KR100507184B1 - 차량의 냉각수 과열 방지장치 - Google Patents

차량의 냉각수 과열 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 냉각수 과열 방지장치에 관한 것으로, 엔진의 과부하에 따라 라디에이터내의 냉각수 온도의 이상 상승시 엔진 부하를 유발하는 부하기기의 작동을 차단하면서 고온 냉각수를 우회시켜 온도를 낮추어 오버플로우 현상을 완전히 차단함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 강제 순환되는 냉각수의 이동통로인 냉각수관로(5)를 통해 엔진(1)으로 냉각수를 공급하는 라디에이터(2)와, 엔진의 과 부하시 라디에이터(2)에서 역류되는 고온의 냉각수를 바이패스(Bypass)시키는 냉각수제어수단(10), 상기 라디에이터(2)를 통해 배출되는 고온의 냉각수를 유입하도록 제2관로(5b)를 매개로 연결되면서 동력을 단속하는 클러치(7')를 통해 얼티네이터(6)를 매개로 작동되는 냉각수압축기(7), 이 냉각수압축기(7)로부터 배출되는 냉각수를 유입하도록 제5관로(5e)를 매개로 연결된 서브라디에이터(8) 및 이 서브라디에이터(8)로부터 배출되는 냉각수를 유입하거나 제2관로(5b)로 흐르는 냉각수를 우회시키는 제3관로(5c)와 연결된 제4관로(5d)를 매개로 연결되면서 라디에이터(2)로부터 냉각수가 냉각수제어수단(10)을 통해 유입되도록 제1관로(5a)를 매개로 연결되는 냉각수리저버(9)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 냉각수 과열 방지장치{Cooling system for preventing overheat cooling water in vehicle}
본 발명은 차량의 냉각수 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 온도 과열시 과열된 냉각수를 우회시켜 신속하게 냉각할 수 있도록 된 차량의 냉각수 과열 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 동력원인 엔진은 실린더(cylinder) 안의 연소가스의 온도는 2,000℃ 이상에 이르며, 이 열의 상당한 양이 실린더블록·헤드와 피스톤 및 흡·배기밸브계등에 전도되고 이때, 이와 같은 부분의 온도가 높아지게 되면 부품재료의 강도가 저하되어 고장이 생기거나 수명 단축은 물론 엔진의 출력이 저하되면서 엔진내 연소실을 이루는 실린더 벽의 유막이 끊기는 등의 윤할 기능의 저하와 오일의 변질등이 발생되는 한편, 만약 엔진부위의 온도가 지나치게 낮으면 연소에서 발생한 열량 가운데 냉각으로 손실되는 열량이 커 엔진의 열효율이 낮아지고 연료 소비량이 증가하는 등의 문제가 발생하므로, 통상적으로 차량에는 엔진의 온도를 알맞게 유지하기 위해 냉각장치를 필수적으로 장착하게 된다.
이와 같은 냉각장치는 그 방식에 따라 외부공기로 기관을 직접 냉각하는 공랭식과, 냉각수를 기관의 내부로 순환시켜 냉각하는 수냉식이있으며, 이중 수냉식 냉각장치는 냉각수를 사용하여 기관을 냉각하는 형식으로, 자연순환방식과 강제순환방식이 있다.
여기서, 현재 가장 일반적인 강제 순환방식의 수냉식 냉각장치는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(1)내부로 형성된 물재킷(1')안에 냉각수를 순환시켜 냉각작용을 하도록 한 것으로 엔진(1)과 냉각수관로(5)로 연결되어 엔진(1)에서 가열된 냉각수를 냉각시키도록 차량 전방부위로 구비된 라디에이터(2)와, 냉각수를 순환시키기 위한 물펌프(3) 및 라디에이터(2)쪽으로 외부의 바람을 유입시키기 위한 냉각팬(4)등으로 구성되어 있다.
그러나, 이와 같은 냉각장치는 엔진 시동이 걸린 다음 엔진 냉각수 온도가 올라가 일정온도가 되면 수온조절기가 열리게 되어 냉각수가 라디에이터를 순환하게 되지만, 만약 외부기온이 높거나 언덕길 등으로 오르게 되면 엔진에 과부하가 걸려 냉각수 온도가 급격히 상승하게 될 때 이를 신속하게 해소하지 못하고 반복되면 냉각수 오버플로우(overflow) 현상이 자주 발생하게 되어 냉각수의 증발에 의해 부족해 엔진의 과열현상이 발생되는 한편, 과열된 냉각수가 넘쳐흘러 리저버 주위의 와이어링이나 솔레노이드밸브 및 릴레이등에 손상을 주는 등의 고질적인 문제점이 있게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 엔진의 과부하에 따라 라디에이터내의 냉각수 온도의 이상 상승시 엔진 부하를 유발하는 부하기기의 작동을 차단하면서 고온 냉각수를 우회시켜 온도를 낮추어 오버플로우 현상을 완전히 차단함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉각수의 흐름 압력을 측정하는 압력센서와 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되면서 강제 순환되는 냉각수의 이동통로인 냉각수관로를 통해 엔진에 형성된 물재킷으로 냉각수를 공급하는 라디에이터와, 엔진의 과부하시 라디에이터에서 역류되는 고온의 냉각수를 바이패스시키는 냉각수제어수단, 상기 라디에이터를 통해 배출되는 고온의 냉각수를 유입하도록 제2관로를 매개로 연결되면서 동력을 단속하는 클러치를 통해 얼티네이터의 동력을 전달받아 작동되는 냉각수압축기, 이 냉각수압축기로부터 배출되는 냉각수를 유입하도록 제5관로를 매개로 연결된 서브라디에이터 및 이 서브라디에이터로부터 배출되는 냉각수를 유입하거나 제2관로로 흐르는 냉각수를 우회시키는 제3관로와 연결된 제4관로를 매개로 연결되면서 라디에이터로부터 냉각수가 냉각수제어수단(10)을 통해 유입되도록 제1관로를 매개로 연결되는 냉각수리저버로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각수 과열 방지용 냉각장치 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 강제 순환방식의 수냉식 냉각장치는 그 내부로 물재킷(1')을 형성해 순환되는 냉각수를 통해 작동시 발생되는 열을 냉각시키도록 된 엔진(1)에 물펌프(3)를 통해 강제 순환되는 냉각수의 이동통로인 냉각수관로(5)로 연결되면서 상기 엔진(1)의 전방에 구비된 냉각팬(4)의 강제적인 바람이 지나도록 위치된 라디에이터(2)와, 엔진의 과부하시 라디에이터(2)로 유입되는 라디에이터(2)에서 역류되는 고온의 냉각수를 바이패스(Bypass)시키는 냉각수제어수단(10), 상기 라디에이터(2)를 통해 배출되는 고온의 냉각수를 유입하도록 제2관로(5b)를 매개로 연결되면서 동력을 단속하는 클러치(7')를 통해 얼티네이터(6)의 동력을 전달받는 냉각수압축기(7), 이 냉각수압축기(7)로부터 배출되는 냉각수를 유입하도록 제5관로(5e)를 매개로 연결된 서브라디에이터(8) 및 이 서브라디에이터(8)로부터 배출되는 냉각수를 유입하거나 제2관로(5b)로 흐르는 냉각수를 우회시키는 제3관로(5c)와 연결된 제4관로(5d)를 매개로 연결되면서 라디에이터(2)로부터 냉각수가 냉각수제어수단(10)을 통해 유입되도록 제1관로(5a)를 매개로 연결되는 리저버(9)로 이루어진다.
여기서, 상기 관로(5a,5d,5e)에는 각각 냉각수의 흐름을 한쪽 방향으로 제어하는 일방향 밸브(5a',5d',5e')가 구비되는 한편, 상기 제2관로(5b)에는 제2관로(5b)에서 분기되는 제3관로(5c)의 연결부위에 각 방향으로 냉각수 흐름 방향을 제어할 수 있도록 2방향 밸브(5b')가 구비되어진다.
또한, 상기 냉각수관로(5)에는 냉각수의 흐름 압력을 측정하는 압력센서(5')와 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서(5")가 구비되어짐은 물론이다.
한편, 상기 냉각수제어수단(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 라디에이터(2)의 상부에서 제1·2관로(5a,5b)가 서로 대향되는 부위로 연결되도록 돌출되어 캡(11)이 체결되는 넥크(2')와, 이 넥크(2')의 내부에서 제1관로(5a)의 위쪽으로 돌출된 걸림턱(2")에 안착되면서 제2관로(5b)로 연통되는 중공의 경로컬럼(12), 이 경로컬럼(12)내부에서 유입되는 냉각수의 흐름압력에 의해 상향 이동됨과 더불어 일단이 캡(11)에 고정된 탄성부재(14)의 탄성력에 의해 하향 이동되도록 고정된 개폐부재(13) 및 이 개폐부재(13)의 상승시 전기 접점을 연결해 ECU로 보내지는 신호를 통해 에어콘 압축기의 작동을 차단하면서 냉각수압축기(7)를 작동시키는 클러치(7')를 얼티네이터(6)를 통해 직접 작동시키도록 경로컬럼(12)에 구비된 접점단자(15)로 이루어진다.
이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명을 엔진에 과부하가 걸려 냉각수가 일정 온도 이상으로 상승되는 경우에 대한 작용을 설명하면 즉, 엔진(1)과 라디에이터(2)사이를 연결하는 냉각수관로(5)에 구비된 압력센서(5')와 온도센서(5")를 통해 측정된 냉각수 흐름 압력과 냉각수 온도 신호를 받은 ECU가 냉각수 온도(주 판단 요소임)를 약 116℃ 이상으로 판단하게 되면, 우선적으로 상기 ECU는 에어콘 압축기의 작동여부를 판단해 온(On)상태에서 오프(Off)상태로 전환시켜 부하를 줄여주게 된다.
이와 동시에, 도 3에 도시된 바와 같이 냉각수의 온도 상승에 따라 라디에이터(2)의 넥크(2')부위에 구비된 냉각수제어수단(10)을 통해 전기신호가 발생되고 이로 인해, 얼티네이터(6)와 고온의 냉각수를 바이패스(Bypass)시켜 냉각하는 냉각수압축기(7)사이에 구비된 클러치(7')가 냉각수압축기(7)와 얼티네이터(6)를 직접 연결시켜 냉각수압축기(7)를 작동시켜주게 된다.
즉, 상기 라디에이터(2)의 넥크(2')부위로 올라온 고온의 냉각수가 냉각수제어수단(10)의 개폐부재(13)에 압력을 가하게 되면, 상기 개폐부재(13)가 탄성부재(14)를 압축하면서 중공의 경로컬럼(12)내에서 제2관로(5b)와 연결되는 부위까지 위로 상승함과 더불어 상기 경로컬럼(12)에 구비된 접점단자(15)에 접촉해 배터리 전원을 클러치(7')쪽으로 연결시켜 냉각수압축기(7)와 얼티네이터(6)가 서로 연결되도록 한다.
이와 같이 상기 냉각수제어수단(10)이 제2관로(5b)와 연결되게 열리게 되면, 상기 제2관로(5b)에 구비된 양방향 밸브(5b')를 통해 라디에이터(2)의 넥크(2')부위로 올라온 고온의 냉각수중 일부는 제3관로(5c)와 제4관로(5d)를 거쳐 냉각수리저버(9)쪽으로 유입되는 반면, 상기 냉각수리저버(9)쪽으로 유입되지 않는 고온의 냉각수중 일부는 제2관로(5b)를 통해 클러치(7')를 매개로 얼티네이터(6)에 의해 작동하는 냉각수압축기(7)쪽으로 유입되어진다.
이때, 상기 냉각수압축기(7)쪽으로 유입된 고온의 냉각수는 냉각수압축기(7)에서 압축된 후 일 방향 밸브(5e')의 작동에 의해 흐름경로가 형성된 제5관로(5e)를 통해 서브라디에이터(8)쪽으로 유입되고, 이 서브라디에이터(8)로 유입된 냉각수는 서브라디에이터(8)를 거치면서 고압·저온의 냉각수로 변화되어진다.
이어, 상기 고압·저온의 냉각수는 서브라디에이터(8)와 냉각수리저버(8)사이를 연결하는 제4관로(5d)에 구비된 팽창밸브(5d')를 거쳐 서브라디에이터(8)로부터 냉각수리저버(9)로 흐르면서 저압·저온의 냉각수로 변환되어 냉각수의 오버 플로우 현상이 없어지게 됨은 물론이다.
즉, 고온의 냉각수는 엔진(1)을 거쳐 라디에이터(2)와 냉각수압축기(7), 서브라디에이터(8) 및 냉각수리저버(9)를 거치면서 저압·저온의 냉각수로 변환되어 다시 엔진(1)쪽으로 유입되는 경로를 거쳐 순환되어진다.
한편, 엔진 부하가 줄어들면서 냉각수관로(5)에 구비된 압력과 온도센서(5',5")를 통해 ECU가 냉각수 온도를 약 116℃ 이하로 판단하게 되면, 상기 ECU는 에어콘 압축기의 작동여부를 판단해 필요시 오프(Off)상태에서 온(On)상태로 전환시켜주게 되고 이와 더불어 냉각수제어수단(10)을 통해 서브라디에이터(8)족으로 냉각수를 바이패스시키지 않으면서 냉각수압축기(7)와 얼티네이터(6)사이를 연결하는 클러치(7')를 끊어 냉각수압축기(7)의 작동도 멈추어주게 된다.
즉, 냉각수의 온도가 116℃ 이하로 내려감에 따라 라디에이터(2)의 넥크(2')부위로 상승되지 않고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 라디에이터(2)의 넥크(2')부위로 연결된 제1관로(5a)의 일 방향 밸브(5a')의 열림에 의해 냉각수리저버(8)로부터 식은 냉각수가 유입되고, 이에 따라 상기 냉각수제어수단(10)의 개폐부재(13)가 복원되는 탄성부재(14)에 의해 경로컬럼(12)을 따라 하강하면서 제2관로(5b)로 연통되는 경로를 차단하면서 동시에 경로컬럼(12)의 접점단자(15)로부터 떨어져 클러치(7')로 공급되던 배터리전원을 차단해 냉각수압축기(7)와 얼티네이터(6)를 서로 분리시켜주게 된다.
이에 따라, 정상적인 냉각수는 냉각수압축기(7)와 서브라디에이터(8)를 거치지 않고 엔진(1)과 라디에이터(2) 및 냉각수리저버(9)를 거치는 정상적인 경로를 통해 순환되어짐은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진 과부하에 따른 고온 냉각수를 바이패스시켜 저온·저압의 정상적인 냉각수 상태로 변환해 엔진쪽으로 순환시킴과 더불어 엔진 부하를 유발하는 부하기기의 작동을 차단해 냉각수 오버플로우(overflow)에 따른 리저버 주위의 손상등을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래에 따른 차량의 냉각장치 구성도
도 2는 본 발명에 따른 냉각수 과열 방지용 냉각장치 구성도
도 3은 본 발명에 따른 과열된 냉각수 흐름을 위한 냉각수제어수단의 작동 상태도
도 4는 본 발명에 따른 정상적인 냉각수 흐름을 위한 냉각수제어수단의 작동 상태도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진 1' : 물재킷
2 : 라디에이터 2' : 넥크
2" : 걸림턱 3 : 물펌프
4 : 냉각팬 5 : 냉각수관로
5' : 압력센서 5" : 온도센서
5a : 제1관로 5b : 제2관로
5c : 제3관로 5d : 제4관로
5e : 제5관로 5a',5b',5d',5e' : 밸브
6 : 얼티네이터 7 : 냉각수압축기
7' : 클러치
8 : 서브라디에이터 9 : 냉각수리저버
10 : 냉각수제어수단
11 : 캡 12 : 경로컬럼
13 : 개폐부재 14 : 탄성부재
15 : 접점단자

Claims (3)

  1. 냉각수의 흐름 압력을 측정하는 압력센서(5')와 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서(5")가 구비되면서 강제 순환되는 냉각수의 이동통로인 냉각수관로(5)를 통해 엔진(1)에 형성된 물재킷(1')으로 냉각수를 공급하는 라디에이터(2)와, 엔진의 과 부하시 라디에이터(2)에서 역류되는 고온의 냉각수를 바이패스시키는 냉각수제어수단(10), 상기 라디에이터(2)를 통해 배출되는 고온의 냉각수를 유입하도록 제2관로(5b)를 매개로 연결되면서 동력을 단속하는 클러치(7')를 통해 얼티네이터(6)를 매개로 작동되는 냉각수압축기(7), 이 냉각수압축기(7)로부터 배출되는 냉각수를 유입하도록 제5관로(5e)를 매개로 연결된 서브라디에이터(8) 및 이 서브라디에이터(8)로부터 배출되는 냉각수를 유입하거나 제2관로(5b)로 흐르는 냉각수를 우회시키는 제3관로(5c)와 연결된 제4관로(5d)를 매개로 연결되면서 라디에이터(2)로부터 냉각수가 냉각수제어수단(10)을 통해 유입되도록 제1관로(5a)를 매개로 연결되는 냉각수리저버(9)로 이루어진 차량의 냉각수 과열 방지장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 관로(5a,5d,5e)에는 각각 냉각수의 흐름을 한쪽 방향으로 제어하는 일방향 밸브(5a',5d',5e')가 구비되는 한편, 상기 제2관로(5b)에는 제2관로(5b)에서 분기되는 제3관로(5c)의 연결부위에 각 방향으로 냉각수 흐름 방향을 제어할 수 있도록 2방향 밸브(5b')가 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 과열 방지장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 냉각수제어수단(10)은 라디에이터(2)의 상부에서 제1·2관로(5a,5b)가 서로 대향되는 부위로 연결되도록 돌출되어 캡(11)이 체결되는 넥크(2')와, 이 넥크(2')의 내부에서 제1관로(5a)의 위쪽으로 돌출된 걸림턱(2")에 안착되면서 제2관로(5b)로 연통되는 중공의 경로컬럼(12), 이 경로컬럼(12)내부에서 유입되는 냉각수의 흐름압력에 의해 상향 이동됨과 더불어 일단이 캡(11)에 고정된 탄성부재(14)의 탄성력에 의해 하향 이동되도록 고정된 개폐부재(13) 및 이 개폐부재(13)의 상승시 전기 접점을 연결해 ECU로 보내지는 신호를 통해 에어콘 압축기의 작동을 차단하면서 냉각수압축기(7)를 작동시키는 클러치(7')를 얼티네이터(6)를 통해 직접 작동시키도록 경로컬럼(12)에 구비된 접점단자(15)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 냉각수 과열 방지장치.
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