KR100410674B1 - 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 라디에이터가 충분히 기능하지 못하거나 엔진의 고부하 운전의 지속으로 인하여 냉각 수온이 정상치 이상으로 상승하면 에어컨을 작동시켜 찬공기와의 열교환에 의해 냉각수온을 정상으로 유지시켜 엔진 과열을 방지하는 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 엔진 내부로 냉각수를 압송하는 워터펌프와;

엔진을 냉각하고 나온 냉각수를 방열 냉각하는 라디에이터와;

라디에이터의 통풍을 돕는 냉각팬과;

엔진을 순환하고 나온 냉각수를 라디에이터로 안내하는 냉각수 출구 라인과;

라디에이터에서 방열 냉각된 냉각수를 워터펌프로 안내하는 냉각수 유입 라인과;

상기 냉각수 출구 라인과 워터펌프를 접속하는 바이패스 라인과;

엔진의 냉간시동시 냉각수온에 의해 작동하여 상기 바이패스 라인을 개방하고 라디에이터측의 냉각수 흐름을 차단하며, 엔진의 냉간시동 이외의 조건에서는 상기 바이패스 라인을 차단하고 냉각수 출구 라인을 개방하는 서모스탯과;

일단이 상기 냉각수 유입 라인의 도중으로부터 분기되고 타단이 다시 상기 냉각수 유입 라인에 합류토록 접속된 열교환 관로와;

냉매의 증발에 의하여 차실내로 냉각 공기를 송풍하며, 동시에 상기 열교환 관로와 열교환을 하도록 배열되는 증발기를 포함하는 에어컨설비와;

상기 열교환 관로와 냉각수 유입 라인의 분기 접속 지점에 냉각 수온이 기준치 이하일 때는 상기 열교환 관로를 차단하고 냉각수 유입 라인을 개방하며, 냉각 수온이 기준치 이상일 때는 열교환 관로를 개방하도록 작동이 절환되는 엔진 과열 방지용 서모스탯과;

상기 엔진 과열 방지용 서모스탯이 열교환 관로를 개방시에 상기 에어컨 설비를 작동시키도록 제어하는 전자제어장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템{Cooling system for water cooling type engine to prevent overheat}

본 발명은 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템에 관한 것이다.

엔진은 연료를 연소시켜 동력을 얻으며, 실린더내에서 연소되는 연소가스의 온도는 2000℃ 이상에 달하게 되나 이 연소열의 모두가 동력으로 전환되는 것은 아니고 그중 상당량의 열이 실린더, 실린더 헤드 및 피스톤 등에 흡수되어 열손실을 유발하고 또 이들 부분의 과열을 일으키게 된다.

이에따라 실린더등의 온도가 과도하게 상승하면 실린더에 변형을 일으키거나 또는 실린더 벽의 유막을 파괴시켜 윤활불량을 초래하며, 심하면 엔진을 손상시키게 되고 또 연소상태도 나빠지는 결과 노킹이나 조기 점화를 일으켜 출력을 급격히 저하시키게 된다.

이에따라 엔진의 과열을 방지코자 엔진을 냉각하게 되는데 반대로 엔진이 너무 냉각되면 연소에 의해 생긴 열이 동력으로 전환되지 못하고 냉각으로 상실되는 양이 많아져 열효율을 저하시켜 연료 소비를 증대시키게 되며, 또 가솔린의 무화가 불충분한 혼합기가 엔진에 공급되어 가솔린에 의해 엔진 오일을 묽게 만들어 실린더의 마모를 촉진하게 된다.

이때문에 엔진을 냉각하여 과열을 방지하되 적온으로 유지되도록 하는 냉각 시스템이 엔진에 사용되고 있으며, 통상 도 2에 도시하는 것과 같이 실린더와 연소실을 둘러싸는 워터재킷(21), 물을 실린더로 압송순환시키는 워터펌프(22), 엔진을 냉각하여 온도가 높아진 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터(23), 라디에이터의 통풍을 돕는 냉각팬(24)을 포함하는 수냉식 냉각장치가 주로 사용되고 있다.

이 수냉식 냉각장치(25)에는 서모스탯(26)이라는 냉각수온에 따라 냉각수의 흐름을 변경하는 장치가 마련되어 있어, 엔진의 온도가 낮은 시동 초기에는 냉각수가 방열 냉각을 위한 라디에이터(23)측으로 흐르지 않고 바이패스관로(27)을 통해 다시 엔진을 순환토록 하므로써 엔진의 온도를 신속하게 정상 온도로 상승시키게 되며, 엔진이 정상 온도에 이르면 엔진 과열을 방지하기 위하여 냉각수온에 추종하여 서모스탯(26)이 열리게 되므로써 냉각수가 라디에이터(23)로 순환하여 방열 냉각된 후 엔진을 순환하여 적온을 유지하게 된다.

그러나 종래의 경우 냉각수의 방열 냉각은 전적으로 라디에이터(23)에 의존하고 있어, 라디에이터(23)가 냉각성능 이상을 일으켜 그 기능이 저하되거나 또는 라디에이터(23)가 감당키 곤란한 고부하 운전이 지속되면 엔진의 과열을 가져와 엔진 손상을 일으키는 원인이 되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 라디에이터가 충분히 기능하지 못하거나 엔진의 고부하 운전의 지속으로 인하여 냉각 수온이 정상치 이상으로 상승하면 에어컨을 작동시켜 찬공기와의 열교환에 의해 냉각수온을 정상으로 유지시켜 엔진 과열을 방지하는 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진 내부로 냉각수를 압송하는 워터펌프와;

엔진을 냉각하고 나온 냉각수를 방열 냉각하는 라디에이터와;

라디에이터의 통풍을 돕는 냉각팬과;

엔진을 순환하고 나온 냉각수를 라디에이터로 안내하는 냉각수 출구 라인과;

라디에이터에서 방열 냉각된 냉각수를 워터펌프로 안내하는 냉각수 유입 라인과;

상기 냉각수 출구 라인과 워터펌프를 접속하는 바이패스 라인과;

엔진의 냉간시동시 냉각수온에 의해 작동하여 상기 바이패스 라인을 개방하고 라디에이터측의 냉각수 흐름을 차단하며, 엔진의 냉간시동 이외의 조건에서는 상기 바이패스 라인을 차단하고 냉각수 출구 라인을 개방하는 서모스탯과;

일단이 상기 냉각수 유입 라인의 도중으로부터 분기되고 타단이 다시 상기 냉각수 유입 라인에 합류토록 접속된 열교환 관로와;

냉매의 증발에 의하여 차실내로 냉각 공기를 송풍하며, 동시에 상기 열교환 관로와 열교환을 하도록 배열되는 증발기를 포함하는 에어컨설비와;

상기 열교환 관로와 냉각수 유입 라인의 분기 접속 지점에 냉각 수온이 기준치 이하일 때는 상기 열교환 관로를 차단하고 냉각수 유입 라인을 개방하며, 냉각 수온이 기준치 이상일 때는 열교환 관로를 개방하도록 작동이 절환되는 엔진 과열 방지용 서모스탯과;

상기 엔진 과열 방지용 서모스탯이 열교환 관로를 개방시에 상기 에어컨 설비를 작동시키도록 제어하는 전자제어장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 청구항 2 기재에 의하면 상기 열교환 관로내를 흐르는 냉각수의 흐름을 검출하는 플로우센서가 구비되며, 상기 전자제어장치는 상기 플로우센서로부터 유체의 흐름을 감지한 신호의 출력을 인가받아 상기 에어컨 설비를 가동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템을 나타내는 도면

도 2는 종래의 수냉식 냉각 시스템

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 워터펌프

3 : 냉각수 출구 라인 4 : 라디에이터

5 : 냉각수 유입 관로 6 : 바이패스 관로

7 : 서모스탯 8 : 냉각팬

9 : 열교환 관로 10 : 에어컨설비

11 : 증발기 12 : 송풍팬

13 : 엔진과열 방지용 서모스탯 14 : 플로우센서

15 : 전자제어장치 16 : 압축기

17 : 에어컨 스위치

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.

도면중 부호 1은 엔진으로서 엔진 냉각을 위한 냉각수는 크랭크축의 회전력에 의해 동력을 얻는 워터펌프(2)에 의해 압송 순환된다.

엔진(1) 내부를 순환하면서 냉각하고 더워진 냉각수는 냉각수 출구 라인(3)을 통해 라디에이터(4)로 들어가 방열 냉각된 후 냉각수 유입 라인(5)을 통해 워터펌프(2)로 유입되어 재순환을 반복하게 된다.

도면중 부호 6은 바이패스 라인이며, 바이패스 라인(6)과 냉각수 출구 라인(3)의 접속 지점에는 서모스탯(7)이 설치되어 있다.

또 라디에이터(4)의 방열 냉각성을 향상시키기 위한 냉각팬(8)이 라디에이터(4) 후방에 설치되어 있다.

냉각수 유입 라인(5)의 도중에는 열교환 관로(9)의 일단이 분기 접속되고, 열교환 관로(9)의 타단은 다시 워터펌프(2)쪽 가까이의 냉각수 유입 라인(5)에 합류 접속되어 있다.

상기 열교환 관로(9)는 에어컨설비(10)의 증발기(11)와 열교환을 행할 수 있게 배열 설치되며, 송풍팬(12)으로부터 송풍된 공기가 증발기(11)를 통과하면서 냉각된 후 다시 열교환 관로(9)의 외주를 통과하여 열교환을 행하고나서 차실내로 유입되어지게 된다.

그리고 상기 열교환 관로(9)와 냉각수 유입 관로(5)의 분기 접속지점에는 냉각수온에 의해 양측 관로(5)(9)를 선택적으로 개폐하는 엔진 과열 방지용 서모스탯(13)이 설치되어 있다.

또 엔진 과열 방지용 서모스탯(13)이 열교환 관로(9)를 개방하였을 때 냉각수의 흐름을 감지하는 플로우센서(14)가 열교환 관로(11)상에 설치되어 있으며, 플로우센서(14)가 감지한 냉각수 흐름정보는 전자제어장치(15)에 인가되어 전자제어장치(15)가 에어컨 설비(10)를 작동제어하게 된다.

여기서 미설명부호 16은 에어컨설비(10)의 냉매 압축기이며, 부호 17은 운전석에 설치된 에어컨 스위치이고 부호 18은 콘덴서이다.

엔진 냉간 시동 및 정상 구동 조건에서의 냉각수 흐름에 대한 설명은 종래기술에서 설명한 것으로 대체하고 냉각수온이 기준치보다 높은 엔진 과열시 냉각수의 흐름에 대하여서만 이하에 설명한다.

엔진의 정상 구동시에는 라디에이터(4)에서 방열 냉각된 냉각수는 냉각수 유입 라인(5)을 통해 워터펌프(2)로 유입되어 엔진을 순환하게 되나 냉각수온이 기준치, 예를 들면 정상온도인 80~90℃ 보다 높은 100℃ 이상에 달하는 경우 그 온도 조건에 셋팅된 엔진과열 방지용 서모스탯(13)이 냉각수 유입 관로(5)를 차단하고열교환 관로(9)를 개방하도록 작동하게 된다.

이에따라 냉각수는 열교환 관로(9)를 통하여 흐르게 되며, 열교환 관로(9)를 통해 냉각수 흐름이 일어나면 플로어센서(14)가 그 흐름을 감지하여 신호를 출력하게 되며, 그 신호를 받아 전자제어장치(15)는 압축기(16)와 송풍팬(12)등을 구동시켜 에어컨설비(10)를 가동한다.

에어컨설비(10)가 구동되면 송풍팬(12)에 의해 발생되는 공기가 증발기(11)를 통과하면서 냉각되어지게 되며, 그 차가운 냉풍이 다시 열교환 관로(9)를 통과하면서 열교환 관로(9)의 내부를 흐르는 뜨거운 냉각수를 냉각시킨 후 차실내로 송풍된다.

그러나 증발기(11)는 차실내 냉각공기 송풍을 위한 것과 별개로 설치할 수 있으며, 이경우 열교환 관로(9)를 냉각시킨 공기는 외부로 배출된다.

이와같이 하여 열교환 관로(9)의 내부를 흐르는 냉각수가 에어컨 냉풍에 의해 냉각되어 워터펌프(2)로 유입되므로 엔진(1)의 과열을 방지하게 되는 것이다.

이 상태에서 엔진(1)의 냉각수온이 정상으로 내려가면 엔진 과열 방지용 서모스탯(13)이 절환 작동하여 열교환 관로(9)를 폐쇄하고 냉각수 유입 관로(5)를 개방하게 된다.

이에따라 열교환 관로(9)를 통한 냉각수의 흐름이 없어져 플로우센서(14)로부터의 감지신호 출력이 중단되고 전자제어장치(15)는 에어컨설비(10)의 가동을 중지한다.

한편, 이와같은 작동제어는 에어컨스위치(17)의 작동과 병행해서 별개로 일어나게 되므로 외기 온도가 높아 차실내를 냉방코자 에어컨스위치(17)를 온하면 에어컨설비(10)가 가동되며, 이 상태에서는 엔진 과열과 정상 상태의 변경 조건과 관계없이 에어컨스위치(17)가 오프되지 않는 한 에어컨 설비(10)는 계속 작동된다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 엔진이 과열되어 냉각 수온이 정상치 이상으로 높아지면 차실내의 냉방을 위한 에어컨 설비를 강제 구동하여 냉각수를 냉각시켜 엔진에 공급하는 것에 의해서 엔진의 과열을 방지하여 출력의 저하를 막고 엔진의 내구력을 증대시키게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 엔진 내부로 냉각수를 압송하는 워터펌프와;

   엔진을 냉각하고 나온 냉각수를 방열 냉각하는 라디에이터와;

   라디에이터의 통풍을 돕는 냉각팬과;

   엔진을 순환하고 나온 냉각수를 라디에이터로 안내하는 냉각수 출구 라인과;

   라디에이터에서 방열 냉각된 냉각수를 워터펌프로 안내하는 냉각수 유입 라인과;

   상기 냉각수 출구 라인과 워터펌프를 접속하는 바이패스 라인과;

   엔진의 냉간시동시 냉각수온에 의해 작동하여 상기 바이패스 라인을 개방하고 라디에이터측의 냉각수 흐름을 차단하며, 엔진의 냉간시동 이외의 조건에서는 상기 바이패스 라인을 차단하고 냉각수 출구 라인을 개방하는 서모스탯과;

   일단이 상기 냉각수 유입 라인의 도중으로부터 분기되고 타단이 다시 상기 냉각수 유입 라인에 합류토록 접속된 열교환 관로와;

   냉매의 증발에 의하여 차실내로 냉각 공기를 송풍하며, 동시에 상기 냉각 공기가 열교환 관로와 열교환을 하도록 배열되는 증발기를 포함하는 에어컨설비와;

   상기 열교환 관로와 냉각수 유입 라인의 분기 접속 지점에 냉각 수온이 기준치 이하일 때는 상기 열교환 관로를 차단하고 냉각수 유입 라인을 개방하며, 냉각 수온이 기준치 이상일 때는 열교환 관로를 개방하도록 작동이 절환되는 엔진 과열 방지용 서모스탯과;

   상기 엔진 과열 방지용 서모스탯이 열교환 관로를 개방시에 상기 에어컨 설비를 작동시키도록 제어하는 전자제어장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환 관로내를 흐르는 냉각수의 흐름을 검출하는 플로우센서가 구비되며, 상기 전자제어장치는 상기 플로우센서로부터 유체의 흐름을 감지한 신호의 출력을 인가받아 상기 에어컨 설비를 가동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 과열 방지를 위한 수냉식 냉각 시스템.