KR100405537B1 - 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치에 관한 것으로, 순환관(2)에 배출관(10)과 리저버탱크(8)에 연결된 보충관(15)이 연결되고, 순환관(2)의 보조히터(9) 앞에는 수압계 A(12)가 설치되고, 배출관(10)에는 수압계 B(13)와 솔레노이드밸브 A(14)와 진공펌프(11)가 순차적으로 설치되며, 보충관(15)에 솔레노이드밸브 B(16)가 설치되는 한편, 상기 진공펌프(11)와 수압계 A,B(12,13)와 솔레노이드밸브 A,B(14,16) 및 보조히터(9)는 전자제어유니트에 연결된 구조로 이루어진다.

그리고, 상기 전자제어유니트는 상기 수압계 A,B(12,13)로부터 측정되는 냉각수압을 기입력된 냉각수압과 비교하여 관로내에 공기층이 형성된 것과 공기층이 모두 배출된 것과 냉각수의 전체량이 모자란 것을 판단하고, 상기 솔레노이드밸브 A,B(14,16)와 진공펌프(11)를 제어하여 관로로부터 배출관(10)을 통해 공기를 배출하고 보충관(15)을 통해 소모된 냉각수를 보충하며 전체적으로 냉각수의 절대량이 부족할때는 실내에 설치된 경고등을 점멸시켜 운전자가 새 냉각수를 보충해 줄 수 있도록 한다.

따라서, 냉각 관로내에 형성된 공기층 배출될 수 있게 됨으로써 엔진냉각성능과 히터성능이 향상되고, 보조히터와 워터펌프의 손상이 방지되는 효과가 있다.

Description

자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치{an apparatus for air removal and coolant replenishment in a cooling system of vehicles}

본 발명은 자동차의 냉각시스템에 관한 것으로, 특히 냉각수 관로내에 형성된 공기층을 제거하고 부족한 냉각수를 보충하여 엔진냉각성능과 히터성능을 향상시키고, 워터펌프와 보조히터의 소손을 방지할 수 있도록 된 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진에는 연료의 연소열에 의하여 가열된 엔진을 냉각시켜주기 위해서 냉각수가 순환하는 수냉식 냉각시스템이 적용된다.

상기 냉각시스템은 엔진(1)의 초기 가동시 냉각수의 온도가 일정 온도 이상으로 상승되지 않았을 때 냉각수가 순환하는 순환관(2)과, 엔진(1)으로 냉각수를 밀어 넣어 주는 워터펌프(3)와, 엔진(1)이 계속 가동되어 상기 순환관(2)을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 온도 이상으로 가열되었을 경우 엔진(1)에서 나오는 냉각수가 흘러 들어가 외기와 열교환함으로써 냉각작용이 이루어지는 라디에이터(4)와, 이 라디에이터(4)를 엔진(1) 및 상기 순환관(2)에 연결하는 연결관(5)과, 이 연결관(5)중 엔진(1)으로부터 냉각수가 나오는 부분과 상기 순환관(2)중 엔진으로 냉각수가 유입되는 부분을 연결하는 바이패스관(7)과, 상기 라디에이터(4)에 연결되어 여분의 냉각수가 저장되어 있는 리저버탱크(8)로 구성되어 있다.

따라서, 엔진(1)에서 가열된 냉각수는 초기에는 워터펌프(3)에 의해 순환관(2)을 순환하면서 냉각작용을 하는데, 이때 라디에이터(4) 연결관(5)으로 유출된 냉각수는 써머스탯(6)이 닫혀 있기 때문에 바이패스관(7)을 통하여 순환관(2)으로 유입되어 다시 엔진으로 공급된다.

이후, 냉각수온이 일정 온도(약 80℃) 이상으로 가열되면 써머스탯(6)이 열려 연결관(5)을 통해 라디에이터(4)로의 순환이 이루어짐으로써 엔진열로 가열된 냉각수의 온도가 저하됨으로써 엔진 가동중에 냉각수의 온도가 지나치게 과열되지 않도록 되어 있다.

그런데, 상기 냉각수는 관로를 순환하는 중에는 워터펌프 통과, 관로의 굴곡면 통과, 엔진열에 의한 가열 등의 이유로 기포가 발생되며, 이 기포들이 모여서 공기층을 형성하게 되는데, 이와 같이 냉각수 순환관로 중에 공기층이 형성되면 엔진의 냉각효율이 저하되고, 워터펌프의 임펠라가 안정적으로 회전되지 못하고 충격을 받게 되어 냉각수 순환이 불량해짐과 동시에 워터펌프가 손상될 가능성이 있으며, 또한 히터의 성능도 저하된다.

한편, 현재 차량에 탑재되는 디젤엔진들은 비교적 발열량이 적기 때문에 겨울철 냉간시동시 냉각수의 온도가 엔진가동에 적합한 온도까지 상승하는데 시간이 오래 걸리게 되므로 도시된 바와 같이 상기 순환관(2)중에 보조히터(9)를 설치하는 경우가 있다.

상기 보조히터(9)는 주로 전기를 이용하여 발열하는 전기식 보조히터가 사용되는데, 냉각수 순환관로 중에 공기층이 형성되면 냉각수로의 열전달이 원활히 이루어지지 않으므로 보조히터(9) 내 발열부의 온도가 지나치게 상승되어 보조히터(9)가 손상되는 문제점도 있었다.

따라서, 보조히터(9)에 공기층이 오래 머물지 않도록 보조히터(9)의 설치위치를 가능한 낮게 하여 대응하고 있으나, 이는 엔진룸내 레이아웃 관계로 여러 어려움이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 냉각수 순환관로 내에 생성된 공기층을 감지하여 이를 외부로 배출해 내고, 즉시 모자란 냉각수를 보충해 줄 수 있게 됨으로써 엔진냉각효율과 히터의 성능이 향상되고, 워터펌프와 보조히터의 손상을 방지할 수 있도록 된 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 자동차의 엔진 냉각시스템 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 공기제거 및 냉각수 보충장치가 적용된 엔진 냉각시스템 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치의 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 엔진, 2 : 순환관,

3 : 워터펌프, 4 : 라디에이터,

5 : 연결관, 6 : 써머스탯,

7 : 바이패스관, 8 : 리저버탱크,

9 : 보조히터, 10 : 배출관,

11 : 진공펌프, 12 : 수압계 A,

13 : 수압계 B, 14 : 솔레노이드밸브 A,

15 : 보충관, 16 : 솔레노이드밸브 B.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 순환관에서 보조히터의 앞쪽 부분에 연결되는 배출관과, 이 배출관에 설치되는 진공펌프와, 상기 보조히터와 배출관 연결부분의 사이에 설치되는 수압계 A와, 상기 배출관의 입구부분에 설치되는 수압계 B와, 이 수압계 B와 상기 진공펌프의 사이에 설치되는 솔레노이드밸브 A와, 순환관의 상기 배출관 연결부분의 앞쪽과 리저버탱크에 연결된 보충관과, 이 보충관에 설치된 솔레노이드밸브 B와, 상기 수압계 A,B 및 엔진회전수 감지센서로부터 정보를 인가받아 관로내에 공기층이 존재함을 인식하여 관로내의 공기층을 외부로 배출함과 동시에 부족한 냉각수를 보충하도록 상기 솔레노이드밸브 A,B 및 진공펌프의 작동을 제어하는 전자제어유니트를 포함하여 구성된다.

따라서 냉각 관로 내의 공기층이 외부로 배출되고 부족한 냉각수가 보충될 수 있게 됨으로써 엔진냉각성능과 히터성능이 향상되고, 워터펌프와 보조히터의 손상이 방지될 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기제거 및 냉각수 보충장치가 적용된 자동차용 냉각시스템의 구성도로서, 본 발명은 엔진(1)의 작동 초기에는 냉각수가 순환관(2)만을 순환하고 냉각수온이 일정 온도 이상되면 서머스탯(6)이 열려져 상기 순환관(2) 및 연결관(5)을 통해 라디에이터(4)로도 냉각수가 흐르도록 되어 있으며, 이 라디에이터(4)에 리저버탱크(8)가 연결되고, 상기 순환관(2)에 보조히터(9)가 설치된 구조로 이루어진 냉각시스템에 있어서, 상기 순환관(2)중 보조히터(9) 설치위치의 앞쪽에 배출관(10)이 연결되고, 이 배출관(10)의 말단에는 진공펌프(11)가 설치되며, 이 배출관(10)과 순환관(2)의 연결부위와 보조히터(9)의 사이에 수압계 A(12)가 설치되고, 상기 배출관(10)의 입구에 수압계 B(13)가 설치되며, 이 수압계 B(13)와 진공펌프(11)의 사이에 솔레노이드밸브 A(14)가 설치되는 한편, 상기 리저버탱크(8)와 순환관(2)중 배출관(10) 연결부위의 앞쪽부분에 보충관(15)이 연결되고, 이 보충관(15)에 솔레노이드밸브 B(16)가 설치되는 구조로 이루어진다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수압계 A(12)와 수압계 B(13)와 솔레노이드밸브 A(14) 및 솔레노이드밸브 B(16)는 모두 전자제어유니트(17)에 연결되어 있으며, 이 전자제어유니트(17)에는 엔진회전수 감지센서(18)와 보조히터(9)와 진공펌프(11) 및 차내에 운전자가 바라볼 수 있는 위치에 설치된 경고등(19)이 연결된다.

그리고 상기 전자제어유니트(17)에는 냉각관로 내에 공기층이 형성되지 않은상태에서 엔진회전수에 따라 측정된 수압계 A(12) 설치지점의 냉각수압에 기초하여 설정된 엔진회전수에 따른 정상 냉각수압과, 이와 동일한 상태이고 진공펌프(11)가 작동되고 있으며 배출관(10)을 통해 냉각수만이 배출되고 있을 때 수압계 B(13) 설치지점의 냉각수압이 입력되어 있다.

이제 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

엔진(1)이 시동되면 상기 전자제어유니트(17)에 수압계 A,B(12,13)와 엔진회전수 감지센서(18)로부터 냉각수압과 엔진회전수 정보가 전달되며, 전자제어유니트(17)는 수압계 A(12)로부터 측정된 냉각수압이 그때의 엔진회전수 영역에서의 정상값보다 작으면 관로내에 공기층이 형성된 것으로 판단하여 솔레노이드밸브 A와 B(14,16)를 모두 열고, 진공펌프(11)를 작동시키며, 동시에 보조히터(9)의 작동을 중지시킨다.

상기와 같이 진공펌프(11)가 작동되면 관로내에는 부압이 작용하게 되며, 이에 의해 관로내의 공기층이 냉각수와 함께 솔레노이드밸브 A(14)와 진공펌프(11)를 거쳐 외부로 배출되며, 이와 동시에 리저버탱크(8)의 냉각수가 보충관(15)을 통하여 냉각수 순환관로 즉 순환관(2)의 입구로 신속하게 보충된다.

상기와 같은 작용에 의하여 공기층이 모두 배출되면 배출관(10)에는 냉각수만이 흐르게 되며, 따라서 수압계 B(13)에서 측정되는 수압은 설정된 수압과 같아지고, 이를 인지한 전자제어유니트(17)는 솔레노이드밸브 A(14)를 닫고 진공펌프(11)의 작동을 중지시키며, 이후 수압계 A(12)에서 정상수압이 감지되면 솔레노이드밸브 B(16)를 닫고, 보조히터(9)를 재작동시킨다.

따라서, 순환관(2)과 연결관(5) 및 라디에이터(4)내에는 공기층이 형성되지 않은 냉각수가 흐르게 되어 열교환이 활발히 일어나게 되므로, 엔진의 냉각성능이 향상되고, 히터의 성능도 향상되며, 워터펌프(3) 임펠러의 회전이 안정화되고 충격이 발생되지 않으므로 워터펌프(3)의 손상이 방지되고, 보조히터(9) 발열부의 급가열이 방지되어 보조히터(9)의 손상이 방지된다.

그런데, 관로내 공기층이 모두 배출되어 진공펌프(11)의 작동이 중지되고, 솔레노이드밸브 A(14)가 닫혀진 상태에서도 일정 시간이 경과하도록 수압계 A(12)에서 정상 냉각수압이 검출되지 않으면 전자제어유니트(17)는 전체 냉각수량이 부족한 것으로 판단하여 실내에 설치된 경고등(19)을 점멸시킨다.

따라서, 운전자가 냉각수가 부족함을 인지하여 새로운 냉각수를 리저버탱크(8)에 부어 줌으로써 모자란 냉각수를 보충해 줄 수 있도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 냉각수 순환관로 내에 발생한 공기층을 신속하게 외부로 배출하고, 부족한 냉각수를 보충해 줄 수 있게 됨으로써 엔진, 라디에이터, 히터, 보조히터에서의 열교환작용이 원활히 일어나므로 엔진의 냉각성능과 히터성능이 향상되고 보조히터의 급가열로 인한 손상이 발생하지 않으며, 워터펌프 임펠라에 공기층에 의한 충격이 발생하지 않으므로 워터펌프의 손상이 방지되고 냉각수 추진효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 순환관(2)에서 보조히터(9)의 앞쪽 부분에 연결되는 배출관(10)과, 이 배출관(10)에 설치되는 진공펌프(11)와, 상기 보조히터(9)와 배출관(10) 연결부분의 사이에 설치되는 수압계 A(12)와, 상기 배출관(10)의 입구부분에 설치되는 수압계 B(13)와, 이 수압계 B(13)와 상기 진공펌프(11)의 사이에 설치되는 솔레노이드밸브 A(14)와, 순환관(2)의 상기 배출관(10) 연결부분의 앞쪽과 리저버탱크(8)에 연결된 보충관(15)과, 이 보충관(15)에 설치된 솔레노이드밸브 B(16)와, 상기 수압계 A,B(12,13) 및 엔진회전수 감지센서(18)로부터 정보를 인가 받아 관로내에 공기층이 존재함을 인식하여 관로내의 공기층을 외부로 배출함과 동시에 부족한 냉각수를 보충하도록 상기 솔레노이드밸브 A,B(14,16) 및 진공펌프(11)의 작동을 제어하는 전자제어유니트(17)를 포함하여 구성되는 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전자제어유니트(17)는 수압계 A(12)의 측정값이 기입력된 정상값보다 작으면 진공펌프(11)를 작동시키고 솔레노이드밸브 A,B(14,16)를 열며 보조히터(9)의 작동을 중지시키고, 이후 수압계 B(13)의 측정값이 정상값과 같으면 솔레노이드밸브 A(14)를 닫고 진공펌프(11)의 작동을 중지시키며, 이후 수압계 A(12)에서 정상값이 검출되면 솔레노이드밸브 B(16)를 닫고 보조히터(9)를 재작동시키도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수보충장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 진공펌프(11)의 작동이 중지된 후 설정시간이 지난 후에도 수압계 A(12)에서 정상값이 검출되지 않으면 상기 제어유니트(17)는 실내에 설치된 경고등(19)을 점멸시키도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각시스템의 공기제거 및 냉각수 보충장치.