KR101072306B1 - 가변분리 냉각 시스템 및 그것의 제어방법 - Google Patents

Abstract

자동차에 장착되는 냉각장치로, 엔진의 초기 시동 온 이후 냉각수의 온도가 설정된 2차 서머스탯의 개변온도에 도달하기까지 실린더 블록에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록으로 재유입시켜 실린더 블록내 냉각수의 유동을 형성시켜 금속면 온도 편차가 발생되지 않도록 하는 것으로,

냉각수를 가압하는 워터펌프와 메인 서머스탯, 라디에이터, 실린더 헤드 및 실린더 블록의 출구에 장착되는 2차 서머스탯으로 이루어지는 가변분리 냉각 시스템에 있어서,

상기 워터펌프에 의해 가압되어 압송되는 냉각수가 실린더 헤드 및 실린더 블록에 동일한 압력으로 유입되도록 하는 프리 쳄버와, 상기 실린더 블록의 출구에 장착되어 2차 서머스탯이 개변되기까지 실린더 블록에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록으로 재순환하여 실린더 블록내의 유동이 발생되도록 하는 순환펌프 및, 상기 메인 서머스탯 및 2차 서머스탯으로부터 냉각수의 온도를 검출하여 순환펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

냉각 시스템, 분리 냉각 시스템, 실린더 블록, 순환펌프

Description

가변분리 냉각 시스템 및 그것의 제어방법{VARIABLE DIVIDE COOLING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 가변분리 냉각 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 다른 가변분리 냉각 시스템의 제어 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 워터펌프 11 : 프리쳄버

12 : 실린더 헤드 13 : 실린더 블록

14 : 블록 서머스탯 15 : 히터

16 : 스로틀 바디 17 : 메인 서머스탯

18 : 라디에이터 19 : 제어부

20 : 순환펌프

본 발명은 자동차에 장착되는 냉각장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진의 초기 시동 온 이후 냉각수의 온도가 설정된 일정온도에 도달하기까지 실린더 블록 내부에 초기 유입된 냉각수만을 순환시켜, 냉각 손실을 방지하고 금속면에서의 온도 편차가 최소화되도록 하는 가변분리 냉각 시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것이다.

엔진에서 가변분리 냉각 시스템은 냉각수의 온도 조건에 따라 실린더 블록과 실린더 헤드의 냉각수 흐름을 별개로 제어하는 것을 의미한다.

이를 위해, 실린더 블록의 냉각수 출구와 실린더 헤드의 냉각수 출구 사이에 위치하여 실린더 블록의 냉각수 온도에 따라 개변이 독립적으로 제어되는 2차 서모스탯(second thermostat; 또는 2차 수온 조절기)이 장착된다.

그러나, 이러한 가변분리 냉각 시스템은 냉각수가 설정된 온도 이하의 조건을 유지하는 상태에서 실린더 블록내의 냉각수 흐름을 정체시킴으로써 실린더 블록의 보어(Bore)부의 금속면 온도 편차가 크게 발생된다.

따라서, 이상 마찰 및 마모와 소음의 근원이 되는 문제점이 발생한다.

또한, 냉각수가 설정된 온도 이하를 유지하는 조건에서 급격히 고속 고부하의 운전이 될 경우, 열부하의 증가로 미처 2차 서모스탯이 열리기 전에 실린더 블록의 금속면 온도가 내구 한계 온도 이상으로 상승하여 엔진의 내구성을 악화시키는 문제점이 있다.

이를 방지하기 위해 2차 서모스탯에 상시 바이패스가 이루어질 수 있도록 하여 외부 냉각수 유입의 유동을 허용하는 경우가 있으나, 이의 경우에는 외부 유량의 유입으로 인하여 열적 균형이 깨져 가변분리 냉각의 효과가 상실되는 문제점이 발생한다.

또한, 워터펌프(Water Pump)의 회전에 의해서 발생하는 수압은 엔진 회전수 (RPM)에 비례하여 증가하는데, 일정 엔진 회전수 예컨대, 4000rpm 이상의 고속 조건에서 일정 차압 예컨대, 0.6bar 이상이 되면 차압에 의해서 2차 서모스탯이 열리도록 2차 서모스탯의 감온부를 상향으로 방향을 바꾸어 장착할 수 있다.

그러나, 이 경우에는 상기 2차 서모스탯의 감온부가 실린더 헤드의 냉각수 출구부에 노출되어 실린더 블록의 냉각수 온도에 연동되어 개폐되기보다는, 실린더 헤드의 냉각수 온도에 의해 개폐되므로 경사로 등판 후 하강시와 같이 실린더 블록의 온도는 높으나, 실린더 헤드의 냉각수 온도가 급강하하는 조건에서는 실린더 헤드의 냉각수 온도의 영향으로 2차 서모스탯이 닫히게 되어 결국, 실린더 블록의 금속면 온도가 급격히 상승하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 실린더 블록의 출구에 순환펌프를 장착하여 실린더 블록의 출구에 장착되는 서모스탯이 개변되기 전에는 순환펌프를 통해 실린더 블록에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록으로 재 유입시켜 열량의 손실없이 실린더 블록내에서의 냉각수 유동을 확보하여 금속면에서의 온도 편차를 최소화하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 냉각수를 가압하는 워터펌프와 메인 서머스탯, 라디에이터, 실린더 헤드 및 실린더 블록의 출구에 장착되는 2차 서머스탯으로 이루어지는 가변분리 냉각 시스템에 있어서,

상기 워터펌프에 의해 가압되어 압송되는 냉각수가 실린더 헤드 및 실린더 블록에 동일한 압력으로 유입되도록 하는 프리 쳄버와; 상기 실린더 블록의 출구에 장착되어 2차 서머스탯이 개변되기까지 실린더 블록에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록으로 재순환하여 실린더 블록내의 유동이 발생되도록 하는 순환펌프 및; 상기 메인 서머스탯 및 2차 서머스탯으로부터 냉각수의 온도를 검출하여 순환펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변분리 냉각 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 냉간 상태에서 엔진의 시동이 온되면 냉각수의 온도를 검출하여 2차 서머스탯의 개변온도 이하인지를 판단하는 과정과; 냉각수의 온도가 2차 서머스탯의 개변온도 이하이면 순환펌프를 구동시켜 실린더 블록에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록으로 재순환시키는 과정과; 냉각수의 온도가 2차 서머스탯의 개변온도 이상이면 순환펌프의 구동을 정지하고, 통상의 냉각 유로를 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변분리 냉각 시스템의 제어방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가변분리 냉각 시스템은, 워터펌프(10)와 프리쳄버(11), 2차 서머스탯(14), 메인 서머스탯(17), 제어부(19) 및 순환펌프(20)를 포함하여 구성된다.

워터펌프(10)은 엔진의 출력축에 벨트 등의 동력전달수단을 통해 연결되어 엔진의 출력에 따라 구동되어 냉각수를 가압한다.

프리쳄버(11)는 상기 워터펌프(10)에 의해 가압되어 압송되는 냉각수가 실린 더 헤드(12) 및 실린더 블록(13)에 동일한 압력으로 유입되도록 한다.

2차 서머스탯(14)은 실린더 헤드(12) 및 실린더 블록(13)의 냉각수 출구에 장착되어 냉각수의 온도 조건에 따라 개변이 제어된다.

메인 서머스텟(17)은 냉각수가 충분한 워엄이 이루어진 조건, 즉 82℃ 이상의 조건에서 개변되어 냉각수가 라디에이터(18)를 통해 순환되도록 한다.

제어부(19)는 메인 서머스탯(17) 및 2차 서머스탯(14)으로부터 냉각수의 온도를 검출하여 순환펌프(20)의 구동을 제어한다.

순환펌프(20)는 실린더 블록(13)의 냉각수 출구에 장착되어 2차 서머스탯(14)이 개변되지 않은 조건에서 작동되어 실린더 블록(13)에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록(13)으로 재순환시켜 실린더 블록(13)내의 냉각수 유동을 확보하여 금속면 각부분에서의 온도 편차가 발생되지 않도록 하고, 냉각수의 열량 손실이 발생되지 않도록 하여 연비 향상이 제공되도록 한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명의 동작은 다음과 같다.

냉간 상태에서 엔진의 초기 시동이 온되면 메인 서머스탯(17)과 2차 서머스탯(14)이 연비 향상과 폐쇄되어 빠른 시간내에 충분한 워업이 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 냉간 상태에서는 워터펌프(10) → 프리 쳄버(11) → 실린더 헤드(12) 및 실린더 블록(13) → 히터(15) 및 스로틀 바디(16) → 메인 서모스탯(17) → 워터펌프(10)로 연결되는 폐회로를 형성한다.

이때, 가변분리 냉각이 독립적으로 이루어지므로, 2차 서머스탯(14)은 실린 더 블록(13)에서 냉각수가 유출되지 않도록 폐쇄된다.

이와 같이 메인 서머스탯(17) 및 2차 서머스탯(14)이 폐쇄된 상태에서 제어부(19)는 메인 서머스탯(17) 및 2차 서머스탯(14)으로부터 냉각수의 온도를 감지하여(S101) 설정된 기준온도, 바람직하게는 2차 서머스탯의 개변온도 이하를 유지하는지 판단한다(S102).

상기 S102의 판단에서 냉각수의 온도가 2차 서머스탯(14)의 개변온도 이하를 유지하는 상태이면 실린더 블록(13)의 출구에 장착되어 있는 순환펌프(20)를 작동시켜 실린더 블록(13)에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록(13)으로 재순환하여 실린더 블록(13)내에서의 냉각수 유동이 발생되도록 한다(S104).

따라서, 실린더 블록(13)내에서의 냉각수 유동에 의해 실린더 블록(13)의 내부에는 균등한 온도가 형성되어 금속면에서의 온도 편차가 발생되지 않도록 한다.

상기와 같이 순환펌프(20)의 구동으로 실린더 블록(13)내에 냉각수의 순환이 이루어지는 상태에서 검출되는 냉각수의 온도가 상승하여 2차 서머스탯(14)의 개변온도이면 제어부(19)는 순환펌프(20)의 구동을 중지한다(S103).

이후, 2차 서머스탯(14)의 개변 및 메인 서머스탯(17)의 개변에 따른 냉각수의 순환은 통상의 방법과 동일하게 이루어지므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 분리냉각 시스템에서 2차 서머스탯이 개변되지 않은 상태에서 실린더 블록에 유동이 발생되도록 함으로써, 금속면에서의 온도 편차가 발생되지 않아 냉각 시스템에의 신뢰성을 제공한다.

Claims (2)

1. 냉각수를 가압하는 워터펌프와 메인 서머스탯, 라디에이터, 실린더 헤드 및 실린더 블록의 출구에 장착되는 2차 서머스탯으로 이루어지는 가변분리 냉각 시스템에 있어서,

   상기 워터펌프에 의해 가압되어 압송되는 냉각수가 실린더 헤드 및 실린더 블록에 동일한 압력으로 유입되도록 하는 프리 쳄버와;

   상기 실린더 블록의 출구에 장착되어 2차 서머스탯이 개변되기까지 실린더 블록에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록으로 재순환하여 실린더 블록내의 유동이 발생되도록 하는 순환펌프 및;

   상기 메인 서머스탯 및 2차 서머스탯으로부터 냉각수의 온도를 검출하여 순환펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변분리 냉각 시스템.
2. 냉간 상태에서 엔진의 시동이 온되면 냉각수의 온도를 검출하여 2차 서머스탯의 개변온도 이하인지를 판단하는 과정과;

   냉각수의 온도가 2차 서머스탯의 개변온도 이하이면 순환펌프를 구동시켜 실린더 블록에서 유출되는 냉각수를 실린더 블록으로 재순환시키는 과정과;

   냉각수의 온도가 2차 서머스탯의 개변온도 이상이면 순환펌프의 구동을 정지하고, 통상의 냉각 유로를 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변분리 냉각 시스템의 제어방법.

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