KR101362579B1 - Coolant circuit for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열판(3)을 갖는 주 냉각 회로(1a), 단락 회로(1b), 및 팽창 탱크(4)를 구비하고, 팽창 탱크(4)는 충전 개구부(6)로부터 떼어내질 수 있는 충전 커버(5) 및 팽창 탱크(4)로 통하는 적어도 하나의 배기 라인(10)을 구비하며, 배기 라인(10)에 차단 밸브(8)가 배치되는 내연 기관(2)용 냉각제 회로(1)에 관한 것으로, 그러한 냉각제 회로(1)에서는 충전 커버(5)를 떼어낼 경우에 충전 라인(9)이 팽창 탱크(4)로부터 차단 밸브(8)를 우회하여 회로들(1a, 1b) 중의 적어도 하나로 개방된다.The present invention includes a main cooling circuit (1a) having a heat sink (3), a short circuit (1b), and an expansion tank (4), wherein the expansion tank (4) is a filling cover that can be detached from the filling opening (6). (5) and at least one exhaust line (10) leading to the expansion tank (4), said coolant circuit (1) for the internal combustion engine (2) having a shutoff valve (8) disposed in the exhaust line (10). In such coolant circuit 1, when the filling cover 5 is removed, the filling line 9 bypasses the shutoff valve 8 from the expansion tank 4 and opens to at least one of the circuits 1a and 1b. do.

Description

내연 기관용 냉각제 회로{COOLANT CIRCUIT FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}COOLANT CIRCUIT FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

본 발명은 방열판(heat sink)을 갖는 주 냉각 회로, 단락 회로, 및 팽창 탱크(expansion tank)를 구비하고, 이 팽창 탱크에 충전 개구부로부터 떼어내질 수 있는 충전 커버 및 팽창 탱크로 통하는 적어도 하나의 배기 라인이 구비되며, 배기 라인에 차단 밸브가 배치되는 내연 기관용 냉각제 회로에 관한 것이다.The present invention includes a main cooling circuit having a heat sink, a short circuit, and an expansion tank, in which the expansion tank can be detached from the filling opening and at least one exhaust through the expansion tank. A line is provided and relates to a coolant circuit for an internal combustion engine in which a shutoff valve is arranged in an exhaust line.

그러한 타입의 냉각제 회로는 특히 자동차 구조에서 연소 공정 중에 발생한 여열을 방열판을 통해 반출함으로써 내연 기관의 온도를 의도된 대로 조절하는데 사용된다. 그를 위해, 적어도 방열판을 포함하는 주 냉각 회로와 방열판을 우회하는 단락 회로 사이에서 절환이 이뤄질 수 있다. 경우에 따라, 라인들에 존재하는 기포들이 배기 라인들을 통해 팽창 탱크로 들어갈 수 있다. 또한, 팽창 탱크는 냉각제의 저장소로서 냉각제 회로를 충전하는 역할을 하고, 가스들의 팽창을 위한 공간으로서 제공된다. 냉각제 회로의 좀더 신속한 가열을 위해, 먼저 팽창 탱크 내의 냉각제 체적 용량을 모두 한꺼번에 가열할 필요가 없도록 배기 라인에 있는 차단 밸브가 웜업(warm-up) 단계 동안 폐쇄된다. Coolant circuits of that type are used to control the temperature of the internal combustion engine as intended by discharging the heat generated during the combustion process, especially in automotive structures, through the heat sink. For that purpose, a switch can be made at least between the main cooling circuit comprising the heat sink and the short circuit bypassing the heat sink. If desired, bubbles present in the lines may enter the expansion tank through the exhaust lines. The expansion tank also serves to fill the coolant circuit as a reservoir of coolant and serves as a space for the expansion of the gases. For quicker heating of the coolant circuit, the shutoff valve in the exhaust line is closed during the warm-up phase so that it is not necessary to first heat all of the coolant volume capacity in the expansion tank all at once.

동일한 기술 분야에 속하는 EP 0 793 006 A1은 냉각제가 내연 기관의 하우징 내의 중공 공간을 통해 유동하는 그러한 내연 기관의 냉각 회로를 개시하고 있다. 또한, 냉각 회로는 냉각제 펌프, 주회로와 단락 회로 사이의 절환을 위한 서머스탯 밸브(thermostatic valve), 냉각기, 및 팽창 탱크를 구비하고, 팽창 탱크는 과압 밸브(overpressure valve) 및 팽창 탱크로 통하는 적어도 하나의 배기 라인을 구비한다. 배기 라인에는 팽창 탱크로의 연결을 차단할 수 있는, 특히 웜업 단계 동안 차단할 수 있는 차단 밸브가 배치된다.EP 0 793 006 A1, which belongs to the same technical field, discloses a cooling circuit of such an internal combustion engine in which coolant flows through a hollow space in a housing of the internal combustion engine. The cooling circuit also includes a coolant pump, a thermostatic valve for switching between the main circuit and a short circuit, a cooler, and an expansion tank, wherein the expansion tank has at least one connection to an overpressure valve and an expansion tank. It has one exhaust line. The exhaust line is arranged with a shutoff valve which can block the connection to the expansion tank, in particular during the warm up phase.

그러한 냉각 회로에 팽창 탱크를 통해 냉각제를 충전하기 위해서는 차단 밸브를 분해하는 것이 필요하다는 단점이 있는 것으로 밝혀졌는데, 그것은 그렇게 하지 않으면 냉각제가 내연 기관 또는 냉각기에 도달할 수 없기 때문이다. 그것은 통상적으로 큰 비용 지출이 된다.It has been found that such cooling circuits require the disassembly of the shutoff valves in order to charge the coolant through the expansion tank, since otherwise the coolant cannot reach the internal combustion engine or cooler. It is usually a big expense.

따라서 본 발명의 과제는 간단하고도 신속하게 충전될 수 있는, 웜업 단계가 단축된 내연 기관용 냉각제 회로를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a coolant circuit for an internal combustion engine with a shortened warm-up step, which can be charged simply and quickly.

그러한 과제는 청구항 1의 특징들에 의해 해결된다.Such a problem is solved by the features of claim 1.

본 발명에 따른 냉각제 회로를 구비한 차량이 청구항 9에 청구되어 있다.A vehicle with a coolant circuit according to the invention is claimed in claim 9.

방열판을 갖는 주 냉각 회로, 방열판을 우회하는 단락 회로, 및 팽창 탱크를 구비하고, 이 팽창 탱크에 충전 개구부로부터 떼어내질 수 있는 충전 커버 및 팽창 탱크로 통하는 적어도 하나의 배기 라인이 구비되며, 배기 라인에 차단 밸브가 배치되는 내연 기관용 냉각제 회로에서, 충전 커버를 떼어낼 경우에 충전 라인이 팽창 탱크로부터 차단 밸브를 우회하여 회로들 중의 적어도 하나로 개방된다.A main cooling circuit having a heat sink, a short circuit bypassing the heat sink, and an expansion tank, the expansion tank having a filling cover that can be detached from the filling opening and at least one exhaust line leading to the expansion tank; In a coolant circuit for an internal combustion engine in which a shutoff valve is disposed, the fill line bypasses the shutoff valve from the expansion tank and opens to at least one of the circuits when the fill cover is removed.

충전을 위해 충전 커버를 떼어낼 경우에 충전 라인이 팽창 탱크로부터 회로들 중의 적어도 하나로 차단 밸브를 우회하여 지나감으로써, 충전되는 냉각제가 폐쇄된 차단 밸브에 의해 저지됨이 없이 배기 라인을 넘어 계속해서 주 냉각 회로 또는 단락 회로에 도달하고, 거기서부터 내연 기관 및 방열판에 도달할 수 있게 된다. 그럼으로써, 내연 기관의 웜업 단계 동안 폐쇄되는 차단 밸브를 복잡하게 시간을 들여 분해하는 것이 생략될 수 있다. 냉각제 회로의 충전을 수행한 후에 충전 커버를 다시 끼우면, 이제 폐쇄되는 충전 라인으로 인해 팽창 탱크 및 특히 차단 밸브의 완전한 기능성이 다시 제공되게 된다. 팽창 탱크는 기포들이 단지 그 부력만으로 회로들로부터 팽창 탱크에 도달할 수 있도록 측지학적으로 냉각 회로의 가장 높은 곳에 배치되는 것이 바람직하다. 팽창 탱크는 부분적으로 냉각제로 충전되고, 그 냉각제는 유입구를 통해 다시 냉각 회로들에 흡입될 수 있다. 냉각 회로들에서의 냉각제의 순환은 냉각제 펌프에 의해 수행된다. 주 냉각 회로와 단락 회로 사이의 절환은 서머스탯에 의해 이뤄진다. 물론, 전술한 냉각 회로들 이외에, 난방용, 트랜스미션 오일용, 과급 공기용 등의 자체 열교환기를 구비한 또 다른 회로들도 냉각제 회로에 포함될 수 있다. 그러한 회로들은 동일한 원리에 따라 별개의 배기 라인들 통해 팽창 탱크에 연결될 수 있다.When the fill cover is removed for filling, the fill line bypasses the shutoff valve from the expansion tank to at least one of the circuits, thereby continuing to cross the exhaust line without being blocked by the closed shutoff valve. A main cooling circuit or short circuit is reached, from which the internal combustion engine and heat sink can be reached. Thereby, the complicated time-consuming disassembly of the shut-off valves that are closed during the warm-up phase of the internal combustion engine can be omitted. Refilling the filling cover after performing the filling of the coolant circuit now again provides full functionality of the expansion tank and in particular the shutoff valve due to the closed filling line. The expansion tank is preferably geodesically placed at the highest point of the cooling circuit so that bubbles can reach the expansion tank from the circuits with only their buoyancy. The expansion tank is partially filled with coolant, which can be sucked back into the cooling circuits through the inlet. The circulation of the coolant in the cooling circuits is performed by the coolant pump. The switching between the main cooling circuit and the short circuit is made by thermostat. Of course, in addition to the cooling circuits described above, other circuits with their own heat exchangers, such as for heating, for transmission oil, for charging air, etc., may also be included in the coolant circuit. Such circuits can be connected to the expansion tank via separate exhaust lines according to the same principle.

바람직한 일 구성에 있어서, 충전 라인은 팽창 탱크의 충전 개구부의 영역에 배치된 충전 저장소로 통한다. 충전되는 냉각제는 충전 라인으로 흐르기 전에 그 충전 저장소에 모일 수 있다. 그럼으로써, 충전 과정이 간단해지고, 그 충전 과정 중에 발생하는 냉각제 손실이 감소하게 된다.In one preferred configuration, the filling line leads to a filling reservoir disposed in the region of the filling opening of the expansion tank. Charged coolant may collect in its fill reservoir before flowing into the fill line. This simplifies the filling process and reduces the coolant loss that occurs during the filling process.

바람직한 일 구성에 있어서, 충전 커버는 충전 저장소와 충전 개구부를 동시에 폐쇄할 수 있다. 충전 개구부뿐만 아니라 충전 저장소도 동일한 충전 커버에 의해 폐쇄됨으로써, 충전 라인을 대기 및 팽창 탱크의 내부로부터 분리하는 것이 간단하고도 유리하게 이뤄질 수 있다.In one preferred configuration, the filling cover can close the filling reservoir and the filling opening at the same time. The filling reservoir as well as the filling opening are closed by the same filling cover, so that it is simple and advantageous to separate the filling line from the interior of the atmosphere and the expansion tank.

바람직한 일 구성에 있어서, 충전 저장소는 충전 개구부의 둘레에 동심상으로 배치된다. 이때, 충전 저장소는 충전 개구부의 둘레를 두르는 링을 형성한다.In a preferred configuration, the filling reservoir is arranged concentrically around the filling opening. The filling reservoir then forms a ring that surrounds the filling opening.

바람직한 일 구성에 있어서, 충전 저장소는 충전 커버에 의해 팽창 탱크의 주 체적 공간에 대해 밀봉될 수 있다. 따라서 충전 커버를 끼운 상태에서는 냉각제가 의도하지 않게 팽창 탱크로부터 충전 저장소에 도달하는 일이 없게 된다. 또한, 팽창 탱크가 약간의 과압에서 작동될 수 있고, 그럼으로써 냉각제의 비등점을 올릴 수 있다.In one preferred configuration, the filling reservoir may be sealed to the main volume space of the expansion tank by the filling cover. Thus, with the filling cover fitted, the coolant does not inadvertently reach the filling reservoir from the expansion tank. In addition, the expansion tank can be operated at a slight overpressure, thereby raising the boiling point of the coolant.

바람직한 일 구성에 있어서, 주 체적 공간은 충전 커버에 있는 과압 밸브를 통해 대기 중으로 배기될 수 있다. 그럼으로써, 과도하게 높은 압력 상승 시에 냉각제 회로의 작동 안전성이 보장되게 된다.In a preferred configuration, the main volume space can be exhausted to the atmosphere via an overpressure valve in the filling cover. This ensures the operational safety of the coolant circuit at excessively high pressure rises.

바람직한 일 구성에 있어서, 차단 밸브는 압력 차에 의해 제어된다. 압력 차에 의해 제어되는 차단 밸브는 연결된 회로들 내의 냉각제가 팽창 탱크 내의 냉각제에 비해 가열됨으로써 충분한 압력 차가 형성되었고, 그 압력 차에 의해 웜업 단계의 종료를 추단할 수 있을 경우에 비로소 개방된다.In one preferred configuration, the shutoff valve is controlled by a pressure difference. The shutoff valve controlled by the pressure difference is only opened when the coolant in the connected circuits is heated compared to the coolant in the expansion tank, and a sufficient pressure difference has been formed and the pressure difference can infer the end of the warm-up phase.

바람직한 일 구성에 있어서, 충전 라인은 차단 밸브의 상류에서 배기 라인으로 통한다.In one preferred configuration, the filling line leads to the exhaust line upstream of the shutoff valve.

본 발명에 따른 내연 기관용 냉각제 회로는 충전을 위해 충전 커버를 떼어낼 경우에 충전 라인이 팽창 탱크로부터 회로들 중의 적어도 하나로 차단 밸브를 우회하여 지나가도록 구성됨으로써, 충전되는 냉각제가 폐쇄된 차단 밸브에 의해 저지됨이 없이 배기 라인을 넘어 계속해서 주 냉각 회로 또는 단락 회로에 도달하고, 거기서부터 내연 기관 및 방열판에 도달할 수 있게 되고, 그에 따라 내연 기관의 웜업 단계 동안 폐쇄되는 차단 밸브를 충전을 위해 복잡하게 시간을 들여 분해하는 것이 생략될 수 있다. 또한, 냉각제 회로의 충전을 수행한 후에 충전 커버를 다시 끼우면, 폐쇄되는 충전 라인으로 인해 팽창 탱크 및 특히 차단 밸브의 완전한 기능성이 다시 제공되게 된다.The coolant circuit for an internal combustion engine according to the present invention is configured such that when the filling cover is removed for filling, the filling line passes through the shutoff valve from at least one of the circuits from the expansion tank, whereby the coolant being charged is closed by a shutoff valve. Without stopping, it is possible to continue to reach the main cooling circuit or the short circuit, from which the internal combustion engine and the heat sink can be reached, thus complicating the shut-off valves that are closed during the warm-up phase of the internal combustion engine. Decomposing over time may be omitted. In addition, refilling the filling cover after performing the filling of the coolant circuit will again provide full functionality of the expansion tank and in particular the shutoff valve due to the closed filling line.

첨부 도면을 참조로 한 이후의 바람직한 실시예의 설명으로부터, 본 발명의 또 다른 명세 및 이점이 명백해질 것이다.
단일의 첨부 도면인 도 1은 팽창 탱크의 단면도 및 냉각제 회로의 개략도를 나타낸 도면이다.Further description and advantages of the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
1, which is a single accompanying drawing, shows a cross-sectional view of an expansion tank and a schematic diagram of a coolant circuit.

첨부 도면에 따르면, 내연 기관(2)용 냉각제 회로(1)는 방열판(3)을 갖는 주 냉각 회로(1a) 및 방열판(3)을 우회하는 단락 회로(1b)를 구비한다. 서머스탯 밸브(11)는 주 냉각 회로(1a)와 단락 회로(1b) 사이를 절환할 수 있다. 회로들(1a, 1b)에서의 냉각제의 순환은 냉각제 펌프(13)에 의해 이뤄진다. 회로들(1a, 1b)로부터 배기 라인(10)이 분기되는데, 그 배기 라인(10)은 팽창 탱크(4)의 주 체적 공간(14)으로 통한다. 배기 라인(10)에는 압력 차에 의해 제어되는 차단 밸브(8)가 배치된다. 팽창 탱크(4)의 주 체적 공간(14)으로부터 유입구(17)가 도로 회로들(1a, 1b)로 나간다. 팽창 탱크(4)는 그 상반부에 충전 개구부(6)를 구비하는데, 그 충전 개구부(6)는 바깥쪽에 놓인 충전 저장소(7)에 의해 둘러싸인다. 충전 커버(5)는 충전 개구부(6)와 충전 저장소(7)를 대기 쪽으로 동시에 밀폐할 수 있다. 충전 개구부에 있는 가스켓(15)은 주 체적 공간(14)이 충전 저장소(7)로 배기되는 것을 방지한다. 가스켓(16)은 충전 저장소(7)가 대기 쪽으로 배치되는 것을 방지한다. 충전 커버(5)에는 과압 밸브(12)가 배치되는데, 그 과압 밸브(12)는 팽창 탱크(4)의 주 체적 공간(14)에서 임계적인 압력 한계를 넘어설 경우에 주 체적 공간(14)이 대기 쪽으로 배기되는 것을 가능하게 한다. 충전 저장소(7)로부터 충전 라인(9)이 나오는데, 그 충전 라인(9)은 차단 밸브(8)의 상류에서 배기 라인(10)으로 통한다.According to the accompanying drawings, the coolant circuit 1 for the internal combustion engine 2 has a main cooling circuit 1a having a heat sink 3 and a short circuit 1b bypassing the heat sink 3. The thermostat valve 11 can switch between the main cooling circuit 1a and the short circuit 1b. The circulation of the coolant in the circuits 1a and 1b is achieved by the coolant pump 13. The exhaust line 10 branches from the circuits 1a and 1b, which leads to the main volume space 14 of the expansion tank 4. In the exhaust line 10 is arranged a shutoff valve 8 which is controlled by a pressure difference. From the main volume space 14 of the expansion tank 4 the inlet 17 exits the road circuits 1a, 1b. The expansion tank 4 has a filling opening 6 in its upper half, which is surrounded by a filling reservoir 7 lying outward. The filling cover 5 can simultaneously seal the filling opening 6 and the filling reservoir 7 to the atmosphere. The gasket 15 in the filling opening prevents the main volume space 14 from being exhausted into the filling reservoir 7. The gasket 16 prevents the filling reservoir 7 from being placed towards the atmosphere. The filling cover 5 is arranged with an overpressure valve 12, which overpressure valve 12 is in the case of exceeding a critical pressure limit in the main volume space 14 of the expansion tank 4. This makes it possible to exhaust to the atmosphere. Filling line 9 emerges from fill reservoir 7, which leads to exhaust line 10 upstream of shutoff valve 8.

1: 냉각제 회로 1a: 주 냉각 회로
1b: 단락 회로 2: 내연 기관
3: 방열판 4: 팽창 탱크
5: 충전 커버 6: 충전 개구부
7: 충전 저장소 8: 차단 밸브
9: 충전 라인 10: 배기 라인
11: 서머스탯 밸브 12: 과압 밸브
13: 냉각제 펌프 14: 주 체적 공간
15, 16: 가스켓 17: 유입구1: coolant circuit 1a: main cooling circuit
1b: short circuit 2: internal combustion engine
3: heat sink 4: expansion tank
5: filling cover 6: filling opening
7: filling reservoir 8: shut-off valve
9: filling line 10: exhaust line
11: thermostat valve 12: overpressure valve
13: refrigerant pump 14: main volume space
15, 16: gasket 17: inlet

Claims (9)

방열판(3)을 갖는 주 냉각 회로(1a), 단락 회로(1b), 및 팽창 탱크(4)를 구비하고, 팽창 탱크(4)는 충전 개구부(6)로부터 떼어내질 수 있는 충전 커버(5) 및 팽창 탱크(4)로 통하는 적어도 하나의 배기 라인(10)을 구비하며, 배기 라인(10)에 차단 밸브(8)가 배치되는 내연 기관(2)용 냉각제 회로(1)에 있어서,
충전 커버(5)를 떼어낼 경우에 충전 라인(9)이 팽창 탱크(4)로부터 차단 밸브(8)를 우회하여 회로들(1a, 1b) 중의 적어도 하나로 개방되고,
충전 라인(9)은 차단 밸브(8)의 상류에서 배기 라인(10)으로 통하는 것을 특징으로 하는 냉각제 회로.A charging cover 5 having a main cooling circuit 1a having a heat sink 3, a short circuit 1b, and an expansion tank 4, which can be detached from the filling opening 6. And at least one exhaust line (10) leading to the expansion tank (4), wherein the shutoff valve (8) is disposed in the exhaust line (10).
When the filling cover 5 is removed, the filling line 9 opens the at least one of the circuits 1a and 1b by bypassing the shutoff valve 8 from the expansion tank 4,
The coolant circuit is characterized in that the filling line (9) leads to the exhaust line (10) upstream of the shutoff valve (8). 제 1 항에 있어서, 충전 라인(9)은 팽창 탱크(4)의 충전 개구부(6)의 영역에 배치된 충전 저장소(7)로 통하는 것을 특징으로 하는 냉각제 회로.The coolant circuit according to claim 1, wherein the filling line (9) leads to a filling reservoir (7) arranged in the region of the filling opening (6) of the expansion tank (4). 제 2 항에 있어서, 충전 커버(5)는 충전 저장소(7)와 충전 개구부(6)를 동시에 폐쇄할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각제 회로.Coolant circuit according to claim 2, characterized in that the filling cover (5) can simultaneously close the filling reservoir (7) and the filling opening (6). 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 충전 저장소(7)는 충전 개구부(6)의 둘레에 동심상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각제 회로.Coolant circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the filling reservoir (7) is arranged concentrically around the filling opening (6). 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 충전 저장소(7)는 충전 커버(5)에 의해 팽창 탱크(4)의 주 체적 공간(14)에 대해 밀봉될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각제 회로.Coolant circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the filling reservoir (7) can be sealed with respect to the main volume space (14) of the expansion tank (4) by a filling cover (5). 제 5 항에 있어서, 주 체적 공간(14)은 충전 커버(5)에 있는 과압 밸브(12)를 통해 대기 중으로 배기될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각제 회로.6. Coolant circuit according to claim 5, characterized in that the main volume space (14) can be exhausted into the atmosphere via an overpressure valve (12) in the filling cover (5). 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 차단 밸브(8)는 압력 차에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 냉각제 회로.The coolant circuit according to claim 1, wherein the shutoff valve is controlled by a pressure difference. 삭제delete 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 따른 내연 기관(2)용 냉각제 회로(1)를 구비한 차량.A vehicle provided with a coolant circuit (1) for an internal combustion engine (2) according to any one of claims 1 to 3.
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