KR101134974B1

KR101134974B1 - 엔진의 냉각수 제어 시스템

Info

Publication number: KR101134974B1
Application number: KR1020090113508A
Authority: KR
Inventors: 김대광
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2012-04-09
Also published as: KR20110056987A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템은, 변속기로부터 오일을 공급받고 열교환을 한 후 다시 상기 변속기로 오일을 공급하는 열교환기, 및 엔진에서 공급된 냉각수를 가열하는 히터로부터 냉각수를 공급받고, 냉각수의 온도에 따라서 상기 열교환기로 냉각수를 선택적으로 공급하는 바이패스밸브유닛을 포함하고, 성가 바이패스밸브유닛은, 상기 히터로부터 냉각수를 공급받도록 배치된 유입파이프, 및 상기 유입파이프의 단부에서 분기되어 상기 열교환기 또는 상기 엔진으로 냉각수를 선택적으로 공급하는 제1공급파이프와 제2공급파이프를 포함한다.

따라서, 자체적으로 작동하는 열팽창유닛을 적용하여 그 냉각수의 유로를 변경함으로써 별도의 제어시스템이 필요 없고, 보다 안정적으로 냉각수의 흐름을 제어할 수 있다.

자동변속기, 오일, 열교환기, 바이패스, 밸브유닛, 냉각수, 히터

Description

엔진의 냉각수 제어 시스템{COOLANT CONTROL SYSTEM OF ENGINE}

본 발명은 엔진의 냉각수 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수의 유로를 선택적으로 가변시키는 바이패스밸브유닛을 구비한 엔진의 냉각수 제어 시스템에 관한 것이다.

최근, 고유가 및 환경 문제로 자동차의 연료소모량을 규제하려는 나라가 증가하고 있으며, 이에 따라서 연료소모량을 줄이기 위한 새로운 기술이 필요하다.

연료소모량을 줄이기 위한 방법 중 하나는 자동변속기 오일의 온도를 신속하게 상승시키는 것이다.

이는 자동변속기 오일(ATF: automatic transmission fluid)의 점성은 온도가 증가함에 따라서 감소하는 특징을 이용하여 변속기 전달효율을 향상시키는 것이다.

자동변속기오일의 온도를 증가시키는 방법 중 하나는, 열교환기를 설치하고 냉각수의 열을 이용하여 오일의 온도를 증가시키는 것이다.

그리고, 겨울철 냉각수의 온도가 설정된 온도보다 낮은 경우, 상기 열교환기에 의해서 자동변속기오일의 온도를 높이는데 한계가 있으며, 히터와 같은 냉난방기기의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 바이패스밸브유닛이 장착되고 있고, 상기 바이패스밸브유닛은 냉각수의 온도가 낮은 경우에는 상기 열교환기로 선택적으로 냉각수를 공급하여, 냉난방기기의 성능을 신속하게 정상화시키고, 연료의 소모를 줄이고 있다.

한편, 상기 바이패스밸브유닛은 그 비용이 비싸고, 제어구조가 복잡한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동변속기오일을 가열시키기 위한 열교환기로 선택적으로 냉각수를 공급하는 개선된 구조를 갖는 바이패스밸브유닛을 구비한 엔진의 냉각수 제어 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템은, 변속기로부터 오일을 공급받고 열교환을 한 후 다시 상기 변속기로 오일을 공급하는 열교환기, 및 엔진에서 공급된 냉각수를 가열하는 히터로부터 냉각수를 공급받고, 냉각수의 온도에 따라서 상기 열교환기로 냉각수를 선택적으로 공급하는 바이패스밸브유닛을 포함하고, 성가 바이패스밸브유닛은, 상기 히터로부터 냉각수를 공급받도록 배치된 유입파이프, 및 상기 유입파이프의 단부에서 분기되어 상기 열교환기 또는 상기 엔진으로 냉각수를 선택적으로 공급하는 제1공급파이프와 제2공급파이프를 포함한다.

상기 바이패스밸브유닛은, 상기 유입파이프의 내측에 배치되어 냉각수의 흐름방향 또는 그 역방향으로 설정된 범위 내에서 왕복하여 움직이도록 배치되는 유로전환하우징을 포함하고, 상기 유로전환하우징이 냉각수의 흐름방향으로 배치된 경우, 상기 열교환기와 연결된 상기 제1공급파이프는 개방하고, 상기 엔진과 연결된 상기 제2공급파이프는 폐쇄하며, 상기 유로전환하우징이 냉각수의 흐름 반대방향으로 배치된 경우, 상기 열교환기와 연결된 상기 제1공급파이프는 폐쇄하고, 상기 엔진과 연결된 상기 제2공급파이프는 개방한다.

상기 제1,2공급파이프는 상기 유입파이프의 길이방향에 대해서 수직한 방향으로 상기 유입파이프에서 분기된다.

상기 바이패스밸브유닛은, 상기 유로전환하우징에 배치되어 주변을 지나는 냉각수의 온도에 따라서 패창 또는 수축하는 열팽창유닛을 더 포함하고, 상기 열팽창유닛은 상기 냉각수가 설정된 온도보다 높으면 팽창하여 냉각수의 흐름저항의 증가에 의해서 상기 유로전환하우징을 냉각수의 흐름방향으로 이동시키고, 상기 냉각수가 설정된 온도보다 낮으면 수축하여 냉각수의 흐름저항의 감소에 의해서 상기 유로전환하우징을 냉각수의 흐름 반대방향으로 이동시킨다.

상기 유로전환하우징은, 상기 유입파이프로 들어온 냉각수가 그 중심부로 냉각수가 통과하도록 가운데로 유동홀이 형성된 파이프타입이고, 상기 열팽창유닛은, 상기 유로전환하우징의 상기 유동홀의 중심부에 배치되어 이를 통과하는 냉각수의 온도에 따라서 패창 또는 수축한다.

상기 열팽창유닛과 상기 유로전환하우징을 연결하는 연결바, 및 상기 열팽창유닛 또는 상기 유로전환하우징을 그 움직임 방향으로 탄성지지하는 탄성부재를 더 포함한다.

상기 탄성부재는, 상기 열팽창유닛을 탄성지지하도록 코일스프링 타입일 수 있다.

상기 바이패스밸브유닛은, 상기 열팽창유닛의 중심부를 관통하여 상기 유로전환하우징의 이동방향으로 배치되는 가이드바를 더 포함하고, 상기 유입파이프의 내측면에는 상기 유로전환하우징의 이동을 제한하는 스토퍼가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 스토퍼에서 상기 유입파이프의 직경방향으로 지지대가 설치되고, 상기 열팽창유닛을 관통한 상기 가이드바의 단부가 상기 지지대의 중심부와 연결된다.

상기 제1공급파이프와 상기 제2공급파이프는 한 격벽을 사이에 두고 형성되고, 상기 유로전환하우징의 외측면에 대응하여 상기 격벽의 단부에 상기 유로전환하우징의 움직임을 가이드하는 가이드플레이트가 형성된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템에 의하면, 자체적으로 작동하는 열팽창유닛을 적용하여 그 냉각수의 유로를 변경함으로써 별도의 제어시스템이 필요 없고, 보다 안정적으로 냉각수의 흐름을 제어할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 엔진의 냉각수 제어 시스템은 엔진(100), 변속기(110), 오 일 열교환기(120), 히터(130), 및 바이패스밸브유닛(140)을 포함한다.

상기 엔진(100)의 일측에서 상기 히터(130), 상기 바이패스밸브유닛(140)을 거쳐 상기 엔진(100)의 타측으로 냉각수가 순환하고, 상기 바이패스밸브유닛(140)은 상기 열교환기(120)로 냉각수를 선택적으로 공급한다.

상기 히터(130)는 상기 엔진(100)에서 공급된 차가운 냉각수를 가열하여 설정된 온도로 높임으로써, 상기 엔진(100)을 신속하게 웜웝시킨다.

아울러, 상기 열교환기(120)는 상기 변속기(110)에 충진된 작동오일을 설정된 온도로 높이기 위해서 상기 히터(130)에 의해서 가열된 냉각수를 공급받는다.

한편, 상기 바이패스밸브유닛(140)은 냉각수의 온도가 설정된 온도보다 낮은 경우, 냉각수의 온도를 신속하게 높이고 냉난방기기의 성능을 정상화시키기 위해서, 상기 열교환기(120)로는 냉각수를 공급하지 않는다.

그리고, 상기 바이패스밸브유닛(140)은 냉각수의 온도가 설정된 온도보다 높아진 경우, 상기 열교환기(120)로는 냉각수를 공급하여 상기 자동변속기(110)의 작동오일의 온도를 높여서 작동효율을 향상시켜 연료소모량을 줄인다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템에 구비되는 바이패스밸브유닛의 제1작동모드를 보여주는 내부 측면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 상기 바이패스밸브유닛의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 바이패스밸브유닛(140)은 유입파이프(270a), 제1공급파이프(270b), 제2공급파이프(270c), 유로전환하우징(230), 열팽창유닛(210), 가이드바(200), 스토퍼(240), 지지대(260), 가이드플레이트(250), 및 탄성부재(220)를 포함한다.

상기 유입파이프(270a)가 수평방향으로 배치되고, 이는 상기 히터(130)를 거쳐 상기 엔진(100)으로부터 냉각수를 공급받는다. 여기서, 상기 엔진(100)에는 별도의 워터펌프가 배치되어 냉각수를 강제로 순환시킨다.

상기 유입파이프(270a)의 단부에서 상기 제1공급파이프(270b)와 상기 제2공급파이프(270c)가 분기되는데, 상기 제1공급파이프(270b)와 상기 제2공급파이프(270c)는 상기 유입파이프(270a)와 수직하게 분기된다. 여기서, 상기 제1공급파이프(270b)는 상기 열교환기(120)와 연결되고, 상기 제2공급파이프(270c)는 상기 엔진(100)과 연결된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 유입파이프(270a)에서 먼저 상기 제1공급파이프(270b)가 분기되고, 그 다음 바로 상기 제2공급파이프(270c)가 분기된다. 그리고, 도시한 바와 같이, 상기 제1공급파이프(270b)와 상기 제2공급파이프(270c)는 한 격벽(280)을 사이에 두고 형성된다.

상기 유입파이프(270a)의 내부 단부에는 상기 유로전환하우징(230)이 배치되고, 상기 유로전환하우징(230)은 상기 유입파이프(270a)의 길이방향으로 설정된 범위 내에서 왕복하여 움직이는 구조를 갖는다.

상기 스토퍼(240)가 상기 유입파이프(270a)의 내주면에 돌출되어 형성되고, 상기 유로전환하우징(230)은 상기 스토퍼(240)와 상기 유입파이프(270a)의 내측벽(292) 사이를 왕복하여 움직일 수 있다. 여기서, 상기 스토퍼(240)는 상기 유입파이프(270a)에서 상기 제1공급파이프(270b)가 분기되기 전에 형성된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 유로전환하우징(230)은 파이프 타입으로 가운데로 냉각수가 통과하는 유동홀(310)이 형성되고, 상기 유동홀(310)의 중심부에 상기 열팽창유닛(210)이 배치된다.

상기 열팽창유닛(210)은 상기 유로전환하우징(230)과 연결바(300)로 연결되어, 상기 열팽창유닛(210)과 상기 유로전환하우징(230)은 함께 움직인다. 여기서, 냉각수는 상기 열팽창유닛(210)과 상기 유로전환하우징(230)의 내주면 사이의 상기 유동홀(310)을 통해서 이동한다.

아울러, 상기 유로전환하우징(230)의 움직임 방향으로 상기 가이드바(200)가 설치되는데, 상기 가이드바(200)는 상기 열팽창유닛(210)의 가운데를 관통하여 배치되고, 그 일단부는 상기 유입파이프(270a)의 내측벽(292)에 지지된다.

도 3을 참조하면, 상기 스토퍼(240)에는 상기 유입파이프(270a)의 직경방향으로 지지대(260)가 설치되고, 상기 지지대(260)는 냉각수가 통과할 수 있는 메쉬타입 또는 와이어구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 지지대(260)의 중심부에 상기 가이드바(200)의 타단부가 연결되어 고정되고, 상기 가이드바(200)에는 상기 열팽창유닛(210)을 탄성적으로 지지하는 탄성부재(220)가 장착된다. 여기서, 상기 탄성부재(220)는 상기 가이드바(200)의 외주면에 감기는 와이어 타입의 코일스프링 구조를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 상기 열팽창유닛(210)은 상기 유입파이프(270a)를 통해서 이를 지나는 냉각수의 온도에 따라서 팽창 또는 수축하는 특징을 갖고 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템에 구비되는 바 이패스유닛의 제2작동모드를 보여주는 내부 측면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 열팽창유닛(210)이 팽창하면 이를 지나는 냉각수의 흐름저항이 증가한다. 따라서, 상기 열팽창유닛(210)과 상기 유로전환하우징(230)이 상기 탄성부재(220)의 탄성력을 이기고 상기 유입파이프(270a)의 상기 내측벽(292)으로 이동한다.

따라서, 상기 유로전환하우징(230)의 외측이 상기 엔진(100)과 연결된 상기 제2공급파이프(270c)를 차단하되, 상기 열교환기(120)와 연결된 상기 제1공급파이프(270b)를 개방한다.

반대로, 도 3을 참조하면, 상기 열팽창유닛(210)이 수축하면 이를 지나는 냉각수의 흐름저항이 감소한다. 따라서, 상기 열팽창유닛(210)과 상기 유로전환하우징(230)이 상기 탄성부재(220)의 탄성력에 의해서 상기 유입파이프(270a)의 상기 스토퍼(240) 측으로 이동한다.

따라서, 상기 유로전환하우징(230)의 외측이 상기 열교환기(120)와 연결된 상기 제1공급파이프(270b)를 차단하되, 상기 엔진(100)과 연결된 상기 제2공급파이프(270c)를 개방한다.

전술한 바와 같이, 상기 바이패스밸브유닛(140)은 상기 냉각수의 온도에 의해서 수축 팽창하는 상기 열팽창유닛(210)을 사용하여 자체적으로 제어됨으로써 제어구조가 간단하고, 별도의 제어시스템이 거의 필요하지 않는다.

상기 열팽창유닛(210)은 냉각수의 온도에 그 체적이 민감하게 반응하는 기체를 포함하는 구조가 적용될 수도 있고, 냉각수의 온도에 체적이 팽창 수축하는 고 무, 플라스틱, 금속재질이 적용될 수도 있으며, 수축팽창용 액체가 내부에 충진된 구조가 적용될 수도 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템에 구비되는 바이패스밸브유닛의 제1작동모드를 보여주는 내부 측면도이다.

도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 상기 바이패스밸브유닛의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 냉각수 제어 시스템에 구비되는 바이패스유닛의 제2작동모드를 보여주는 내부 측면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 엔진

110: 변속기

120: 열교환기

130: 히터

140: 바이패스밸브유닛

200: 가이드바

210: 열팽창유닛

220: 탄성부재

230: 유로전환하우징

240: 스토퍼

250: 가이드플레이트

260: 지지대

270a: 유입파이프

270b: 제1공급파이프

270c: 제2공급파이프

280: 격벽

292: 내측벽

300: 연결바

310: 유동홀

Claims

변속기로부터 오일을 공급받고 열교환을 한 후 다시 상기 변속기로 오일을 공급하는 열교환기; 및

엔진에서 공급된 냉각수를 가열하는 히터로부터 냉각수를 공급받고, 냉각수의 온도에 따라서 상기 열교환기로 냉각수를 선택적으로 공급하는 바이패스밸브유닛; 을 포함하고,

성가 바이패스밸브유닛은,

상기 히터로부터 냉각수를 공급받도록 배치된 유입파이프; 및

상기 유입파이프의 단부에서 분기되어 상기 열교환기 또는 상기 엔진으로 냉각수를 선택적으로 공급하는 제1공급파이프와 제2공급파이프; 를 포함하되,

상기 바이패스밸브유닛은,

상기 유입파이프의 내측에 배치되어 냉각수의 흐름방향 또는 그 역방향으로 설정된 범위 내에서 왕복하여 움직이도록 배치되는 유로전환하우징; 을 포함하고,

상기 유로전환하우징이 냉각수의 흐름방향으로 배치된 경우, 상기 열교환기와 연결된 상기 제1공급파이프는 개방하고, 상기 엔진과 연결된 상기 제2공급파이프는 폐쇄하며,

상기 유로전환하우징이 냉각수의 흐름 반대방향으로 배치된 경우, 상기 열교환기와 연결된 상기 제1공급파이프는 폐쇄하고, 상기 엔진과 연결된 상기 제2공급파이프는 개방하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.
삭제
제1항에서,

상기 제1,2공급파이프는 상기 유입파이프의 길이방향에 대해서 수직한 방향으로 상기 유입파이프에서 분기되는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.
제1항에서,

상기 바이패스밸브유닛은,

상기 유로전환하우징에 배치되어 주변을 지나는 냉각수의 온도에 따라서 패창 또는 수축하는 열팽창유닛; 을 더 포함하고,

상기 열팽창유닛은 상기 냉각수가 설정된 온도보다 높으면 팽창하여 냉각수의 흐름저항의 증가에 의해서 상기 유로전환하우징을 냉각수의 흐름방향으로 이동시키고,

상기 냉각수가 설정된 온도보다 낮으면 수축하여 냉각수의 흐름저항의 감소에 의해서 상기 유로전환하우징을 냉각수의 흐름 반대방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.
제4항에서,

상기 유로전환하우징은, 상기 유입파이프로 들어온 냉각수가 그 중심부로 냉각수가 통과하도록 가운데로 유동홀이 형성된 파이프타입이고,

상기 열팽창유닛은, 상기 유로전환하우징의 상기 유동홀의 중심부에 배치되어 이를 통과하는 냉각수의 온도에 따라서 패창 또는 수축하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.
제5항에서,

상기 열팽창유닛과 상기 유로전환하우징을 연결하는 연결바; 및

상기 열팽창유닛 또는 상기 유로전환하우징을 그 움직임 방향으로 탄성지지하는 탄성부재; 를 더 포함하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.
제6항에서,

상기 탄성부재는,

상기 열팽창유닛의 중심부를 관통하여 상기 유로전환하우징의 이동방향으로 배치되는 가이드바; 를 더 포함하고,

상기 열팽창유닛을 탄성지지하도록 상기 가이드바에 감긴 코일스프링 타입인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.
제5항에서,

상기 바이패스밸브유닛은,

상기 열팽창유닛의 중심부를 관통하여 상기 유로전환하우징의 이동방향으로 배치되는 가이드바를 더 포함하고,

상기 유입파이프의 내측면에는 상기 유로전환하우징의 이동을 제한하는 스토퍼가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.
제8항에서,

상기 스토퍼에서 상기 유입파이프의 직경방향으로 지지대가 설치되고,

상기 열팽창유닛을 관통한 상기 가이드바의 단부가 상기 지지대의 중심부와 연결된 엔진의 냉각수 제어 시스템.
제3항에서,

상기 제1공급파이프와 상기 제2공급파이프는 한 격벽을 사이에 두고 형성되고,

상기 유로전환하우징의 외측면에 대응하여 상기 격벽의 단부에 상기 유로전환하우징의 움직임을 가이드하는 가이드플레이트가 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 제어 시스템.