용과 같이, 상기 도입관(120)은 특히 워터자켓(180)에 의해 감싸여지는 유로인 것으로 정의될 수 있고, 상기 도입관(120)의 출구(124)는 코어부(140)의 입구부(142)와 연통되도록 마련되어 배기유로상의 배기 중 일부에 해당되는 EGR가스가 상기 코어부(140)를 향해 유동하게 되는 경로가 된다.

도입관(120)의 형상은 필요에 따라 다양하게 결정될 수 있으며, 도 1에 도시된 도입관(120)은 엔진룸의 형상에 따라 길이방향이 굴곡된 형상으로 마련된 것이다. 이러한 도입관(120)의 소재는 다양할 수 있으나, 내부에 유동하는 배기의 온도를 허용할 수 있는 소재를 고려해야 할 것이다.

특히, 본 발명은 이러한 점에서 하기할 내용과 같이 도입관(120)에 워터자켓(180)을 구비함으로써, 스테인레스 등보다 내구한계온도가 더 낮고 열전도성은 더 좋은 알루미늄 등의 소재로 도입관(120)을 마련할 수 있어 매우 유리하다.

내구한계온도란, 해당소재의 화학적, 물리적 변형이 방지 또는 억제될 수 있는 최고온도를 의미한다. 즉, 내구한계온도가 높은 소재일수록 더 높은 온도에서 변형 또는 소손을 일으키지 않고 그 형상 및 성질을 유지할 수 있다고 이해될 수 있다.

한편, 코어부(140)는 입구부(142)가 상기 도입관(120)과 연통되어 상기 도입관(120)으로부터 EGR가스가 유입되는 복수의 채널로 구성된다. 도 1에는 쿨러하우징(160) 내부에 마련되고 입구부(142)가 상기 도입관(120)에 연결된 코어부(140)의 모습이 도시되어 있으며, 도 2에는 길이를 가지는 복수의 채널이 나란하게 배치된 코어부(140)의 단면 형상이 도시되어 있다.

코어부(140)를 구성하는 채널의 형상은 다양할 수 있다. 예컨대, 그 단면의 형상이 사각 형상 또는 원 형상을 이루도록 마련될 수 있으며, 일렬을 이루도록 나란히 배치되거나 다발의 형상으로서 복수의 채널이 불규칙적으로 모여 있는 등 그 배치 형상 또한 다양할 수 있고, 각 채널의 길이방향이 절곡 내지 굴곡되도록 마련되는 등 그 연장된 모습 또한 다양할 수 있다.

도 1 내지 2에는 본 발명에 따른 실시예로서 상기 코어부(140)를 이루는 복수의 채널이 사각 형상의 단면을 가지며 일 방향을 따라 나란히 배치되고 직선으로 연장된 모습이 도시되어 있다.

하기할 내용과 같이, 상기 코어부(140) 주변에는 냉각수가 유동하게 되고, 이러한 상황에서 상기 복수의 채널로 이루어진 코어부(140)의 입구부(142)가 도입관(120)의 출구(124)와 연결되어야 하는데, 이 때 상기 냉각수가 도입관(120) 또는 코어부(140)의 채널 내부로 유입되지 않으면서 EGR가스만이 상기 도입관(120)과 코어부(140) 내부를 유동하도록 하기 위해, 본 발명에서는 차폐플레이트(190)가 마련될 수 있다.

차폐플레이트(190)는 상기 도입관(120)의 출구(124)와 코어부(140)의 입구부(142) 사이에 마련되는데, 상기 도입관(120)의 개방구를 차폐하되, 상기 코어부(140)의 채널 입구부(142)에 대응되는 지점에는 개방된 슬릿이 형성되어 상기 도입관(120)과 코어부(140)간의 EGR가스 유동이 허용되도록 마련된다.

도 2에는 상기 코어부(140)의 채널 입구부(142)에 각각 대응되는 지점에 개방된 슬릿이 형성되어 냉각수가 도입관(120) 또는 코어부(140) 내부로 유입되는 것을 방지함과 동시에 상기 도입관(120)과 코어부(140)간의 EGR가스 유동이 허용되도록 마련된 차폐플레이트(190)의 형상이 도시되어 있다.

한편, 코어부(140)는 상기 채널의 내부로 EGR가스가 유동된다. 이러한 EGR가스는 상기 도입관(120)으로부터 유입된다. 코어부(140)는 상기 EGR가스와 코어부(140) 외부와의 열교환이 이루어지도록 하는 열교환경로가 된다.

이에 따라, 코어부(140)를 경유하는 EGR가스는 코어부(140)에서 외부로 열을 빼앗겨 냉각되게 된다. 위와 같이 EGR가스를 냉각시키기 위해, 본 발명에서는 하기할 내용과 같이 코어부(140)를 감싸도록 마련된 쿨러하우징(160) 내부에 냉각수가 유동하게 된다.

코어부(140)의 소재 또한 상기 도입관(120)과 같이 EGR가스의 온도를 고려하여 다양하게 결정될 수 있는데, 본 발명의 경우 도입관(120)의 주변에 워터자켓(180)이 마련됨으로써 EGR가스의 유입 초기 온도가 크게 저감되고, 이에 따라 코어부(140)가 부담하게 되는 온도 한계점이 낮아지게 되어, 스테인레스 소재 등 보다 더 낮은 내구한계온도를 가지는 알루미늄 등의 소재로 형성될 수 있어 매우 유리하다.

한편, 쿨러하우징(160)은 상기 코어부(140) 주변을 감싸도록 마련되고, 내부에 상기 코어부(140)를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된다. EGR가스는 흡기측으로 유입되기 전 엔진의 연소 안정성 내지는 흡기측으로의 원활한 유입이 이루어지도록 하기 위해 EGR쿨러(100)를 통해 냉각되는데, 상기 코어부(140)를 경유하는 EGR가스를 냉각하기 위해 쿨러하우징(160) 내부에 냉각수가 유동하게 된다.

상기 쿨러하우징(160)은 다양한 형상과 소재로 마련될 수 있다. 다만, 냉각수가 누수되지 않도록 내부가 격밀되도록 마련됨이 바람직할 것이며, 상기 코어부(140) 전체를 감싸는 형상으로 마련되어 내부에 유동되는 냉각수가 상기 코어부(140) 전체와 안정적으로 접촉할 수 있는 형상으로 마련됨이 바람직하다. 또한, EGR가스에 대한 냉각성능을 향상시키기 위해 냉각수의 유동방향 또는 속도를 개선하기 위한 베플 등이 내부에 마련될 수도 있다.

한편, 워터자켓(180)은 상기 도입관(120)의 주변을 감싸도록 마련되고, 상기 쿨러하우징(160)과 연통되도록 마련되며, 내부에 상기 도입관(120)을 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된다.

본 발명에서 상기 도입관(120)은 특히 상기 워터자켓(180)에 의해 감싸여지는 구간으로 정의됨이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 정의에 따라 도입관(120)의 입구(122)는 워터자켓(180)의 내벽과 접하는 지점이 될 것이며, 도입관의 출구(124)는 상기한 코어부(140)의 의 입구부(142)와 접하는 지점이 될 것이다.

앞서 설명한 것처럼, 본 발명의 도입관(120)과 코어부(140) 내부에는 고온의 EGR가스가 유동한다. 특히, 상기 코어부(140)를 경유하면서 EGR가스가 냉각되기 전의 구간으로서 도입관(120)과 코어부(140)의 연결구간이 비교적 고온의 EGR가스가 유동하는 구간이 된다.

이에 따라, 상기 도입관(120)과 코어부(140)의 입구부(142) 측은 고온의 EGR가스를 감당할 수 있는 정도의 내구한계온도를 가지는 소재로 마련되어야 한다. 그러나, 본 발명의 경우 상기 도입관(120)의 주변에 냉각수를 유동시켜 상기 도입관(120)과 코어부(140)의 연결구간에 형성되는 EGR가스의 온도를 효과적으로 저감시킨다.

상기 도입관(120) 및 코어부(140)의 입구부(142)측은 상기 워터자켓(180)에 의해 냉각되므로, 내부에 유동하는 EGR가스의 온도가 저감되고, 이에 따라 상기 도입관(120) 및 코어부(140)의 소재가 가져야하는 내구한계온도의 수준이 낮아질 수 있어 소재에 대한 선택의 폭이 다양해질 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, EGR쿨러(100)에 의한 냉각효율에는 특히 입구부(142)의 온도저감성능이 크게 영향을 미친다. 즉, EGR쿨러(100)로의 유입 당시 EGR가스 온도가 EGR쿨러(100)를 경유하는 과정에서의 전체 냉각성능에 큰 영향을 미친다는 것이다.

본 발명은 도입관(120)에 워터자켓(180)을 구비함으로써, EGR쿨러(100)로 유입되는 EGR가스를 예냉각하게되고, 이에 따라 상기 코어부(140)로 유입되는 초기의 EGR가스 온도가 크게 저감되어 EGR쿨러(100)를 통한 EGR가스의 냉각성능이 크게 개선되는 것이다.

이러한 워터자켓(180)은 상기 도입관(120)의 외부를 감싸도록 마련되되, 특히 상기 코어부(140)와의 연결구간을 감싸도록 마련될 수 있다. 내부에 존재하는 냉각수가 외부로 누수되는 것을 방지하기 위해 상기 워터자켓(180)은 격밀되도록 마련됨이 바람직하며, 쿨러하우징(160)과 연통되도록 마련되어 상호간의 냉각수 유동이 허용된다.

또한, 워터자켓(180) 및 상기 쿨러하우징(160) 중 어느 하나에 냉각수유입구(182)를 마련하고, 어느 하나의 내부로 유입된 냉각수가 나머지 하나로 유동하는 유동경로가 설정되도록 함이 효율적인 구조 설계에 있어 바람직할 것이다.

한편, 상기 워터자켓(180)은 쿨러하우징(160)과 연통되도록 마련됨에 있어, 양 구성을 연결하는 유로가 형성되거나, 워터자켓(180) 및 쿨러하우징(160) 각각의 일면이 개방되어 상호 개방면을 공유하도록 결합된 형태로 마련될 수도 있을 것이다.

도 1에는 도입관(120)을 감싸도록 마련되어 내부에 공간이 형성된 챔버 형태로 마련된 워터자켓(180)이 상기 쿨러하우징(160)과 일면을 공유하도록 상호 결합된 형상이 도시되어 있다. 이에 따라, 상기 워터자켓(180)과 쿨러하우징(160)은 냉각수를 공유하도록 마련된다.

도 2에는 상기 쿨러하우징(160)과 연통되어 내부에 냉각수가 유동하고, 상기 도입관(120)을 감싸도록 마련되어, 상기 도입관(120)을 경유하며 상기 코어부(140)로 유입되는 EGR가스를 냉각시키기 위한 워터자켓(180)의 단면이 도시되어 있다.

결국, 본 발명에서는 상기 도입관(120)에 워터자켓(180)이 구비됨으로써, 상기 코어부(140)로 유입되는 EGR가스의 초기 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있고, 이에 따라 상기 도입관(120) 및 코어부(140)를 형성하는 소재의 선택 폭을 효과적으로 확장할 수 있을 뿐만 아니라, 코어부(140)로 유입되는 EGR가스의 예냉각에 의해 EGR쿨러(100)에 의한 냉각성능이 크게 개선될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 코어부(140)는 알루미늄 소재로 마련된다.

앞서 살핀 바와 같이, 상기 도입관(120) 및 코어부(140)는 내부에 유동하는 EGR가스의 고온 영향에 의한 변형이나 소손이 방지될 수 있도록 그 내구한계온도가 고려된 소재로 형성됨이 바람직하다.

특히, 상기 코어부(140)를 경유하며 냉각되기 전의 EGR가스 온도는 냉각이 이루어지기 전의 상태로서 상당히 고온을 이루게 되며, 이에 따라 상기 EGR쿨러(100)의 입구측 EGR가스 온도를 고려하여 상기 코어부(140)의 소재를 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명과 같이 코어부(140)로 유입되는 EGR가스의 유동경로인 상기 도입관(120)을 냉각시키기 위한 워터자켓(180)이 구비되지 않은 경우, 상기 코어부(140)의 입구부(142)측 고온을 감당할 수 있도록 상기 코어부(140)가 스테인레스 등으로 성형됨이 바람직하다.

그러나, 본 발명과 같이 상기 도입관(120)을 감싸도록 구비되어 상기 도입관(120)측 EGR가스를 상기 코어부(140) 전에 냉각시키는 워터자켓(180)이 구비되면, 상기 코어부(140)의 입구부(142)측 온도가 크게 저감되므로, 상기 스테인레스 등 보다 내구한계온도가 더 낮은 소재인 알루미늄을 이용하여 상기 코어부(140)를 성형할 수 있게 된다.

특히, 상기 코어부(140)를 알루미늄 소재로 성형하게 되면 상기 스테인레스를 이용한 경우보다 성형성이 좋아 제작효율이 향상되고, 소재의 단가가 낮아져 제조단가가 감소되어 유리하다.

나아가, 알루미늄 소재의 열전달율을 상기 스테인레스보다 우수하여 상기 알루미늄을 이용하여 코어부(140)를 성형하게 되면, 상기 EGR가스의 냉각효율이 크게 개선될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에서는 상기 도입관(120)을 냉각시키는 워터자켓(180)이 구비됨으로써, 코어부(140) 진입 초기의 EGR가스 온도가 저감되어 EGR가스의 냉각효율이 향상됨은 물론, 코어부(140)를 알루미늄 소재로 성형할 수 있게 되어 냉각효율 향상과 제조상에서 유리하게 되는 것이다.

한편, 도 1과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 워터자켓(180)에는 냉각수유입구(182)가 마련되고, 상기 쿨러하우징(160)은 상기 워터자켓(180)으로부터 냉각수가 유입되도록 마련된다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 EGR가스를 냉각시키기 위한 냉각수가 워터자켓(180)으로 유입되고, 워터자켓(180)으로 유입된 냉각수가 다시 쿨러하우징(160)측으로 유입됨으로써, EGR가스를 냉각시키기 위한 냉각수의 유동이 정체됨이 없이 원활히 이루어 질 수 있으며, 냉각을 위한 효율적인 구조 설계가 가능하게 된다.

워터자켓(180) 또는 쿨러하우징(160) 내부에서 유동하는 냉각수는 바람직하게는 EGR가스를 냉각하기 위해 마련된 공간을 전체적으로 유동하면서 유입 및 배출이 이루어질 수 있어야 한다.

만일, 쿨러하우징(160)에 냉각수유입구(182)가 형성되면 냉각수배출구가 워터자켓(180) 및 쿨러하우징(160)에 각각 마련되어야 한다. 또는, 상기 냉각수유입구(182)를 쿨러하우징(160) 중 상기 워터자켓(180)과 이격된 단부측에 마련하고 냉각수배출구를 워터자켓(180)에 마련해야 하는데, 이 경우 냉각수의 유동방향이 EGR가스의 유동방향과 서로 상반되게 된다.

이에 따라, 최고온을 형성하며 냉각 요구수준이 가장 높은 EGR가스의 상류측을 냉각시키기 위한 냉각수가 이미 EGR가스의 하류측에서 열교환을 이룬 상태가 되어 EGR가스의 상류측을 냉각하는 수준이 하향되고, 이는 EGR가스의 냉각에 있어서 그 효율을 하향시키는 원인이 될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에서는 EGR가스의 유동을 기준으로, 상기 코어부(140)보다 상류측에 마련되는 워터자켓(180)에 냉각수유입구(182)를 마련하고, 바람직하게는 쿨러하우징(160)의 하류측에 냉각수배출구를 마련함으로써, 냉각수의 원활한 유동을 위한 구조 설계를 단순화하고, 냉각수의 유동이 EGR가스의 유동방향과 동일하게 이루어짐으로써 냉각성능을 최대화한다.

한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 냉각수유입구(182)는 상기 도입관(120)의 입구(122)를 마주보도록 마련되어 상기 도입관(120)의 입구(122)를 향해 냉각수를 토출한다.

구체적으로, 도입관(120)의 입구(122)에서부터 출구(124)에 이르기까지 가장 고온을 형성하는 것은 입구(122)에 해당될 것인데, 이러한 도입관(120)의 입구(122)에 대한 냉각수준을 향상시키기 위해 본 발명의 실시예에서는 냉각수유입구(182)가 상기 도입관(120)의 입구(122)를 마주보도록 마련된다.

이에 따라, 냉각수유입구(182)를 통해 워터자켓(180) 내부로 토출되는 냉각수는 도입관(120)의 입구(122)에 집중되어 유입된다. 이는 냉각수가 도입관(120)의 다른 부위보다 우선하여 그 입구(122)를 냉각시키게 되므로, 도입관(120)의 입구(122)에 대한 냉각성능을 향상시키는 데에 특히 유리하다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따라 워터자켓(180)의 내벽에 접하도록 위치된 도입관(120)의 입구(122) 상부에 상기 냉각수유입구(182)가 위치되어 서로 마주보도록 마련된 모습이 도시되어 있다.

도 2는 도 1에서 A-A선을 따라 절개한 단면의 모습을 나타낸 것이며, 바람직한 실시예로서 도입관(120)의 입구(122) 상부에 위치된 냉각수유입구(182)의 위치를 B영역으로 표시하였다.

한편, 도 2과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 도입관(120) 내부에는 EGR가스의 유동방향(E)을 따라 연장된 길이를 가지는 복수의 방열핀(125)이 마련된다.

방열핀(125)은 상기 도입관(120)과 동일 소재로서 상기 도입관(120)과 일체로서 성형될 수도 있고, 별물로서 제작되어 상기 도입관(120) 내부에 설치될 수도 있다. 방열핀(125)은 상기 도입관(120)을 가로지르는 기둥의 형상으로 마련됨이 바람직하며, 그 단면의 형상은 다양할 수 있다.

도 2에는 본 발명의 실시예로서 상기 도입관(120) 내부에서 상기 EGR가스의 유동흐름을 가로지르는 방향으로 연장된 기둥형상의 방열핀(125)이 복수개 마련된 모습이 도시되어 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 도입관(120) 내부에 방열핀(125)이 마련됨으로써, 워터자켓(180) 내부에서 유동되는 냉각수와 상기 도입관(120) 내부의 EGR가스간 열교환량이 증가되도록 하여, 상기 EGR가스가 코어부(140)를 경유함에 따른 냉각 이전에 도입관(120)에서의 예냉각 성능이 향상되도록 한다.

한편, 도 2과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 복수의 방열핀(125)은 상기 EGR가스의 유동방향(E)에 수직한 방향(H)을 따라 배치되고, 상기 코어부(140)를 향할수록 상호간의 이격거리가 감소되도록 마련되어 EGR가스의 유동단면적이 감소되도록 마련된다.

구체적으로, 상기 복수의 방열핀(125)은 EGR가스의 유동방향(E)에 수직한 방향(H)을 따라 배치됨으로써 도입관(120) 내부를 유동하는 EGR가스가 상기 복수의 방열핀(125)을 가로질러 유동하게 된다.

위와 같은 상황에서, 상기 복수의 방열핀(125)은 상호간의 이격거리가 코어부(140)를 향할수록 감소되도록 마련됨에 따라, 상기 EGR가스는 상기 복수의 방열핀(125)을 지나면서 유동단면적이 감소되어 유속이 상승한다. 이에 따라, EGR가스의 유동성이 개선되고 냉각효율이 향상되는 유리한 효과를 가질 수 있다.

도 2에는 EGR가스의 유동방향(E)에 수직한 방향(H)으로 배치된 복수의 방열핀(125)이 도시되어 있으며, 상기 복수의 방열핀(125)은 EGR가스 유동방향(E)을 기준으로 그 상류측에서 하류측을 향할수록 상호간의 이격거리가 감소되도록 마련된 모습이 도시되어 있다.

한편, 도 2과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 복수의 방열핀(125)은 상기 코어부(140)를 향할수록 두께가 두꺼워짐으로써 상호간의 이격거리가 감소되도록 마련된다.

구체적으로, 복수의 방열핀(125)은 다양한 형상을 통해 상호간의 이격거리가 코어부(140)를 향할수록 감소되도록 마련될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 각각의 방열핀(125) 두께가 상기 코어부(140)를 향할수록 증가되도록 마련됨으로써, 상호간의 이격거리가 점차 감소되도록 마련된다.

도 2에는 각각의 방열핀(125)이 도입관(120)의 상류측을 향하는 전단부(127)로부터 상기 코어부(140)를 향하는 후단부(126)를 향할수록 두께가 증가되는 형상으로 마련된 모습이 도시되어 있다.

한편, 도 2과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 복수의 방열핀(125)은 각각 배치된 위치에 따라 길이가 결정되어 상호간 길이가 상이하도록 마련된다.

구체적으로, 상기 방열핀(125)은 상기 도입관(120) 내부에서 코어부(140)로 유입되는 EGR가스의 유동을 가이드함으로써 그 유동성을 개선하는 효과을 가진다. 한편, 상기 도입관(120)은 엔진룸 내부의 공간활용적인 측면에서 그 연장된 형상이 다양할 수 있는데, 이에 따라 상기 코어부(140)의 입구부(142)측으로 유동된 EGR가스는 상기 도입관(120)의 연장 형상에 영향을 받아 도입관(120) 내부의 위치별로 국부적인 유동방향 내지는 유동속도가 서로 상이할 수 있다.

예컨대 도입관(120)이 도 2와 같이 코어부(140)의 상류측에서 굴절된 형상을 가지는 경우, 도입관(120)의 연장된 길이방향을 따라 유동되는 EGR가스는 도입관(120)의 길이방향의 굴절에 따라 굴절된 유동을 가진다.

이 때, 굴절부위를 기준으로 굴절 이후의 EGR가스는 굴절된 부위의 곡률에 따라 회전반경이 큰 지점을 유동한 EGR가스는 비교적 회전반경이 작은 내경측을 유동한 EGR가스와 비교할 때 유동속도가 증가하며 유동량 또한 증가하게 되고, 회전반경이 작은 내경측에는 해당 부위를 경유하는 EGR가스는 상대적은로 유동속도 및 유동량이 감소하게 된다.

즉, 도 2와 같이 굴절부를 가지는 도입관(120)이 마련된 경우 등, 도입관(120)의 연장 형상에 따라서는 코어부(140)의 입구부(142)로 유동하는 EGR가스의 유동 균일도가 감소되고, 서로 상이한 유동량이 상기 코어부(140)를 구성하는 각각의 채널에 구획되어 유입되면 결국 EGR가스의 냉각효율이 저감될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 상기 복수의 방열핀(125)이 도입관(120) 내부에 배치된 위치에 따라 각각의 길이가 결정되도록 마련되어 서로 상이한 길이를 가지도록 마련되는 것이다.

예컨대, 방열핀(125)의 길이가 길게 형성된 지점은 길이가 짧은 방열핀(125)이 위치된 지점보다 상류측에서 EGR가스의 일부를 분리시켜 유동시키므로 굴절에 의한 원심력에 의해 유동량이 감소되는 현상이 감소될 수 있다. 이러한 현상 이외에도 다양한 원인으로 도입관(120) 내부의 유동 부위에 따라 유동량이 상이해지는 것을 방지하도록 방열핀(125)의 길이가 결정될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에서는 도입관(120)의 연장된 형상에 따라 유동 분포가 불균일할 수 있는 코어부(140)의 상류측에 길이가 조절된 복수의 방열핀(125)이 마련되어, EGR가스의 균일성을 향상시켜 코어부(140)를 이루는 각각의 채널로 유입되는 EGR가스의 균일한 분배를 도모하여 냉각성능을 개선하도록 하는 것이다.

도 2에는, 상기 코어부(140)의 상류측에서 굴절된 연장 형상을 가지는 도입관(120)이 마련되고, 상기 도입관(120)의 굴절에 의해 유동의 회전반경이 큰 외경측에 위치된 방열핀(125)의 길이를 회전반경이 비교적 작은 외격측에 위치된 방열핀(125)의 길이보다 더 짧게 형성시킴으로써, 굴절에 의한 유동 균질도 저하를 방지하도록 방열핀(125)이 마련된 모습이 도시되어 있다.

한편, 도 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 도입관(120)은 상기 코어부(140)를 향할수록 내부 단면적이 확대되는 확경구간(130)이 형성되고, 상기 복수의 방열핀(125) 중 적어도 하나 이상은 상기 도입관(120)의 상류측을 바라보는 전단부(127)가 상기 확경구간(130)의 내벽에 접하도록 마련된다.

구체적으로, 상기 도입관(120)은 코어부(140)의 입구부(142)측에 가까워질수록 내부의 단면적이 확대되는 확경구간(130)이 형성된다. 상기 확경구간(130)은 바람직하게는 상기 코어부(140)의 입구부(142) 단면적과 대응되는 단면적 크게 확대된다.

상기 확경구간(130)에서는 상기 코어부(140)의 입구부(142)와 대응되도록 단면적이 확대됨에 따라 도입관(120)의 내부를 유동하는 EGR가스의 유동단면적 또한 확대되는데, 이에 따라 상기 EGR가스 중 확경구간(130)의 내벽측으로 유동되는 EGR가스는 확경구간(130)에서 확장된 공간으로 유입되어 정체되거나 와류를 형성한다.

즉, 확경구간(130)에 의해 확장되는 공간에는 EGR가스의 유동성이 저하되고 EGR가스의 정체가 일어날 수 있게 되는 것이다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 상기 복수의 방열핀(125) 중 적어도 하나 이상의 방열핀(125)이 상기 도입관(120)의 확경구간(130) 내벽에 그 전단부(127)가 접하도록 마련된다.

바람직하게는, 전단부(127)가 상기 확경구간(130)의 내벽에 접하도록 마련되는 방열핀(125)은 일렬로 배치된 복수의 방열핀(125) 중 외측에 위치되는 방열핀(125)이 된다. 나아가, 도 2와 같이 굴절부가 형성된 하류측에서 확경구간(130)이 형성되면 특히 굴절부에 의한 유동의 회전범위 중 내경측에 해당되는 확경구간(130) 내벽측에 와류 등이 형성될 수 있고 EGR가스의 정체 현상이 야기되기 쉽다.

이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예로서 제시된 도 2에는 굴절부에 의한 회전범위 중 특히 내경측에 해당되는 확경구간(130)의 내벽측에 상기 복수의 방열핀(125) 중 최외측에 존재하는 방열핀(125)의 전단부(127)가 확경구간(130)의 내벽에 접하도록 마련된 모습이 도시되어 있다.

결국, 본 발명의 실시예에서는 복수의 방열핀(125) 중 어느 하나 이상이 그 전단부(127)가 상기 확경구간(130)의 내벽에 접하도록 마련됨으로써, 상기 EGR가스의 유동을 개선하고 냉각성능을 향상시키도록 한 것이다.

한편, 도 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 EGR쿨러(100)에서, 상기 도입관(120)은 상기 확경구간(130)의 상류측에 굴절부(127)가 마련되어 길이방향이 변화되도록 마련되고, 상기 굴절부(127) 및 확경구간(130)을 거쳐 길이방향에 대한 내벽의 곡률 변화가 연속적으로 일어나도록 마련된다.

내벽의 곡률 변화가 연속적이라는 것의 의미는, 내벽이 휘어지는 상황에서 그 곡률이 길이방향을 따라 연속적인 값으로 변화하여 곡면을 이루는 것을 말한다.

이 때, 곡률이 0에 해당되어 평면이 유지되는 구간 역시 곡률이 불연속하여 변화되는 것은 아니므로 본 발명의 실시예에서 제시하는 내벽의 곡률변화가 연속적인 상황으로 이해될 수 있다. 다만, 어느 하나의 면이 길이방향을 따라 연장되는 도중 모서리가 발생되도록 꺾이는 것은 곡률이 연속적으로 변화하지 않은 것으로 이해할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 도입관(120)은 워터자켓(180) 내부에서 그 길이방향이 변화하도록 휘어진 굴절부(127)가 형성된다. 상기 굴절부(127)에 의해 최종적으로 변화되는 길이방향의 굴절량은 다양하게 결정될 수 있으며, 바람직하게는 배기유로 및 엔진룸 내부의 설계적인 측면이 고려될 것이다.

본 발명의 EGR쿨러(100)는 공간은 배기유로, 배기정화장치 등 다양한 구성간의 관계에 따라 위치 및 형상 등의 레이아웃이 정해질 수 있는데, 도입관(120)에 굴절부(127)가 형성되면 이러한 공간활용적 측면에서 유연성이 향상되는 유리한 효과가 있다.

한편, 굴절부가 형성되면서 도입관(120) 내부를 유동하는 배기 또한 그 유동방향(E)이 굴절하게 되는데, 이러한 굴절은 코어부(140)의 입구부(142)에서 배기의 유동 균일성을 저하시킬 수 있으며, 특히 유동의 굴절 시 배기 일부가 스월을 일으키거나 난류를 형성하여 유동성을 저하시킬 수 있다.

이러한 배기의 유동성 저하는 특히 배기의 유동방향(E)이 절곡되어 불연속적 변화를 가지는 경우 발생하기 쉽다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 공간활용적 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있도록 도입관(120)에 굴절부(127)를 형성하되, 상기 도입관(120)은 상기 굴절부(127)를 거쳐 그 내벽이 길이방향을 따라 연속적인 곡률변화를 가지도록 마련되는 것이다.(즉, 내벽이 연장되는 도중 절곡되지 않도록 하는 것이다.)

이에 따라, 도입관(120)은 길이방향 변화를 가지면서도 배기의 유동성이 저하되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.

나아가, 위와 같이 도입관(120)에 굴절부(127)가 형성됨과 동시에 굴절부(127)의 하류측에 확경구간(130)까지 존재하는 경우에는, 배기의 유동이 불안정해질 가능성이 더 높아진다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 상기 도입관(120)의 내벽이 상기 굴절부(127) 및 확경구간(130)을 형성하며 연장되되, 그 길이방향이 변화하는 경우 길이방향에 대한 곡률의 변화가 연속적일 수 있도록 함으로써, 배기의 유동성 저하를 방지 또는 억제하는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : EGR쿨러 120 : 도입관
140 : 코어부 180 : 워터자켓

Claims

내부에 EGR가스가 유동하도록 마련된 도입관;
입구부가 상기 도입관과 연통되어 상기 도입관으로부터 EGR가스가 유입되는 복수의 채널로 구성된 코어부;
상기 코어부 주변을 감싸도록 마련되고, 내부에 상기 코어부를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 쿨러하우징; 및
상기 도입관의 주변을 감싸도록 마련되고, 상기 쿨러하우징과 연통되도록 마련되며, 내부에 상기 도입관을 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하도록 마련된 워터자켓;을 포함하고,
상기 도입관 내부에는 EGR가스의 유동방향을 따라 연장된 길이를 가지는 복수의 방열핀이 마련되며,
상기 도입관은 상기 코어부를 향할수록 내부 단면적이 확대되는 확경구간이 형성되고, 상기 복수의 방열핀 중 적어도 하나 이상은 상기 도입관의 상류측을 바라보는 전단부가 상기 확경구간의 내벽에 접하도록 마련되고,
상기 복수의 방열핀은 상기 EGR가스의 유동방향에 수직한 방향을 따라 배치되고, 상기 코어부를 향할수록 상호간의 이격거리가 감소되도록 마련되어 EGR가스의 유동단면적이 감소되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 EGR쿨러.
청구항 1에 있어서,
상기 코어부는 알루미늄 소재로 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 EGR쿨러.
청구항 1에 있어서,
상기 워터자켓에는 냉각수유입구가 마련되고, 상기 쿨러하우징은 상기 워터자켓으로부터 냉각수가 유입되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 EGR쿨러.
청구항 3에 있어서,
상기 냉각수유입구는 상기 도입관의 입구를 마주보도록 마련되어 상기 도입관의 입구를 향해 냉각수를 토출하는 것을 특징으로 하는 차량의 EGR쿨러.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 방열핀은 상기 코어부를 향할수록 두께가 두꺼워짐으로써 상호간의 이격거리가 감소되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 EGR쿨러.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 방열핀은 각각 배치된 위치에 따라 길이가 결정되어 상호간 길이가 상이하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 EGR쿨러.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 도입관은 상기 확경구간의 상류측에 굴절부가 마련되어 길이방향이 변화되도록 마련되고, 상기 굴절부 및 확경구간을 거쳐 길이방향에 대한 내벽의 곡률 변화가 연속적인 것을 특징으로 하는 차량의 EGR쿨러.