KR101343559B1 - 차량의 냉각기 배열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치에 관한 것이다. 본 발명의 냉각기 배열 장치는, 연소 엔진(2)이 작동하는 중에 냉각기(9, 15)를 통과하여 특정 방향으로 유동하는 외부 공기류에 의해 냉각되도록 한 가스상 매체가 통과하여 유동할 수 있게 한 적어도 하나의 냉각기(9, 15)를 포함한다. 본 발명의 냉각기 배열 장치는 또한, 냉각 공기류의 특정 방향에 대해서 상기 냉각기(9, 15)로부터 상류측 위치에 설치된 열 공급 요소(26)로서, 이 열 공급 요소(26)를 통과하여 유동하는 공기의 적어도 일부가 상기 냉각기(9, 15)도 통과하여 유동하도록 되어 있는, 열 공급 요소(26)를 포함하고, 또한, 상기 열 공급 요소(26)를 통하여 유동하는 공기가, 상기 냉각기(9, 15) 내의 가스상 매체가 허용 가능한 최저 온도 이하로 냉각되는 위험이 있는 상황 도중에, 가열될 수 있도록, 상기 열 공급 요소(26)를 작동시키도록 구성된 제어 수단(22, 23)을 포함한다.

연소 기관, 냉각, 과부하, 차량, 냉각기, 열교환

Description

차량의 냉각기 배열 장치{COOLING ARRANGEMENT IN A VEHICLE}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 차량용 냉각기 배열 장치(cooler arrangement)에 관한 것이다.

과급 엔진(supercharged engine)에 공급될 수 있는 공기량은 공기압에 따라 달라지지만 공기의 온도에 따라서도 달라진다. 가능한 최대의 공기량을 연소 엔진으로 공급함에 있어서는 그 공기가 연소 엔진에 이르기 전에 차지 에어 쿨러(charge air cooler) 내에서 압축된 공기를 냉각시키는 것이 필요하다. 압축된 공기는, 일반적으로는, 차량의 전방부에 위치된 차지 에러 쿨러 안에서 주변 공기에 의해서 냉각된다. 이렇게 압축된 공기는 주변의 온도에 실질적으로 상응하는 온도까지 냉각된다. 추운 날씨 조건에서는, 차지 에어 쿨러 내의 압축된 공기는 일반적으로 공기의 노점 온도보다 낮은 온도까지 냉각되고, 그 결과 차지 에어 쿨러 내에 액상의 수증기가 응결된다. 주변 공기의 온도가 0℃ 보다 낮으면, 차지 에어 쿨러 내에서 응결된 물이 얼음으로 빙결되는 위험도 있다. 이와 같은 얼음 형성은 차지 에어 쿨러 내의 공기류 덕트의 막힘을 다소간 야기시키고, 그 결과 연소 엔진으로의 공기 유동이 감소되고 그와 동시에 작동상의 고장이 발생하거나 작동 정지된다.

배기 가스 재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation)이라고 알려진 기술은 연소 엔진 내에서의 연소 과정에서 나온 배기 가스 부분을 재순환시키는 공지된 방법이다. 재순환시키는 배기 가스는 유입 공기와 혼합되는데, 이는 그 혼합물이 연소 엔진의 실린더들에 이르기 전에 행해지는 것이다. 배기 가스를 공기에 첨가시키게 되면 그렇게 하지 않은 것에 비해 더 낮은 연소 온도를 야기하게 되고, 그 결과 배기 가스 내의 질소 산화물 NO_x가 특히 감소하게 된다. 이와 같은 기술은 오토(Otto) 엔진이나 디젤 엔진 모두에 사용된다. 재순환 배기 가스는 이들 배기 가스가 유입 공기와 혼합되기 전에 적어도 하나의 EGR 냉각기에서 냉각된다. 재순환 배기 가스를 주변 공기로 냉각시키는 EGR 냉각기를 사용하는 것은 공지된 기술이다. 이에 의하면 재순환 배기 가스는 또한 주변 온도에 실질적으로 상응하는 온도까지 냉각되기도 한다. 배기 가스는 수증기를 포함하는데, 이 수증기는 배기 가스가 수증기의 노점보다 낮은 온도까지 냉각될 때에 EGR 냉각기 내에서 응축된다. 주변 공기의 온도가 0℃ 이하인 경우, EGR 냉각기 내에서 응축된 물이 얼음으로 빙결되는 위험도 있다. 이와 같은 얼음 형성은 EGR 냉각기 내의 배기 가스 유동 덕트의 막힘을 다소간 야기시키고, 그 결과 내기 가스 내의 질소 산화물의 함량을 증가시키게 된다.

본 발명의 목적은 냉각 공기가 아주 낮은 온도인 경우에도 가스상 매체가 허용 가능한 최저 온도 이하로 냉각되는 것이 방지될 수 있도록 가스상 매체를 냉각하는 공랭식 냉각기를 포함하는 냉각기 배열 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 상기 도입부에서 언급한 것과 같은 종류의 냉각기 배열 장치로서 특허청구범위 제1항의 특징부에 나타낸 특징을 갖는 냉각기 배열 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따르면, 냉각기 배열 장치는 냉각 공기류의 방향에 대해서 냉각기로부터 상류측에 있는 위치에 장착되는 열 공급 요소를 포함한다. 냉각기 내의 매체가 허용 가능한 최저 온도 이하로 냉각되는 위험이 있는 경우에, 상기 열 공급 요소가 작동되어서 그 열 공급 요소를 통과하는 공기를 가열한다. 이에 따라 냉각 공기류는 하류측에 위치된 냉각기에 이르게 되었을 때에는 주위보다 높은 온도에 있게 된다. 바람직하게도 공기류는 매체의 허용 가능한 최저 온도에 적어도 상응하는 온도까지 가열될 것이고, 그에 의해 냉각기 내의 가스상 매체는 공기류에 의해서 허용 가능한 최저 온도 이하의 온도까지 냉각될 수 없게 하는 것이 보장된다. 공기를 포함하는 가스상 매체는 수증기를 함유한다. 이와 같은 가스상 매체가 수증기의 노점 이하의 온도까지 냉각될 때에, 냉각기 내에는 액상의 물이 응결된다. 가스상 매체가 0℃ 이하의 온도까지 냉각되는 경우, 상기 응결된 물은 냉각기 내에서 얼음으로 빙결된다. 매체의 상기 허용 가능한 최저 온도는 냉각기 내에서의 얼음 형성을 야기하는 0℃ 이하의 온도까지 냉각되지 않는 가스상 매체를 주로 지칭하는 것이지만, 실제에 있어서는 냉각기의 어떤 부분에서도 얼음이 형성되지 않도록 하기 위해서 어느 정도의 안전 한계를 적용할 수도 있다. 그렇지만 상기 허용 가능한 최저 온도가 다른 온도 및 얼음 형성이 아닌 다른 현상을 지칭하게 되는 가능성도 배제하지는 않는데, 일례로 이는 냉각기 내에서의 너무 많은 응축을 방지하는 데 바람직할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 냉각기는 차지 에어 쿨러이고, 상기 매체는 연소 엔진에 이르게 되는 압축 공기이다. 대부분의 디젤을 동력원으로 하는 연소 엔진과 많은 가솔린을 동력원으로 하는 연소 엔진은 과급된다. 즉, 이들 엔진들은 연소 엔진에 이르게 되는 주변 공기를 흡인하여 압축하는 터보 유닛을 포함한다. 주변 공기는 이 주변 공기의 수분 함량에 따라서 함량이 변하는 수증기를 함유한다. 압축 공기가 주변 압력의 공기에 비해 높은 노점을 갖는 때에는 냉각기 내에서 수증기가 응축하는 것을 방지하는 데에는 종종 어려움이 따른다. 그러나 압축 공기는 차지 에어 쿨러 내에서는 0℃ 이하의 온도로 냉각되어서는 안 되는데, 그 이유는 만일 그렇게 되면 응축된 수증기가 얼음으로 빙결되기 때문이다. 상기 냉각기는 EGR 냉각기일 수 있고, 상기 매체는 연소 엔진까지 재순환하는 배기 가스일 수 있다. 배기 가스는 EGR 냉각기 안에서 응축될 수 있는 수증기의 상당히 큰 비율로 함유한다. 따라서 순환하는 배기 가스도 마찬가지로 EGR 냉각기 내에서 0℃ 이하의 온도까지 냉각되어서는 안 되는데, 그 이유는 만일 그렇게 되면 EGR 냉각기 내에서 응축된 수증기가 얼음으로 빙결되기 때문이다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제어 수단은 냉각기 내의 가스상 매체의 온도와 관련된 파라미터를 검출하는 적어도 하나의 센서로부터 나온 정보에 근거하여 열 공급 요소를 작동시키도록 되어 있는 제어 유닛을 포함한다. 상기 제어 유닛은 상기 열 공급 요소가 작동될 필요가 있을 때를 평가하도록 구성된 소프트웨어가 구비된 컴퓨터 유닛이다. 이에 따라 상기 열 공급 요소는 차량의 동작 중에 제어 유닛에 의해 자동으로 작동되고 꺼질 수 있다. 선택적으로나 혹은 조합한 방식으로, 상기 제어 수단은 열 공급 요소를 수동으로 작동시킬 수 있게 하는 버튼 등의 형태의 작동 수단을 포함할 수 있다. 상기 센서는 가스상 매체가 냉각기로부터 빠져 나온 실질적인 직후에 가스상 매체의 온도를 검출하도록 되어 있는 온도 센서일 수 있다. 가스상 매체는 냉각기를 통과하면서 점차적으로 냉각되기 때문에, 냉각기를 빠져나갈 때에는 그의 최저 온도에 있게 된다. 가스상 매체의 온도가 그 가스상 매체가 냉각기를 빠져나갈 때의 허용 가능한 최저 온도에 적어도 상응하는 온도에 있는 경우, 그 가스상 매체가 냉각기를 통과하는 경로 상의 어느 지점에서도 낮은 온도에 있을 것 같지는 않다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시 형태에 따르면, 열 공급 요소는 냉각기 내의 가스상 매체가 허용 가능한 최저 온도 이하까지 냉각되는 위험이 있는 경우에 열 공급 매체가 안을 통과하여 유동하도록 구성된 열 교환기이다. 이와 같은 열 교환기의 구성은 냉각 공기류가 하류측에 위치한 냉각기에 도달하기 전에 그 냉각 공기류를 효과적이고 실질적으로 균일하게 냉각시킬 수 있도록 하는 것이 필요하다. 상기 제어 수단은 열 공급 매체를 열교환기로 공급하는 것을 조절할 수 있는 밸브 수단을 포함할 수 있다. 열 공급 매체가 열교환기로 유동하는 것은 상기 밸브 수단을 소망하는 위치에 배치함으로써 용이하고 신뢰성 있게 조절할 수 있다. 상기 밸브 수단의 구성은 열교환기로 들어가는 열 공급 매체의 유동을 조정 가능하게 설정할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예에 따르면, 열 공급 매체는 연소 엔진을 냉각하는 냉각 시스템에 사용되는 냉매이다. 연소 엔진이 작동하는 중에, 냉각 시스템 내의 냉매는 정상적으로는 실질적으로 일정한 비교적 높은 온도에 있게 될 것이다. 따라서 이러한 점에서 보면 냉매를 열 공급 매체로 사용하는 것은 아주 바람직하다. 어떤 다른 냉각 시스템이 차량의 일부 컴포넌트들을 냉각하는 데 사용되는 경우에는, 그 냉각 시스템 내의 냉매가 열 공급 매체로서 사용될 수 있다. 연소 기관으로부터 나온 배기 가스에 의해 직접 또는 간접적으로 가열된 열 공급 매체도 사용될 수 있을 것이다. 상기 제어 수단은 냉각 시스템 내의 냉매가 특별한 냉각을 필요로 하는 경우에 냉매를 열교환기로 공급하는 것을 개시시키도록 구성할 수 있다. 연소 엔진을 냉각하는 냉각 시스템을 리타더(retarder)와 같은 또 다른 차량 컴포넌트를 냉각하며 배기 가스를 재순환시키는 데 사용하는 것도 증가하고 있다. 냉각 시스템의 통상의 라디에이터가 냉매를 허용 가능한 최대 온도를 유지하는 데 충분치 않은 경우에는, 상기 열교환기를 작동시켜서 별도의 냉각기로서 사용할 수 있다. 선택적으로, 상기 열교환기는 일례로 리타더를 냉각시키는 데 필요한 컴포넌트가 작동되자마자 작동될 수 있다. 바람직하기로는, 상기 열 공급 요소와 냉각기는 차량의 전방부에 위치된 영역에 장착되는 것이 좋다. 이어서 열 공급 요소는 라디에이터의 전방에 적어도 부분적으로 위치된다. 이와 같은 경우, 차량이 전방향으로 이동하면, 가능하기로는 라디에이터 팬은 공기가 라디에이터를 통과하기 전에 열 공급 요소를 먼저 통과하게 하는 특정 방향으로의 공기류를 생성시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 양호한 실시예를 다음과 같은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 것으로서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 냉각기 배열 장치를 도시하는 도면이다.

도 1은 과급 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)을 도시하고 있다. 차량(1)은 과급 디젤 엔진에 의해 동력을 받는 중장비 차량이 될 수 있다. 연소 엔진(2)으로부터 나온 배기 가스는 배기 매니폴드(3)를 경유하여 배기관(4)에 도입된다. 대기압 이상인 배기관(4) 내의 배기 가스는 터보 유닛의 터빈(5)에 도입된다. 따라서 터빈(5)에는 연결부를 경유하여 압축기(6)로 보내지는 구동력이 제공된다. 압축기(6)는 이와 같은 동력을 이용하여 공기를 압축하고, 그 공기는 이어서 공기 필터(7)를 거쳐서 인입관(8) 안으로 도입된다. 차지 에어 쿨러(9)는 인입관(8) 안에 배치된다. 차지 에어 쿨러(9)는 차량(1)의 전방 부분에 있는 영역(A)에 배열 설치된다. 차지 에어 쿨러(9)의 기능은 압축 공기가 연소 엔진(2)에 이르기 전에 그 압축 공기를 냉각시키는 것이다. 압축 공기는 라디에이터 팬(10)에 의해서 특정 방향으로 차지 에어 쿨러(9)를 통과하여 유동하게끔 되는 주변 공기에 의해서 차지 에어 쿨러(9)에 의해서 냉각된다. 라디에이터 팬(10)은 적절한 연결부를 거쳐서 연소 엔진(2)에 의해서 동력을 받는다.

연소 엔진(2)에는 배기 가스를 재순환시키는 EGR 시스템이 구비된다. 배기 가스를 엔진의 실린더에 이르게 되는 압축 공기에 첨가시키게 되면 연소 온도를 낮추게 되고, 그에 따라 연소 과정 중에 형성되는 질소 산화물(NO_x)의 함량도 낮추게 된다. 배기 가스의 재순환을 위한 복귀관(11)은 배기관(4)으로부터 인입관(8)까지 연장된다. 복귀관(11)은 복귀관(11) 내의 배기 가스 유동을 차단시킬 수 있는 EGR 밸브(12)를 포함한다. 상기 EGR 밸브(12)는 또한 배기관(4)으로부터 복귀관(11)을 경유하여 인입관(8)으로 도입되는 배기 가스의 양을 무단으로(steplessly) 제어하기 위해 사용될 수 있다. 복귀관(11)은 배기 가스를 제1 단계로 냉각하는 제1 EGR 냉각기(14), 배기 가스를 제2 단계로 냉각하는 제2 EGR 냉각기(15)를 포함한다. 과급 디젤 엔진(2)에 있어서는, 특정 작동 상태에서 배기관(4) 내의 배기 가스 압력은 인입관(8) 안에 압축 공기의 압력보다 낮을 것이다. 이와 같은 상황에서, 복귀관(11) 내의 배기 가스를 인입관(8) 내의 압축 공기와 특별한 보조 수단이 없이 바로 혼합하는 것은 가능하지 않다. 이러한 목적의 관점에서, 일례로, 벤츄리(16)를 사용할 수 있다. 연소 엔진(2)이 과급 오토(Otto) 엔진인 경우, 복귀관(11) 내의 배기 가스는 인입관(8) 안으로 바로 도입될 수 있는데, 그 이유는 오토 엔진의 배기관(4) 내의 배기 가스는 실질적으로 모든 작동 상황에서 인입관(8) 내의 압축 공기보다 압력이 더 높기 때문이다. 배기 가스가 인입관(8) 내의 압축 공기와 혼합될 때, 그 혼합물은 매니폴드(17)를 거쳐서 연소 엔진(2)의 각 실린더들로 도입된다.

연소 엔진(2)은 순환 냉매를 포함하고 있는 냉각 시스템에 의해서 통상의 방식으로 냉각된다. 상기 냉매는 냉매 펌프(18)에 의해서 냉각 시스템 내에서 순환된다. 냉각 시스템은 또한 서모스탯(thermostat)(19)도 포함한다. 상기 냉각 시스템 내의 냉매는, 차량(1)의 전방 부분에 설치된 것으로서 차지 에어 쿨러(9) 및 제2 EGR 냉각기(15)의 하류측, 즉 영역(A)의 공기류 방향에 대한 하류측에 설치된 라디 에이터(20)에서 냉각되도록 의도된다. 냉각 시스템 내의 냉매는 또한 배기 가스를 제1 EGR 냉각기(14) 내에서 제1 단계로 냉각하기 위해 사용되기도 한다. 이 목적을 위해, 냉매 시스템은 재순환 배기 가스의 제1 단계 냉각을 위한 제1 EGR 냉각기(14)로 냉매를 초기에 보내는 관(21) 형태의 매니폴드를 포함한다. 상기 제1 EGR 냉각기(14)는 연소 엔진(2) 상이나 그에 근접하게 설치된다. 여기서 재순환 배기 가스는 약 500 내지 600℃의 온도로부터 냉매의 온도에 근접한 온도, 즉 일반적으로는 70 내지 90℃ 범위의 온도까지 냉각된다.

냉매가 제1 EGR 냉각기(14)를 통과한 때에, 그 냉매는 밸브 수단(22)에 이르게 된다. 적절한 소프트웨어(23a)를 갖춘 컴퓨터 유닛 형태의 전기 제어 유닛(23)이 밸브 수단(22)을 여러 위치에 위치시키는 데 적합하다. 상기 제어 유닛이 밸브 수단(22)을 제1 위치에 놓았을 때에, 냉매는 제1 EGR 냉각기(14)로부터 관(24)까지 도입되고, 그 관(24)에서 냉매는 연소 엔진(2)으로부터 나오는 냉매와 합쳐진다. 이러한 냉매는 관(24)을 거쳐서 라디에이터(20)에 이르게 되고, 라디에이터에서 냉매는 연소 엔진(2)을 냉각하는 데 재사용되기 전이나 혹은 제1 EGR 냉각기(14) 내의 재순환 배기 가스를 냉각하는 데 재사용되기 전에 냉각된다. 제어 유닛(23)이 밸브 수단(22)을 제2 위치에 놓게 되면, 제1 EGR 냉각기(14)로부터 나온 냉매는 관(25)을 거쳐서 열교환기(26)에 도입된다. 열교환기(26)는 차지 에어 쿨러(9) 및 제1 EGR 냉각기(15)의 상류측, 즉 영역(A)의 냉각 공기류의 특정 방향에 대한 상류측 위치에 설치되고, 그에 따라 열교환기(26)를 통과하여 유동하는 공기의 적어도 대부분도 차지 에어 쿨러(9)와 제1 EGR 냉각기(15)를 통과하여 유동한다. 밸브 수 단(22)을 정확한 위치에 놓이도록 하기 위해 제어 유닛(23)은 제1 온도 센서(27) 및 제2 온도 센서(28)로부터 정보를 받는다. 제1 온도 센서(27)는 압축 공기가 차지 에어 쿨러(9)를 떠난 직후에 압축 공기의 온도를 검출한다. 제2 온도 센서(28)는 재순환 배기 가스가 제2 EGR 냉각기(15)를 떠난 직후에 재순환 배기 가스의 온도를 검출한다. 제어 유닛(23)은 또한 냉매가 연소 엔진(2)을 냉각시킨 후에 그 냉매의 온도를 검출하는 제3 온도 센서(29)로부터 정보를 받는다.

이 경우, 차지 에어 쿨러(9) 내의 압축 공기와 제2 EGR 냉각기(15) 내의 재순환 배기 가스는 주변 공기의 냉각 공기류에 의해 냉각된다. 따라서, 압축 공기와 배기 가스가 주변 온도에 실질적으로 상응하는 온도까지 냉각될 수 있다. 상기 압축 공기와 배기 가스가 냉각되고, 그에 따라 체적을 덜 차지하게 되고, 이에 의해 많은 양의 공기와 재순환 배기 가스가 연소 엔진의 실린더들로 공급될 수 있다. 주위의 온도가 낮은 경우, 압축 공기 내의 수증기가 차지 에어 쿨러(9) 내에서 응축되고, 배기 가스 내의 수증기가 제2 EGR 냉각기(15) 내에서 응축된다. 주위 온도가 0℃ 이하이면, 응축된 수증기가 상기 냉각기(9, 15) 각각에서 얼음으로 빙결되는 위험이 있다. 그렇게 되면 차지 에어 쿨러(9) 내의 공기류 덕트들과 제2 EGR 냉각기 내의 배기 가스 유동 덕트들이 막힐 수 있다. 따라서 압축 공기와 배기 가스는 0℃보다 낮은 온도까지 냉각되어서는 안 된다.

연소 엔진(2)이 작동하는 중에, 제어 유닛(23)은 압축 공기가 차지 에어 쿨러(9)에서 냉각된 후의 그 압축 공기의 온도와 관련한 정보를 제1 센서(27)로부터 받으며 또한 재순환 배기 가스가 제2 EGR 냉각기(15) 내에서 냉각된 후의 그 재순 환 배기 가스의 온도와 관련한 정보를 제2 센서(28)로부터 받는다. 제어 유닛(23)은 수신한 온도 값을 기준 온도와 비교한다. 차지 에어 쿨러(9) 및 제2 EGR 냉각기(15)에 얼음이 형성되는 것을 방지하기 위하여, 0℃의 기준 온도를 사용할 수 있다. 차지 에어 쿨러(9) 및 제2 EGR 냉각기(15) 내에 얼음이 형성되는 것을 방지하기 위한 안전 한계를 제공하기 위해, 제어 유닛(23)은 0℃보다 다소 높은 기준 온도를 수신된 온도와 비교할 수 있다. 차지 에어 쿨러(9)에서 냉각된 후의 압축 공기의 온도가 기준 온도 이상이라는 정보를 제1 센서(27)로부터 받고 또한 재순환 배기 가스의 온도가 기준 온도 이상이라는 정보를 제2 센서(28)로부터 받는 한은, 제어 유닛(23)은 밸브 수단을 제1 위치에 위치시킬 것이고, 이에 의해 제1 EGR 냉각기(14)를 통과하여 순환하는 냉매는 냉각 시스템의 통상의 라디에이터(20)에 도달하게 된다. 이와 같은 상황에서는, 어떠한 냉매도 열교환기(26)에 도입되지 않는다. 따라서 냉각 공기류는 열교환기(26)를 통과하면서 어떠한 가열도 받지 않게 되고, 그 냉각 공기류가 차지 에어 쿨러(9) 및 제2 EGR 냉각기(15)에 도달하였을 때는 여전히 온도에 있게 될 것이다.

제어 유닛(23)이 상기 센서(27, 28)들 중 어느 센서로부터 압축 공기나 재순환 배기 가스가 기준 온도 이하의 온도까지 냉각되었다고 하는 정보를 받게 되면, 그 제어 유닛(23)은 밸브 수단(22)을 제2 위치에 배치할 것이고, 이에 의해 제1 EGR 냉각기(14)로부터 나온 따뜻한 냉매는 상기 밸브 수단(22)과 관(25)을 거쳐서 열교환기(26)에 이르게 된다. 열교환기(26)를 통해 유동하는 공기는 냉각 공기류가 차지 에어 쿨러(9) 및 제2 EGR 냉각기(15)에 도달하기 전에 상기 냉각 공기류로부 터 열을 받는다. 따라서, 차지 에어 쿨러(9) 내의 압축 공기와 제2 EGR 냉각기(15) 내의 배기 가스의 냉각은 상당히 감소될 것이다. 열교환기(26)는 냉각 공기류를 0℃보다 높은 온도까지 가열할 수 있는 크기로 할 수 있다. 따라서 차지 에어 쿨러(9) 내의 압축 공기와 제2 EGR 냉각기(15) 내의 재순환 배기 가스는 0℃ 이하로까지는 냉각되지 않는 것이 보장되고, 이에 따라 차지 에어 쿨러(9) 및 제2 EGR 냉각기(15) 내에 얼음이 형성되는 위험을 완전히 제거할 수 있다.

어떤 상황에서는, 냉각 시스템이 과부하를 받는 위험, 즉 냉각 시스템 내의 냉매가 너무 높은 온도에 이르게 되는 위험도 있다. 이와 같은 상황은 일례로 연소 엔진이 주변 온도가 높은 때에 무거운 하중을 받고 있는 경우에 발생할 수 있다. 연소 엔진용 냉각 시스템이 또한 큰 냉각 용량을 필요로 하는 차량의 다른 컴포넌트들, 일례로 리타더를 냉각하는 데에도 사용되는 경우, 냉각 시스템은 역시 리타더가 사용될 때에는 과부하를 받는다. 이와 같은 상황에서, 기존의 열교환기(26)를 별도의 냉각기로 사용할 수 있고, 이에 의해 냉매의 과열을 방지할 수 있는 별도의 냉각 용량이 냉각 시스템에 마련된다. 이 목적을 위해, 제어 유닛(23)은 냉매가 연소 엔진(2)을 떠난 후의 그 냉매의 온도와 관련한 정보를 센서(29)로부터 받는 별도의 기능을 구비할 수 있다. 냉각 시스템 내의 냉매는 정상적으로는 연소 엔진(2)을 냉각시킨 후에는 최고의 온도에 있게 된다. 제어 유닛(23)은 냉매의 온도를 냉매가 넘어서는 안 되는 기준 온도와 비교하도록 구성된다. 냉매의 온도가 기준 온도를 초과한 경우, 제어 유닛(23)은 밸브 수단(22)을 제2 위치에 놓고, 이에 의해 따뜻한 냉매가 열교환기(26)를 통과 유동하며 그 안에서 냉각 공기류에 의해 냉각 된다. 이 상황에서, 냉각 시스템 내의 냉매는 통상의 라디에이터(20)와 열교환기(26) 모두에서 냉각된다. 이와 같이 해서 냉각 시스템에는 별도의 냉각 용량이 마련되고, 이에 따라 냉각 시스템의 과부하가 방지된다.

도면을 참고하여 설명한 이상과 같은 실시예들에 본 발명이 제한되는 것은 아니고 특허청구범위의 범위 내에서 자유롭게 변경시킬 수 있다. 열교환기는 차지 에어 쿨러나 혹은 EGR 냉각기를 통과하기만 하는 냉각 공기류를 가열하기 위해 사용될 수 있다. 열교환기가 차지 에어 쿨러나 EGR 냉각기에 도달한 냉각 공기류 전체를 가열할 필요는 없다.

Claims (10)

1. 연소 엔진(2)이 작동하는 중에 냉각기(9, 15)를 통과하여 특정 방향으로 유동하는 외부 공기류에 의해 냉각되도록 한 가스상 매체가 통과하여 유동할 수 있게 한 적어도 하나의 냉각기(9, 15)를 포함하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치에 있어서,

   냉각 공기류의 특정 방향에 대해서 상기 냉각기(9, 15)로부터 상류측 위치에 설치된 열 공급 요소(26)로서, 이 열 공급 요소(26)를 통과하여 유동하는 공기의 적어도 일부가 상기 냉각기(9, 15)도 통과하여 유동하도록 되어 있는, 열 공급 요소(26)를 포함하고,

   상기 열 공급 요소(26)를 통하여 유동하는 공기가, 상기 냉각기(9, 15) 내의 가스상 매체가 허용 가능한 최저 온도 이하로 냉각되는 위험이 있는 상황 도중에, 가열될 수 있도록, 상기 열 공급 요소(26)를 작동시키도록 구성된 제어 수단(22, 23)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각기는 차지 에어 쿨러(9)이고, 상기 가스상 매체는 연소 엔진(2)에 이르게 되는 압축 공기인 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉각기는 EGR 냉각기(15)이고, 상기 가스상 매체는 연소 엔진(2)까지 재순환하는 배기 가스의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 냉각기(9, 15) 내의 가스상 매체의 온도와 관련된 파라미터를 검출하는 적어도 하나의 센서(27, 28)로부터 보내온 정보에 기초하여 열 공급 요소(26)를 작동시키도록 구성된 제어 유닛(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 센서는 가스상 매체가 상기 냉각기(9, 15)를 떠난 실질적으로 직후의 그 가스상 매체의 온도를 검출하도록 구성된 온도 센서(27, 28)인 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 공급 요소는, 상기 냉각기(9, 15) 내의 가스상 매체가 허용 가능한 최저 온도 이하로 냉각되는 위험이 있는 상황 도중에 열 공급 매체가 관통하여 흐를 수 있게 한 열교환기(26)인 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어 수단은 열 공급 매체를 상기 열교환기(26)로 공급하는 것을 조절할 수 있는 밸브 수단(22)인 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 열 공급 매체는 연소 엔진(2)을 냉각하기 위한 냉각 시스템에 사용되는 냉매인 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제어 수단(22, 23)은 또한 냉각 시스템 내의 냉매가 별도의 냉각을 필요로 하는 경우에 열교환기로의 냉매 공급을 개시시킬 수도 있게 구성된 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 공급 요소(26)와 상기 냉각기(9, 15)는 차량(1)의 전방 부분에 위치된 영역(A)에 설치된 것을 특징으로 하는, 연소 엔진(2)에 의해 동력을 받는 차량(1)의 냉각기 배열 장치.

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