KR101393866B1 - 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기와 냉각수에 대한 냉각을 전용으로 구비된 냉매회로를 이용한 열 교환으로 달성하고, 열교환시 흡기와 냉각수의 개별적 온도변화의 검출을 통해 전용의 냉매회로에 대한 구동을 제어함으로써, 불필요한 동력의 낭비를 배제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 흡기계통으로 제공되는 흡기를 냉각시키는 흡기용 냉매회로와, 상기 엔진의 냉각계통으로 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수용 냉매회로와; 상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에 제공되는 동력을 단속하는 동력 단속부; 상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에서 흡기와 냉각수에 대한 온도변화를 검출하는 온도 검출부 및; 상기 온도 검출부를 매개로 검출된 온도변화에 따라 상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로 및 상기 동력 단속부의 작동을 각각 조절하는 제어부를 구비한다.

흡기, 냉각수, 독립, 냉각, 냉매, 연비

Description

차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템{independent cooling system for intake air and coolant in vehicle}

본 발명은 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡기와 냉각수의 냉각을 전용의 냉매회로와의 열교환을 통해 개별적으로 수행할 수 있도록 하는 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템에 관한 것이다.

일반적으로 대형버스와 같은 차량의 엔진은 디젤엔진이 주류를 이루고 있는 바, 최근에는 배기가스의 환경친화성을 장점으로 가지는 압축천연가스(CNG) 엔진도 일부 적용되고 있다. 근래에 들어, 지구온난화와 직결되는 문제로 배기가스 환경규제가 갈수록 강화되면서 대형버스의 엔진에 있어 냉각시스템에 대한 성능 증대의 요구가 확대되고 있는 실정이다.

종래 대형버스의 엔진에 적용되는 냉각시스템은 크게 벨트 구동부, 냉각팬, 라디에이터(열교환기), 흡기의 충전효율을 증가시키기 위한 인터쿨러로 구분되는 공기에 의한 냉각방식을 채택하고 있다. 일부 유럽의 국가에서는 벨트구동이 아닌 유압에 의하여 냉각팬을 구동시키는 메커니즘이 적용되기도 하나, 높은 제조원가와 유지비 문제로 사라지고 있는 추세이다. 배기가스 규제가 강화되기 이전 대부분의 냉각시스템(이하 냉각시스템은 라디에이터와 인터쿨러가 결합된 부품을 의미함)은 버스의 가로방향으로 설치되어 엔진의 회전력이 냉각팬에 평행하게 전달되도록 구성된다.

즉, 엔진의 크랭크 샤프트를 통해 벨트로 전달되는 구동력으로 냉각팬을 회전시키면, 버스의 바깥쪽에 존재하는 공기가 차체측 플랩도어의 외기 도입구를 통과하여 냉각시스템을 지나면서 인터쿨러의 압축공기와 라디에이터의 냉각수를 냉각시키게 되는 1차원적인 열교환이 이루어진다.

그런데, 배기가스에 대한 규제가 강화될수록 엔진의 열효율이 높아지면서 냉각시스템의 성능증대에 대한 요구가 강화되었고, 기존 인터쿨러와 라디에이터의 열교환기가 가지는 제한된 크기내에서 핀 배열 등에 대한 구조적 변경으로 냉각 성능을 향상시키는 데에는 그 한계가 있어 왔다.

결국, 냉각시스템의 체적을 키우면서 냉각팬의 크기를 증대시키기 위하여 냉각시스템을 차량의 길이방향으로 배치하는 제품이 제안되었는 바, 이는 도 1에 도시된 바와 같다. 이러한 방식에 따른 냉각시스템은 엔진(1)의 크랭크 샤프트(3)에 장착된 구동풀리(5)의 회전방향(차체의 가로방향)과 냉각팬(7)의 회전방향(차체의 길이방향)이 직각으로 설정되어 있으므로, 상기 엔진(1)의 구동력을 직각방향으로 배치된 상기 냉각팬(7)에 전달하기 위해서는 기어박스(9; T자형의 동력전달 장치) 가 반드시 구비되어야 한다.

그리고, 상기 냉각팬(7)의 전방에는 라디에이터(11)와 인터쿨러(13)가 각각 순차적으로 배치되어 있어, 상기 냉각팬(7)의 작동에 따라 외부로부터 유입되는 공기는 상기 인터쿨러(13)와 1차적으로 열교환을 수행한 다음 상기 라디에이터(11)와 2차적으로 열교환을 수행하게 된다.

도 1에서 15는 상기 구동풀리(5)에 연동되는 벨트이고, 17은 상기 벨트(15)를 매개로 상기 구동풀리(5)와 연동되는 종동풀리이며, 19는 상기 종동풀리(17)에 의해 연동되어 상기 기어박스(9)에 동력을 전달하는 매개축이다.

그런데, 상기와 같은 구성의 종래 냉각시스템에서는 라디에이터(11)와 인터쿨러(13)의 배치방향에만 차이가 있을 뿐, 차량 외부의 공기가 인터쿨러(13)를 통과한 후 라디에이터(11)를 통과하는 냉각방식에는 전혀 차이가 없게 되므로, 흡기와 냉각수의 냉각에 있어 다음과 같은 몇 가지의 문제를 가지고 있다.

1. 엔진 동력의 비효율적 사용

엔진(1)과 외부공기의 온도 조건에 따라 인터쿨러(13)에서만 열교환이 필요한 경우가 있고, 라디에이터(11)는 열교환이 필요가 없는 경우가 있는 데, 종래 냉각시스템에서는 라디에이터(11)와 인터쿨러(13)가 일렬로 상호 겹쳐지는 위치로 배열되어 냉각팬(7)을 상호 공용하는 구조이므로, 어느 한쪽에서만 열교환이 필요한 경우에도 상기 냉각팬(7)에는 100%의 엔진(1) 동력이 전달되어야만 하는 불합리한 구조를 가지고 있다.

이에 따라, 라디에이터(11)와 인터쿨러(13)의 열교환을 상호 분리시켜 엔 진(1)의 동력을 보다 효율적으로 이용할 수 있는 새로운 방식의 냉각시스템에 대한 제안의 필요성이 대두된다.

2. 냉각시스템의 효율이 냉각팬과 열교환기의 크기에 전적으로 의존

냉각시스템의 크기 증대로 통해 냉각효율을 강화시키면, 관련 부품의 크기 증대에 따른 부품의 중량이 증대되고, 이는 고스란히 엔진의 연비에 부담으로 작용함은 물론, 차량의 축하중에도 악영향을 미치게 된다.

특히, 라디에이터(11)의 크기 증대는 냉각수의 유동량 증가로 귀결되고, 이는 다시 냉각수의 유동통로가 되는 라디에이터(11)의 중량 증대를 의미하고, 이에 따라 다시 라디에이터(11)를 보강하여야 하는 악순환을 이루게 된다.

또한, 냉각수의 유량이 증대되면, 엔진(1)에 구비되는 워터펌프의 용량도 증가시켜야 하는 등 부수적 문제로 발생하게 되고, 인터쿨러(13)의 경우 열교환기의 체적이 커질수록 내부 압축공기의 압력강하도 커지게 되므로, 터보차져의 기계효율이 저하된다. 즉 종래 냉각시스템에 있어 효율의 정도는 냉각팬(7)과 라디에이터(11)와 인터쿨러(13)의 열교환기가 가지는 크기에 전적으로 의존하고 있다.

3. 냉각시스템 구조 자체의 열역학적 모순

종래 냉각시스템에서는 외부의 공기가 인터쿨러(13)를 통과하여 온도가 상승한 다음 라디에이터(11)를 통과하게 되므로, 통상 라디에이터(11)에서 냉각수의 냉각이 필요한 경우 인터쿨러(13)의 온도도 최고점에 있게 된다. 이때 차량 외부의 공기가 인터쿨러(13)를 통과하면서 가열되고, 결국 가열된 공기가 라디에이터(11)를 냉각시키는 역할을 하므로 열효율이 매우 낮은 상태로 시스템이 가동된다고 볼 수 있다.

4. 냉각팬의 크기가 커질수록 차량의 진동성능은 악화

종래 냉각시스템에서 냉각팬(7)의 크기 증대를 통한 냉각의 효율을 향상시키게 되면, 크기가 커진 냉각팬(7)의 구동시 발생되는 진동이 커지게 되고, 이를 감쇠시키기 위해서는 방진구조도 강화해야 하는 문제가 있고, 아울러 차량의 중량도 증가되는 문제를 수반하게 된다.

5. 냉각팬의 구동을 위한 기어박스의 구비에 따른 비용 상승

종래 냉각시스템에서는 엔진(1)의 구동력을 직각방향으로 배치된 냉각팬(7)에 전달하기 위해서는 기어박스(9)를 반드시 구비해야 하는 데, 상기 기어박스(9)는 냉각시스템의 전체 비용의 3/4 이상을 차지할 정도로 고가일 뿐만 아니라, 벨트 구동부로부터 냉각팬(7)에 이르는 동력의 전달경로에 대한 설계에 있어 자유도를 약화시켜 관련 부품과의 간섭 등 레이-아웃상의 문제를 유발하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 흡기와 냉각수에 대한 냉각을 전용으로 구비된 냉매회로를 이용한 열 교환으로 달성하고, 열교환시 흡기와 냉각수의 개별적 온도변화의 검출을 통해 전용의 냉매회로에 대한 구동을 제어함으로써, 불필요한 동력의 낭비를 배제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 흡기계통으로 제공되는 흡기를 냉각시키는 흡기용 냉매회로와, 상기 엔진의 냉각계통으로 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수용 냉매회로와;

상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에 제공되는 동력을 단속하는 동력 단속부;

상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에서 흡기와 냉각수에 대한 온도변화를 검출하는 온도 검출부 및;

상기 온도 검출부를 매개로 검출된 온도변화에 따라 상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로 및 상기 동력 단속부의 작동을 각각 조절하는 제어부를 구비한다.

또한, 본 발명은 상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에 구동력을 제공하기 위한 동력 인출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 동력 인출부는 엔진의 크랭크 샤프트에 설치된 구동풀리와, 상기 구동풀리와 메인벨트를 매개로 연동되는 아이들풀리로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 아이들풀리는 제1벨트를 매개로 상기 흡기용 냉매회로에 구비된 제1압축기의 제1종동풀리를 구동하고, 상기 아이들풀리는 제2벨트를 매개로 상기 냉각수용 냉매회로에 구비된 제2압축기의 제2종동풀리를 구동하는 것을 특징으로 한다.

상기 동력 단속부는 상기 제1종동풀리에 전달된 구동력을 상기 흡기용 냉매 회로의 제1압축기에 선택적으로 제공하는 제1전자제어식 클러치와, 상기 제2종동풀리에 전달된 구동력을 상기 냉각수용 냉매회로의 제2압축기에 선택적으로 제공하는 제2전자제어식 클러치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 온도 검출부는 상기 흡기용 냉매회로의 제1열교환기의 흡기측 유입구와 유출구에 각각 설치된 제1,2온도센서와, 상기 냉각수용 냉매회로의 제2열교환기의 냉각수측 유입구와 유출구에 각각 설치된 제3,4온도센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 제1 내지 제4온도센서를 매개로 검출된 온도에 따라 상기 제1전자제어식 클러치와 상기 제2전자제어식 클러치의 온/오프를 각각 제어함과 더불어, 상기 흡기용 냉매회로의 제1응축기에 구비된 제1냉각팬의 제1모터와 상기 냉각수용 냉매회로의 제2응축기에 구비된 제2냉각팬의 제2모터의 온/오프와 회전속도를 각각 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템에 의하면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 흡기와 냉각수에 대한 냉각이 냉매회로를 이용한 열교환에 의해 구현될 수 있으므로, 냉각시스템에 대한 전체 부피의 축소와 함께 차량의 중량을 크게 감소시킬 수 있게 된다. 아울러 차량에서 냉각시스템이 점유하는 공간의 축소를 통해 다른 부품과의 간섭문제를 해소함과 더불어 차량내 공간의 효율적 이용을 가능 하게 한다.

둘째, 냉매회로를 이용한 냉각수의 냉각작용을 매개로 엔진의 냉각에 필요로 하는 냉각수의 유량을 줄일 수 있고, 이로부터 엔진의 열효율 증대를 기대할 수 있다.

셋째, 흡기와 냉각수의 온도변화에 대한 검출을 통해 냉매회로의 구동을 제어할 수 있으므로, 엔진의 동력을 효율적으로 이용할 수 있고, 이를 통해 연비의 향상을 기대할 수 있다.

특히, 기존의 냉각시스템에서 쿨링팬의 크기에 의존하여 흡기와 냉각수에 대한 냉각효율의 종속적인 변화가 수반되던 것을 본 발명에서는 냉매회로에 의한 향상된 냉각효율과 흡기와 냉각수에 대한 개별적 냉각은 물론, 냉각에 필요한 적정의 정도에 부합하는 최적의 냉각을 달성할 수 있으므로, 불필요한 구동력의 낭비를 배제할 수 있어 연비의 향상을 도모할 수 있다.

넷째, 기존의 냉각시스템에 있어 인터쿨러는 열교환기의 체적이 커서 터보차져에서 압축된 공기의 압력이 강하되는 것이 문제가 될 수 있고, 라디에이터 역시 체적이 커짐에 따라 워터펌프의 용량이 따라서 증대되어야 하는 단점을 갖고 있으나, 본 발명에서 적용되는 열교환기는 작은 체적에서 최고의 열효율 낼 수 있는 장점을 갖고 있으므로 터보차져와 워터펌프의 기계효율이 높아지는 부가적인 효과도 달성할 수 있다.

다섯째, 기존의 냉각시스템에서 가장 큰 진동원으로 작용하던 냉각팬이 본 발명에서는 응축기에 구비되어 회전의 온/오프와 회전속도까지 제어할 수 있으므 로, 차량의 주행중 발생되는 진동과 작동 소음이 크게 감소되어 승차감의 향상에 기여할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에서 구동풀리와 아이들풀리 및 제1,제2종동풀리 사이의 구성관계를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템의 전체 구성을 도시한 회로도이다.

도 2 내지 도 4에 각각 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 크랭크 샤프트(12)에 구동풀리(14)가 설치되고, 상기 구동풀리(14)에 메인벨트(16)를 매개로 연동되는 아이들풀리(18)가 설치되며, 상기 아이들풀리(18)는 마운팅브라켓(20)상에 이의 회전축이 회전가능한 상태로 지지된다.

상기 아이들풀리(18)는 제1벨트(22)를 매개로 제1종동풀리(24)를 회전시키고, 상기 아이들풀리(18)는 제2벨트(26)를 매개로 제2종동풀리(28)를 회전시키게 된다.

상기 제1종동풀리(24)는 흡기용 냉매회로를 구동시키도록 설치되고, 상기 제2종동풀리(28)는 냉각수용 냉매회로를 구동시키도록 설치된다.

아울러, 상기 구동풀리(14)에는 별도의 벨트(도시안됨)를 매개로 상기 엔진에 구비되는 각종 보기류(예컨대, 동력조향장치용 오일펌프, 에어컨디셔너용 압축 기 등으로 도시되지 않음)에 대한 구동을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템에 있어, 흡기용 냉매회로의 구성을 살펴보기로 한다.

상기 흡기용 냉매회로는 상기 제1종동풀리(24)에 의해 구동되는 제1압축기(30)와, 상기 제1압축기(30)에 의해 압축된 냉매를 응축시키는 제1응축기(32), 상기 제1응축기(32)를 통해 응축된 냉매중 포함된 수분을 제거하는 제1리시버 드라이어(34), 상기 제1리시버 드라이어(34)를 통과한 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브(36) 및, 상기 제1팽창밸브(36)를 통과한 냉매와의 열 교환을 도모하는 제1열교환기(38)를 구비한다.

이 경우, 상기 제1압축기(30)는 상기 제1종동풀리(24)에 전달된 구동력을 선택적으로 제공받기 위한 제1전자제어식 클러치(30a)를 구비하고 있는 바, 상기 제1전자제어식 클러치(30a)는 제어부(ECU)의 제어에 의해 온/오프 전환되어, 상기 제1전자제어식 클러치(30a)의 온(ON)시 상기 제1종동풀리(24)와 상기 제1압축기(30) 사이의 동력전달을 허용하는 반면에, 오프(OFF)시 상기 제1종동풀리(24)와 상기 제1압축기(30) 사이의 동력전달은 차단된다.

아울러, 상기 제1열교환기(38)는 상기 터보차져의 작동시 유입되는 흡기측 유입구(38a)와 상기 흡기측 유입구(38a)를 통해 유입된 흡기를 냉각시킨 다음 상기 엔진(10)에 구비된 흡기매니폴드로 송출하는 흡기측 유출구(38b)를 구비한다.

또한, 상기 제1열교환기(38)는 내부에 상기 흡기측 유입구(38a)와 상기 흡기측 유출구(38b) 사이를 연결하는 흡기측 유동관로(A) 및, 상기 흡기용 냉매회로를 순환하는 냉매 유동관로(R)를 구비하고 있어, 상기 제1열교환기(38)에서 상기 흡기측 유동관로(A)를 유동하는 흡기는 상기 냉매 유동관로(R)를 유동하는 냉매와의 열교환을 통해 냉각된다. 이때, 상기 제1열교환기(38)의 내부에서 흡기가 유동되는 흡기측 유동관로(A)와 냉매가 유동되는 냉매 유동관로(R)는 상호 독립적으로 배설됨은 물론이다.

그리고, 상기 제1응축기(32)는 외기와의 열교환을 도모하는 제1냉각팬(40)과, 상기 제1냉각팬(40)을 동작시키는 제1모터(42)를 구비하는 데, 상기 제1모터(42)는 상기 제어부(ECU)의 제어에 의해 온/오프의 전환은 물론 회전속도까지 제어된다.

이때, 상기 흡기측 유동관로(A)의 입구와 출구에는 각각 제1,제2온도센서(44,46)가 설치되고, 상기 제어부(ECU)는 상기 제1,제2온도센서(44,46)로부터 입력되는 온도로부터 흡기에 대한 냉각의 정도를 검출하고, 이를 통해 흡기에 대해 필요한 냉각의 정도를 추종하여 흡기용 냉매회로에 대한 구동을 제어, 즉 상기 제1전자제어식 클러치(30a)의 온/오프와 상기 제1모터(42)의 온/오프 및 회전속도를 각각 제어할 수 있으므로, 상기 엔진(10)으로부터 발생되어 상기 크랭크 샤프트(12)의 구동풀리(14)로 전달되는 구동력중 상기 메인벨트(16)를 통해 상기 아이들풀리(18)로 전달된 다음, 상기 제1벨트(22)를 매개로 상기 제1종동풀리(24)로 전달되는 불필요한 동력의 낭비를 배제할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템에 있어, 냉각수용 냉매회로의 구성을 살펴보기로 한다.

즉, 상기 냉각수용 냉매회로는 상기 제2종동풀리(28)에 의해 구동되는 제2압축기(50)와, 상기 제2압축기(50)에 의해 압축된 냉매를 응축시키는 제2응축기(52), 상기 제2응축기(52)를 통해 응축된 냉매중 포함된 수분을 제거하는 제2리시버 드라이어(54), 상기 제2리시버 드라이어(54)를 통과한 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브(56) 및, 상기 제2팽창밸브(56)를 통과한 냉매와의 열교환을 도모하는 제2열교환기(58)를 구비한다.

이 경우, 상기 제2압축기(50)는 상기 제2종동풀리(28)에 전달된 구동력을 선택적으로 제공받기 위한 제2전자제어식 클러치(50a)를 구비하고 있는 바, 상기 제2전자제어식 클러치(50a)는 상기 제어부(ECU)의 제어에 의해 온/오프 전환되어, 상기 제2전자제어식 클러치(50a)의 온 시 상기 제2종동풀리(28)와 상기 제2압축기(50) 사이의 동력전달을 허용하는 반면에, 오프시 상기 제2종동풀리(28)와 상기 제2압축기(50) 사이의 동력전달은 차단된다.

아울러, 제2열교환기(58)는 상기 엔진(10)에 구비된 서모스탯의 개방시 유입되는 냉각수측 유입구(58a)와 상기 냉각수측 유입구(58a)를 통해 유입된 냉각수를 냉각시킨 다음 상기 엔진에 구비된 워터펌프로 송출하는 냉각수측 유출구(58b)를 구비한다.

또한, 상기 제2열교환기(58)는 내부에 상기 냉각수측 유입구(58a)와 상기 냉각수측 유출구(58b) 사이를 연결하는 냉각수측 유동관로(W) 및, 상기 흡기용 냉매회로를 순환하는 냉매 유동관로(R)를 구비하고 있어, 상기 제2열교환기(58)에서 상기 냉각수측 유동관로(W)를 유동하는 냉각수는 상기 냉매 유동관로(R)를 유동하는 냉매와의 열교환을 통해 냉각된다. 이때, 상기 제2열교환기(58)의 내부에서 냉각수가 유동되는 냉각수측 유동관로(W)와 냉매가 유동되는 냉매 유동관로(R)는 상호 독립적으로 배설됨은 물론이다.

그리고, 상기 제2응축기(52)는 외기와의 열교환을 도모하는 제2냉각팬(60)과, 상기 제6냉각팬(60)을 동작시키는 제2모터(62)를 구비하는 데, 상기 제2모터(62)는 상기 제어부(ECU)의 제어에 의해 온/오프의 전환은 물론 회전속도까지 제어된다.

이때, 상기 냉각수측 유동관로(W)의 입구와 출구에는 각각 제3,제4온도센서(64,66)가 설치되고, 상기 제어부(ECU)는 상기 제3,제4온도센서(64,66)로부터 입력되는 온도로부터 냉각수에 대한 냉각의 정도를 검출하고, 이를 통해 냉각수에 대해 필요한 냉각의 정도를 추종하여 냉각수용 냉매회로에 대한 구동을 제어, 즉 상기 제2전자제어식 클러치(50a)의 온/오프와 상기 제2모터(62)의 온/오프 및 회전속도를 각각 제어할 수 있으므로, 상기 엔진(10)으로부터 발생되어 상기 크랭크 샤프트(12)의 구동풀리(14)로 전달되는 구동력중 상기 메인벨트(16)를 통해 상기 아이들풀리(18)로 전달된 다음, 상기 제2벨트(26)를 매개로 상기 제2종동풀리(28)로 전달되는 불필요한 동력의 낭비를 배제할 수 있게 된다.

한편, 도 4에 있어, 상기 제1전자제어식 클러치(30a)를 상기 제1압축기(30)의 외부에 존재하는 것과 같이 도시하였으나, 이는 상기 제1전자제어식 클러치(30a)가 상기 제어부(ECU)의 제어에 따라 동작됨을 설명하기 위한 것일 뿐, 상기 제1전자제어식 클러치(30a)는 상기 제1종동풀리(24)와 상기 제1압축기(30)의 구동 축 사이의 동력 전달 및 동력 차단을 위해 상기 제1압축기(30)의 내부에 설치된다. 또한, 상기 제2압축기(50)와 상기 제2전자제어식 클러치(50a)도 동일한 구조임을 밝혀둔다.

따라서, 본 발명은 버스의 엔진에 적용되는 냉각시스템에 냉동사이클에 따른 냉매회로를 적용한 것으로, 종래 냉각시스템이 냉각팬(7;도 1을 참조함)의 온/오프 제어에 따른 차량의 외부공기에 의한 공랭식의 1차원적 열교환 장치라면, 본 발명은 냉각시스템 전용의 냉동사이클에 따른 냉매회로를 기존에 있어 차량의 외부공기가 구현하는 냉각의 역할을 대신하는 2차원적 열교환 장치라 할 수 있다.

즉, 본 발명은 종래 인터쿨러에 의한 흡기의 냉각을 흡기용 냉매회로에 의한 냉각으로 대체함과 더불어, 종래 라디에이터에 의한 냉각수의 냉각을 냉각수용 냉매회로에 의한 냉각으로 대체한 것이다. 부연하자면, 터보차져에서 유입되는 압축공기를 냉각시키는 흡기용 냉매회로와 서모스탯의 개방시 유입되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 냉각수용 냉매회로가 각각 독립적으로 구성되는 것이다.

또한, 각각의 냉매회로는 냉매의 압축을 위한 압축기(30,50)와, 응축을 위한 응축기(32,52), 그리고 냉각 대상의 유체(압축공기와 냉각수)와 열교환이 이루어지는 열교환기(38,58)를 포함하는 것이다. 아울러, 본 발명에 따른 응축기는 보통 버스의 에어컨에서 사용되는 DC 24V의 전기로 구동되는 브러쉬리스 모터(42,62)와 냉각팬(40,60)을 사용하여 냉매를 응축시킨다.

아울러, 상기 제어부(ECU)의 온/오프 제어에 따라 상기 제1전자제어식 클러치(30a)와 상기 제2전자제어식 클러치(50a)에 대한 온/오프 조절이 개별적으로 이 루어지고, 특히 상기 제1모터(42)와 상기 제2모터(62)의 온/오프 및 회전속도의 제어도 각각 개별적으로 이루어지게 된다.

이 결과, 상기 엔진(10)의 가동중 상기 제어부(ECU)는 상기 제1,제2온도센서(44,46)를 매개로 상기 흡기측 유동관로(A)의 입구와 출구의 온도 차이를 검출한 다음, 흡기용 냉매회로에서 요구하는 냉각 성능에 부합하여 상기 제1압축기(30)와 제1응축기(32)의 작동을 조절함으로써, 상기 엔진(10)의 흡기계통에서 요구하는 압축공기의 온도를 맞출 수 있게 된다.

또한, 상기 제어부(ECU)는 상기 제3,제4온도센서(64,66)를 매개로 상기 냉각수측 유동관로(W)의 입구와 출구의 온도 차이를 검출한 다음, 냉각수용 냉매회로에서 요구하는 냉각 성능에 부합하여 상기 제2압축기(50)와 제2응축기(52)의 작동을 조절함으로써, 상기 엔진(10)의 냉각계통에서 요구하는 냉각수의 온도를 맞출 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템은 상기 제어부(ECU)를 CAN 통신 프로토콜과 같은 통신수단을 매개로 엔진제어유니트와 연동될 수 있게 하면, 단일의 제어기를 매개로 엔진(10)의 작동과 흡기 및 냉각수용 냉매회로의 작동을 동시에 제어할 수 있으므로, 이른 바 통합 제어에 따른 최적의 관리를 구현할 수 있게 된다.

아울러, 상기 제1응축기(32)에 구비된 제1모터(42)와 상기 제2응축기(52)에 구비된 제2모터(62)의 회전속도까지도 다단으로 제어할 수 있으므로, 불필요한 전력의 낭비를 배제할 수 있게 된다.

도 1은 종래 흡기와 냉각수의 냉각을 위한 냉각시스템의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템의 구성을 도시한 도면.

도 3은 도 2에서 구동풀리와 아이들풀리 및 제1,제2종동풀리 사이의 구성관계를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템의 전체 구성을 도시한 회로도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-엔진 12-크랭크 샤프트

14-구동풀리 16-메인벨트

18-아이들풀리 20-마운팅브라켓

22-제1벨트 24-제1종동풀리

26-제2벨트 28-제2종동풀리

30-제1압축기 32-제1응축기

34-제1리시버 드라이어 36-제1팽창밸브

38-제1열교환기 40-제1냉각팬

42-제1모터 44,46-제1,제2온도센서

50-제2압축기 52-제2응축기

54-제2리시버 드라이어 56-제2팽창밸브

58-제2열교환기 60-제6냉각팬

62-제2모터 64,66-제3,제4온도센서

Claims (5)

1. 엔진의 흡기계통으로 제공되는 흡기를 냉각시키는 흡기용 냉매회로와, 상기 엔진의 냉각계통으로 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수용 냉매회로와;

   상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에 구동력을 제공하는 동력 인출부;

   상기 동력 인출부로부터 상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에 제공되는 동력을 단속하는 동력 단속부;

   상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로에서 흡기와 냉각수에 대한 온도변화를 검출하는 온도 검출부 및;

   상기 온도 검출부를 매개로 검출된 온도변화에 따라 상기 흡기용 냉매회로와 상기 냉각수용 냉매회로 및 상기 동력 단속부의 작동을 각각 조절하는 제어부를 구비하는 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 동력 인출부는 엔진의 크랭크 샤프트에 설치된 구동풀리와, 상기 구동풀리와 메인벨트를 매개로 연동되는 아이들풀리로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 아이들풀리는 제1벨트를 매개로 상기 흡기용 냉매회로에 구비된 제1압축기의 제1종동풀리를 구동하고, 상기 아이들풀리는 제2벨트를 매개로 상기 냉각수용 냉매회로에 구비된 제2압축기의 제2종동풀리를 구동하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 동력 단속부는 상기 제1종동풀리에 전달된 구동력을 상기 흡기용 냉매회로의 제1압축기에 선택적으로 제공하는 제1전자제어식 클러치와, 상기 제2종동풀리에 전달된 구동력을 상기 냉각수용 냉매회로의 제2압축기에 선택적으로 제공하는 제2전자제어식 클러치로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템.
5. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,

   상기 온도 검출부는 상기 흡기용 냉매회로의 제1열교환기의 흡기측 유입구와 유출구에 각각 설치된 제1,2온도센서와, 상기 냉각수용 냉매회로의 제2열교환기의 냉각수측 유입구와 유출구에 각각 설치된 제3,4온도센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 및 냉각수의 독립 냉각시스템.

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