KR100337314B1 - 오일 온도 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

오일 온도 조절 시스템이 개시된다. 개시된 오일 온도 조절 시스템은, 소정 오일이 흐르는 제1오일라인의 일측에 설치되어 오일을 냉각하는 제1열교환기와; 상기 제1오일라인과 연결되어 오일이 흐르는 제2오일라인의 일측에 설치되어 오일을 가열하는 히터와; 상기 히터의 일측에 설치되어 오일의 온도를 제어하는 제1제어기와; 상기 제1,2오일라인이 교차되는 곳에 설치되어 오일의 흐름을 조절하는 3웨이 밸브와; 상기 3웨이 밸브와 연결된 제3오일라인으로 흐르는 오일이 엔진으로 유입되도록 설치된 제2열교환기와; 상기 제2열교환기의 일측에 설치되어 오일의 온도를 조절하도록 설치된 제2제어기;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 엔진의 내구성이 증대될 수 있다.

Description

오일 온도 조절 시스템{SYSTEM FOR ADJUSTING OIL TEMPERATURE}

본 발명은 오일 온도 조절 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온시 오일 점도 저하에 따른 순환 문제와, 오일의 체적 변화에 따른 문제점을 개선한 오일 온도 조절 시스템에 관한 것이다.

최근 자동차용 엔진은 고출력, 경량화를 추구하고 있으며, 이에 따라 엔진실린더간의 거리는 점차로 좁아지게 되어, 이것을 실링하는 실린더 헤드 가스켓에도 점점 열악한 환경을 주게 되었다. 더욱이, 상기 실린더 헤드 가스켓은 엔진의 연소 가스 이외에도 윤활유와 냉각수의 성상이 다른 세 가지 유체를 실링해야 하기 때문에 그 개발 및 평가가 중요시되고 있다.

한편, 실린더 헤드 가스켓의 내구 개발은 엔진의 대상 내구 벤치에서 일반적인 시험과 동일하게 수행되나, 한랭지역에서의 엔진 시동시에 발생되는 가스켓의 열악한 환경을 임으로 조성하기 위해 워터 쿨러를 이용한 냉열 시뮬레이터를 사용하여 왔다.

예컨대 북미 지역과 같은 한랭지역에서는 엔진의 초기 시동시에 영하 30도 수준의 냉각수와 엔진의 발열에 따른 작동 온도인 90도 수준의 물이 교번하여 엔진을 수축 팽창시키기 때문에 완전한 실린더 헤드 가스켓 개발을 위해서는 이러한 온도 영역에서의 실린더 헤드 가스켓 평가가 필수적으로 필요하게 되는데, 워터 쿨러를 이용한 방식으로는 영하의 온도를 얻을 수 없기 때문에 냉동기를 이용한 워터 쿨링 시스템을 사용해야만 한다.

그러나, 냉각수 통로만의 냉각으로는 워터 재킷 주변 부위를 제외한 엔진의 다른 부위를 빠른 시간에 냉각시킬 수 없어서, 엔진의 또 다른 작동 유체인 오일의 온도까지 제어할 필요가 발생한다.

이와 같은 종래의 오일 쿨러는 엔진 운전시 오일의 온도를 일정 수준으로 낮추거나 운전 초기에 엔진을 신속히 워밍업을 시켜주는 보조 기구로 사용되는 것이 일반적이고, 오일은 온도가 떨어지면 그 점도가 급격히 떨어지기 때문에 그 흐름을유지시키기 위한 별도의 시스템이 요구된다.

상기와 같은 종래의 오일의 냉각 시스템은, 저온의 오일을 순환시키기 위해서는 유동 저항을 고려하여 배관의 크기를 상당한 수준으로 크게 해야 하고, 상기 배관의 크기를 크게 하는 것이 가능하더라도 이에 따른 회로 내의 오일 체적이 상당히 크게 증가하게 되어 냉동기나 히터의 효율이 떨어진다. 상기 히터나 냉동기의 용량을 증가시키더라도 엔진의 오일 레벨을 유지시키지 못하게 된다.

왜냐하면, 오일은 온도에 따라 체적이 변화하는데 40리터 정도의 비교적 적은 오일 회로를 구성하더라도 120도 정도의 온도 구배가 발생하는 경우 체적 변화가 2리터 이상 예상되므로 엔진 내에 총 오일량이 3 내지 4리터인 점을 감안한다면, 시험이 불가능하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 저온시 오일 온도 저하에 따른 순환 문제와, 오일 체적 변화에 따른 문제가 발생하지 않도록 한 오일 온도 조절 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오일 온도 조절 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11. 제1오일라인 12. 제2오일라인

13. 제3오일라인 14. 제4오일라인

21. 제1열교환기 22. 히터

23. 제1제어기 24. 3웨이 밸브

25. 제2열교환기 26. 제2제어기

27, 28. 솔레노이드 밸브 29. 모터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오일 온도 조절 시스템은, 소정 오일이 흐르는 제1오일라인의 일측에 설치되어 오일을 냉각하는 제1열교환기와; 상기 제1오일라인과 연결되어 오일이 흐르는 제2오일라인의 일측에 설치되어 오일을 가열하는 히터와; 상기 히터의 일측에 설치되어 오일의 온도를 제어하는 제1제어기와; 상기 제1,2오일라인이 교차되는 곳에 설치되어 오일의 흐름을 조절하는 3웨이 밸브와; 상기 3웨이 밸브와 연결된 제3오일라인으로 흐르는 오일이 엔진으로 유입되도록 설치된 제2열교환기와; 상기 제2열교환기의 일측에 설치되어 오일의 온도를 조절하도록 설치된 제2제어기;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인에는 오일의 흐름을 단속하는 솔레노이드 밸브가 각각 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 제2열교환기는 상기 엔진으로부터 오일이 배출되어 흐르도록 제4오일라인과 연결 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 오일 온도 조절 시스템의 구성을 나타내 보인 회로도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 오일 온도 조절 시스템은 저온시 오일의 점도 저하를 방지하여 오일이 정상적으로 순환되도록 한 것으로 그 구성을 상술하기로 한다.

본 발명에 따른 오일 온도 조절 시스템은, 소정 오일이 흐르는 제1오일라인(11)의 일측에 설치되어 오일을 냉각되도록 오일의 열교환이 이루어지는 제1열교환기(21)와, 상기 제1오일라인(11)의 연결된 제2오일라인(12)의 일측에 설치되어 오일이 가열되도록 오일의 열교환이 이루어지는 히터(22)와, 상기 히터(22)의 일측에 설치되어 오일의 온도를 제어하는 제1제어기(23)와, 상기 제1,2오일라인(11,12)이 교차되는 곳에 설치되어 오일의 흐름을 조절하는 3웨이밸브(24)와, 상기 3웨이 밸브(24)와 연결된 제3오일라인(13)으로부터 배출된 오일이 엔진으로 유입되기 전 열교환이 이루어지도록 설치된 제2열교환기(25)와, 상기 제2열교환기(25)의 일측에 설치되어 오일의 온도를 조절하도록 설치된 제2제어기(26)를 포함하여 구성된다.

상기 제1오일라인(11)과 상기 제2오일라인(12)에는 오일의 흐름을 단속하는 즉, 상기 오일의 흐름을 선택적으로 흐르도록 하는 솔레노이드 밸브(27,28)가 각각 설치된다. 그리고 상기 제2열교환기(25)는 엔진으로부터 오일이 배출되어 통과되도록 제4오일라인(14)과 연결 설치된다. 즉, 엔진으로부터 배출된 오일이 지나고, 상기 3웨이 밸브(24)를 지난 오일이 제2열교환기(25)를 거쳐 엔진으로 유입된다. 또한 상기 제4오일라인(14)에는 제1,2오일라인(11,12) 쪽으로 오일이 순환되도록 모터(29)가 설치된다.

한편 도 1에 도시된 바와 같은 회로도는 폐회로(close circuit)로 구성되어 있으며, 이 폐회로에는 압력 조절 밸브 등은 도시되어 있지 않다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 오일 온도 조절 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 오일 온도 조절 시스템의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.

도 1을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 오일 온도 조절 시스템의 오일 온도 조절은 엔진으로부터 나오는 오일 회로의 끝단에 설치된 제2제어기(26)에 의해 이루어지고, 이 제2제어기(26)는 상기 3웨이 밸브(24), 제1제어기(23), 및 제1열교환기(21)와 연결된 냉동 시스템의 온도 조절기와 연동되어 최종적으로 엔진으로부터배출된 오일의 온도를 조절할 수 있도록 된 시스템이다.

예컨대, 실리콘 오일이 사용되는 회로는 상기 모터(29)에 의해 순환되고, 유체 또는 오일 가열시는 제1오일라인(11)에 설치된 솔레노이드 밸브(27)가 열리고, 상기 제2오일라인(12)에 설치된 솔레노이드 밸브(28)가 닫힌다. 냉각시는 이와 반대가 된다. 그리고 온도가 조절되는 순간에는 적절한 파라메타를 사용하여 상기 3웨이 밸브(24)의 개도와 각 솔레노이드 밸브(27,28)의 개폐 동작이 조절되도록 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 오일 온도 조절 시스템은, 엔진 오일을 직접 제어하지 않고, 실리콘 오일 등 저온에서도 그 점도가 낮은 상태로 유지되는 오일을 작동 유체로 하는 별도의 순환 회로가 설치되어 있는 것으로, 이 순환계에서는 가열 또는 냉각된 작동 유체와 엔진 오일과의 열교환을 통해 엔진 오일의 온도를 조절하도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 오일 온도 조절 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

폐회로로 구성된 냉열 시뮬레이팅 시스템으로써 상대적으로 적은 용량의 오일을 사용하여 오일 온도의 조절이 가능하여 오일의 부피 팽창률 측면에서 보다 큰 온도 구배를 가질 수 있다.

그리고 3웨이 밸브를 채용함으로써 냉온 조절시 열에너지를 적절하게 혼합하여 사용할 수 있으며, 실리콘 오일을 사용하여 종래의 오일 쿨러에서는 시험이 불가능한 영하의 온도에서의 냉열 시뮬레이팅이 가능하고 엔진 오일을 직접 냉각하지 않음으로 점도 저하에 따른 플로우(flow) 형성 문제를 단축된 엔진 오일 회로의 배관 단면적을 증가시키는 것으로 해결할 수 있다. 이는 종래의 오일 쿨러는 오일의 체적 팽창을 고려하여 배관 단면적을 작게 설정해야 하나, 본 발명은 엔진 오일은 현저하게 단축되므로 단면적 설정에 상당한 여유를 고려할 수 있다.

또한 엔진에 대한 적절한 내구 평가가 이루어짐으로써 엔지의 내구성이 증대되는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 소정 오일이 흐르는 제1오일라인의 일측에 설치되어 오일을 냉각하는 제1열교환기와;

   상기 제1오일라인과 연결되어 오일이 흐르는 제2오일라인의 일측에 설치되어 오일을 가열하는 히터와;

   상기 히터의 일측에 설치되어 오일의 온도를 제어하는 제1제어기와;

   상기 제1,2오일라인이 교차되는 곳에 설치되어 오일의 흐름을 조절하는 3웨이 밸브와;

   상기 3웨이 밸브와 연결된 제3오일라인으로 흐르는 오일이 엔진으로 유입되도록 설치된 제2열교환기와;

   상기 제2열교환기의 일측에 설치되어 오일의 온도를 조절하도록 설치된 제2제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 온도 조절 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인에는 오일의 흐름을 단속하는 솔레노이드 밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 오일 온도 조절 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2열교환기는 상기 엔진으로부터 오일이 배출되어 흐르도록 제4오일라인과 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 오일 온도 조절 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제4오일라인에는 상기 제1,2오일라인 쪽으로 오일이 순환되도록 모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 오일 온도 조절 시스템.