KR100227552B1 - 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 폐열을 이용하여 냉간시동시의 난방성을 향상하고 드로틀바디의 빙결 현상을 방지하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 워터펌프(4)에 의해 냉각수를 펌핑하여 엔진(1)과 라디에이터(3)를 순환시켜 엔진을 냉각하는 냉각장치에 있어서, 엔진의 냉간 시동시 라디에이터(4)측을 차단하고 워터펌프(11)를 통해 엔진(1)으로 냉각수를 다시 순환시키는 수온조절장치(2)와 히터코어(10)를 연통하는 제1냉각수 공급통로(5)상에 엔진(1)으로부터 배기되는 배기가스열을 회수하는 냉각수 가열장치(6)를 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치

본 발명은 냉간 시동시 난방성 향상과 드로틀바디의 빙결 현상 방지를 위한 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치에 관한 것이다.

종래 수냉 엔진의 혹한기의 냉간 시동시 실내 난방을 확보하고 드로틀바디의 외기 온도차에 의한 빙결 현상을 방지하기 위하여서는 엔진이 웜업(Warm up)될 때까지 일정시간 이상이 소요되므로써 난방성이 나쁘고 연소 효율이 저하되는 문제점을 피할수 없었던 바 이는 냉각수의 열원에만 의존하게 되므로써 냉각수온이 정상치로 상승하기 전에는 난방이 곤란하고 드로틀바디의 빙결을 피할수 없었기 때문이다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안된 것으로써 그의 목적으로 하는 바는 엔진의 폐열을 이용하여 냉간 시동시의 난방성을 향상하고 드로틀바디의 빙결 현상을 방지하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특허청구범위 제 1 항 기재에 의하면, 워터펌프(4)에 의해 냉각수를 펑핑하여 엔진(1)과 라디에이터(3)를 순환시켜 엔진을 냉각하는 냉각장치에 있어서, 엔진의 냉간 시동시 라디에이터(4)측을 차단하고 워터펌프(11)를 통해 엔진(1)으로 냉각수를 다시 순환시키는 수온조절장치(2)와 히터코어(10)를 연통하는 제1냉각수 공급통로(5)상에 엔진(1)으로부터 배기되는 배기가스열을 회수하는 냉각수 가열장치(6)를 설치한 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 특허청구범위 제 2 항 기재에 의하면 상기 냉각수 가열장치를 통해 가열된 냉각수는 드로틀바디를 가열한 후 엔진을 순환하게 되는 것임을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치를 나타내는 전체 구성도

도 2는 본 발명의 냉각수 가열장치의 상세도

도 3은 동상 냉각수 가열장치의 A-A 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의설명

1 : 엔진 2 : 수온조절장치

3 : 라디에이터 4 : 워터펌프

5 : 제1냉각수통로 6 : 냉각수가열장치

7 : 내부하우징 8 : 외부하우징

9 : 공간 10 : 히터코어

11 : 배기파이프 12 : 배기가스유입구

13 : 배기통로 14 : 배기가스공급통로

15 : 솔레노이드밸브 16 : 수온센서

17 : 전자제어장치 18 : 제1유출구

19 : 제2냉각수통로 20 : 드로틀바디

21 : 냉각수유출통로 22 : 제2유출구

23 : 냉각수귀환통로

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각장치의 전체 구성도이며, 도 2는 본 발명에 의한 냉각수 가열장치의 상세도이며, 도 3은 동상 냉각수 가열장치의 A-A 단면도이다.

도면 중 부호 1-4는 각각 엔진(실린더헤드,실린더블록) 수온조절장치(서머스탯) 라디에이터 및 워터펌프이다.

엔진(1)이 정상적 온도 조건하에서 구동될때 냉각수는 라디에이터(3)를 순환하게 되나 냉간 시동시, 즉 웜업(Warm up)되기 이전에는 수온조절장치(2)가 라디에이터(3)측을 차단하고 제1냉각수 통로(5)를 개방하여 냉각수가 워터펌프(4)를 통해 엔진(1)을 순환하도록 하여 냉각수의 가열시간을 단축하게 된다.

상기 제1냉각수 통로(5)의 도중에는 냉각수 가열장치(6)가 접속되며 냉각수 가열장치(6)는 냉각수가 유입되는 내부하우징(7)과 외부하우징(8)으로 구성되고 내외부하우징(7)(8) 사이의 공간(9)에는 배기가스가 유입된다.

상기 내부하우징(7)의 일측은 제1냉각수 통로(5)에 접속되며 그의 타측은 히터코어(10)와 워터펌프(4)에 접속되며 히터코어(10)를 거쳐 난방에 사용된 냉각수는 워터펌프(4)를 통해 엔진(1)을 순환한다.

그리고 상기 외부하우징(8)의 일측은 배기파이프(11)에 접속되며 배기가스 유입구(12)를 통해 공간(9)으로 유입된 배기가스는 그의 타측의 배기통로(13)을 통해 배기파이프(11)로 다시 배출되게 된다.

배기파이프(11)와 배기가스 공급통로(14)의 분기접속 지점에는 배기가스의 흐름을 전환하기 위한 솔레노이드 밸브(15)가 설치되며 솔레노이드 밸브(15)는 수온센서(16)로 부터 검출된 냉각수온이 낮을 때에는 전자제어장치(17)의 신호 출력에 의해 배기가스 공급통로(14)를 개방하여 배기파이프(11)를 통해 배출되는 배기가스의 일부 또는 전부를 냉각수 가열장치(6)를 통과토록 작동된다.

상기 냉각수 가열장치(6)의 제1유출구(18)와 워터펌프(4)를 접속하는 제2냉각수 통로(19)는 드로틀바디(20) 외주를 감싸 순환하므로써 드로틀바디(20)를 가열하게 된다.

이와같은 본 발명의 혹한기 냉간 시동시의 작동과정은 다음과 같다.

엔진(1)이 시동되면 워터펌프(4)가 가동하여 냉각수가 순환하게 되며 이때 수온조절장치(2)는 라디에이터(3)로 통하는 냉각수 유출통로(21)를 차단하고 제1냉각수 통로(5)를 개방(전개)하며 동시에 수온센서(16)에서 검출된 냉각수온에 의해 전자제어장치(17)는 솔레노이드 밸브(15)를 작동하여 배기가스 공급통로(14)를 개방시킨다.

이에 따라 엔진(1)의 워터재킷을 순환한 냉각수는 냉각수 가열장치(6)의 내부하우징(7)으로 유입되고 엔진으로부터 배기되는 배기가스는 외부하우징(8)에 의해 형성되는 공간(9)으로 유입되어 뜨거운 배기가스와 차가운 냉각수 사이에 열교환이 일어나 냉각수의 온도가 상승된다.

열교환 과정을 통해 온도가 상승된 냉각수는 제2유출구(22)를 통하여 히터코어(10)로 들어가 실내를 난방하는데 사용된 후 냉각수 귀환통로(23)를 통해 워터펌프(4)로 유입되며 동시에 제2유출구(22)와 분기 접속된 제1유출구(18)를 통해서 워터펌프(4)로 압송되는 도중에 드로틀바디(20) 외주를 순환하여 드로틀바디(20)를 가열시킨 후 워터펌프(4)로 유입된다.

그리고 냉각수를 가열시키고 난 배기가스는 배기통로(13)를 통해 배기파이프(11)로 빠져나가며 배기가스는 촉매변환기(24)소음기(25)를 거쳐 외부로 배출된다.

이에 따라 엔진의 구동시 웜업 시간이 크게 단축되어 연소 효율이 좋아지며 난방성이 확보되고 드로틀바디(20)를 가열하여 결빙을 방지하게 된다.

시간이 경과하여 수온센서(16)로 부터 냉각수온이 정상으로 검출되면 전자제어장치(17)는 솔레노이드 밸브(15)를 제어하여 배기가스 공급통로(14)를 차단하여 냉각수 가열장치(6)로 배기가스가 유입되는 것을 차단하며 수온조절장치(2)는 냉각수 유출통로(21)를 개방시켜 냉각수가 라디에이터(3)를 순환하도록 하여 엔진의 과열을 방지하게 되며 일부 냉각수는 계속하여 히터코어(10)로 공급되어 난방을 함과 아울러 드로틀바디(20)를 경유하여 혹한기 외부와의 극심한 온도차에 의한 결빙을 방지하게 된다.

한편 배기가스와 냉각수의 열교환 성능을 촉진하기 위하여 도3에 도시하는 것과 같이 내부하우징(7)을 요철로 형성하여 열교환 면적을 증대시키게 되면 웜업 시간을 단축하고 난방성을 좋게 만든다. 여기서 미설명 부호 26은 흡기매니폴드이고 부호 27은 배기매니폴드이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 혹한기 냉간 시동시 배기가스 열을 이용하여 냉각수를 예열하게 되므로서 난방성을 조기에 확보 할수 있으며 드로틀바디의 빙결을 방지하여 연소 효율을 향상시키고 엔진의 웜업 시간을 크게 단축하여 엔진 성능 및 연비를 향상하고 배기가스 배출을 저감하게 되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 워터펌프(4)에 의해 냉각수를 펌핑하여 엔진(1)과 라디에이터(3)를 순환시켜 엔진을 냉각하는 냉각장치에 있어서, 엔진의 냉간 시동시 라디에이터(4)측을 차단하고 워터펌프(11)를 통해 엔진(1)으로 냉각수를 다시 순환시키는 수온조절장치(2)와 히터코어(10)를 연통하는 제1냉각수 공급통로(5)상에 엔진(1)으로부터 배기되는 배기가스열을 회수하는 냉각수 가열장치(6)를 설치한 것을 특징으로 하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 가열장치(6)를 통해 배기가스와의 열교환 작용으로 온도가 상승된 냉각수는 히터코어(10)로 공급됨과 아울러 드로틀바디(20)를 가열시킨 후 워터펌프(4)로 유입되는 것을 특징으로 하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각수 가열장치(6)는 냉각수가 유입되는 내부하우징(7)과 배기가스가 유입되는 외부하우징(8)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 내부하우징(7)은 요철로 형성되는 것을 특징으로 하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각수 가열장치(6)에는 배기파이프(11)로부터 분기 접속된 배기가스 공급통로(14)를 통해 배기가스가 유입되며 배기가스 공급통로(14)의 분기 접속 지점에는 배기가스의 공급을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브(15)는 수온센서(16)로 부터 검출된 냉각 수온이 낮을 때에는 전자제어장치(17)의 신호 출력에 의해 상기 배기가스 공급통로(14)를 개방하도록 작동되며 냉각 수온이 높을 때에는 차단하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 강제 순환식 수냉 엔진의 냉각장치.