KR101461893B1 - 차량용 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

차량용 냉각 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 차량의 주행 상태에 따라 엔진과 연결된 자동변속기의 변속기 오일을 웜업 또는 냉각시키기 위한 것으로, 워터펌프의 작동을 통해 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 엔진으로 순환시키는 제1 냉각회로와, 상기 엔진과 상기 워터펌프 사이에서 제2 냉각회로를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 엔진오일 열교환기와, 상기 엔진과 상기 워터펌프의 사이에서 제3 냉각회로를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 히터코어와, 상기 히터코어와 상기 워터펌프의 사이에 구비되어 상기 제3 냉각회로를 통해 연결되고, 상기 히터코어를 통과한 냉각수가 유입되며, 상기 자동변속기와 오일회로를 통해 상호 연결되는 변속기오일 열교환기와, 상기 라디에이터와 워터펌프 사이에서 상기 제1 냉각회로 상에 구비되는 서모스텟을 포함하되, 상기 서모스텟의 개폐 작동에 따라, 상기 라디에이터를 통과하면서 냉각된 냉각수를 상기 제3 냉각회로로 선택적으로 유입시키는 분기회로를 더 포함한다.

Description

차량용 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 따라 변속기오일의 웜업 또는 냉각을 선택적으로 수행하도록 하는 차량용 냉각 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 엔진의 연소실에서 발생한 열의 일부가 실린더 헤드와 실린더 블록, 흡배기 밸브 및 피스톤 등에 흡수됨에 따라 각 부품의 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지하기 위해 작동유체를 순환시켜 냉각하는 냉각 시스템이 적용된다.

이러한 냉각 시스템은 전술한 바와 같이, 엔진의 각 부품을 냉각하는 동시에 엔진오일 또는 변속기오일의 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지하기 위하여 엔진룸 내부에 별도의 열교환기를 구비하여 각 오일을 냉각하게 된다.

여기서, 변속기오일을 냉각하는 열교환기는 차량의 초기 시동 시에 오일과 온도가 상승된 고온 상태의 냉각수로 저온 상태의 변속기 오일을 가열함으로써, 오일의 점도를 저감하여 변속기 마찰 손실을 축소하여 연비를 향상시키게 된다.

이와는 반대로, 차량의 주행 시에는 고온상태의 변속기 오일을 그보다 낮은 온도의 냉각수로 냉각하여 열화에 따른 변속기의 산폐 및 내구성 저하를 방지하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 차량용 냉각 시스템에서 열교환기는 차량의 주행상태에 따라 각기 작동유체의 온도를 조절하여 차량의 엔진 또는 변속기로 작동유체를 공급해야 하지만, 이를 위해서는 유입되는 작동유체의 유로 상에 별도의 분기회로를 구성하고, 각 분기회로의 연결지점에 각각 제어밸브를 설치해야 하는 바, 구성요소 및 조립공수가 증가되고, 레이아웃이 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 서모스텟의 내측으로 냉각 회로를 통하여 연결될 경우에는 서모스텟 외측으로 연결되는 냉각회로인 라디에이터를 통과하여 냉각된 냉각수에 대비해 고온의 냉각수가 유입됨에 따라 변속기오일의 웜업 성능은 향상시킬 수 있지만, 냉각성능은 오히려 저하되어 변속기오일의 효율적인 온도조절이 불가능해지는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 따라 변속기오일의 웜업 또는 냉각을 효율적으로 수행하고, 서모스텟의 개방 시에는 순환하는 냉각수를 저온화시켜 냉각효율을 향상시키는 동시에, 냉각수 유량을 증대시켜 전체적인 열교환 효율을 향상시키도록 하는 차량용 냉각 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 차량의 주행 상태에 따라 엔진과 연결된 자동변속기의 변속기 오일을 웜업 또는 냉각시키기 위한 것으로, 워터펌프의 작동을 통해 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 엔진으로 순환시키는 제1 냉각회로와, 상기 엔진과 상기 워터펌프 사이에서 제2 냉각회로를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 엔진오일 열교환기와, 상기 엔진과 상기 워터펌프의 사이에서 제3 냉각회로를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 히터코어와, 상기 히터코어와 상기 워터펌프의 사이에 구비되어 상기 제3 냉각회로를 통해 연결되고, 상기 히터코어를 통과한 냉각수가 유입되며, 상기 자동변속기와 오일회로를 통해 상호 연결되는 변속기오일 열교환기와, 상기 라디에이터와 워터펌프 사이에서 상기 제1 냉각회로 상에 구비되는 서모스텟을 포함하되, 상기 서모스텟의 개폐 작동에 따라, 상기 라디에이터를 통과하면서 냉각된 냉각수를 상기 제3 냉각회로로 선택적으로 유입시키는 분기회로를 더 포함하고, 상기 분기회로는 상기 서모스텟의 개방 시, 상기 라디에이터를 통과하면서 냉각된 냉각수를 일정 유량 바이패스 시켜 상기 엔진으로부터 배출되어 히터코어를 통과한 냉각수와 상호 혼합된 상태로, 상기 변속기오일 열교환기로 유입될 수 있다.

상기 분기회로는 상기 워터펌프와 상기 서모스텟 사이에서 상기 제1 냉각회로로부터 분기되며, 상기 히터코어와 상기 변속기오일 열교환기의 사이에서 상기 제3 냉각회로와 연결될 수 있다.

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상기 변속기오일 열교환기는 상기 제3 냉각회로를 통하여 상기 워터펌프와 상기 히터코어의 사이에서 상호 직렬로 연결될 수 있다.

상기 서모스텟은 차량의 초기 시동 시, 폐쇄된 상태를 유지하여 상기 라디에이터로부터 배출되는 저온상태의 냉각수가 상기 엔진으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 서모스텟은 차량의 주행 시, 개방된 상태를 유지하여 상기 라디에이터로부터 배출되는 저온상태의 냉각수를 상기 분기회로를 통해 일정량 바이패스 시킬 수 있다.

상기 제2 냉각회로는 상기 엔진과 라디에이터 연결하는 상기 제1 냉각회로로부터 분기될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템에 의하면, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 따라 변속기오일의 웜업 또는 냉각을 효율적으로 수행하고, 서모스텟의 개방 시에는 순환하는 냉각수를 저온화시켜 냉각효율을 향상시키는 동시에, 냉각수 유량을 증대시켜 전체적인 열교환 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 서모스텟의 폐쇄 시에는 라디에이터를 통과한 저온의 냉각수가 엔진으로 유입되는 것을 방지하여 변속기오일의 웜업성능이 저하되는 것을 방지하는 효과도 있다.

또한, 변속기오일의 웜업 및 냉각성능을 동등 수준으로 유지하면서도 분기회로를 통해 저온의 냉각수와 냉각수 유량을 증대시킴으로써, 별도의 오일쿨러 추가 없이도 열교환기의 사이즈 축소가 가능하며, 구성부품 축소를 통해 제작원가를 절감하고, 전체 시스템을 단순화시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템의 블록 구성도이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템의 단계별 작동 상태도이다.

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

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템의 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(1)은 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 따라 변속기오일의 웜업 또는 냉각을 효율적으로 수행하고, 서모스텟(17)의 개방 시에는 순환하는 냉각수를 저온화시켜 냉각효율을 향상시키는 동시에, 냉각수 유량을 증대시켜 전체적인 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(1)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 차량의 주행 상태에 따라 엔진(3)과 연결된 자동변속기(5)의 변속기오일을 웜업 또는 냉각시키기 위한 것으로, 기본적으로 제1 냉각회로(10), 엔진오일 열교환기(11), 히터코어(13), 변속기오일 열교환기(15), 서모스텟(17)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 제1 냉각회로(10)는 워터펌프(9)의 작동을 통해 라디에이터(7)를 통과한 냉각수를 상기 엔진(3)으로 순환시킨다.

상기 엔진오일 열교환기(11)는 상기 엔진(3)과 상기 워터펌프(9) 사이에서 제2 냉각회로(20)를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진(3)으로부터 배출되는 냉각수가 유입되며, 상기 엔진(3)으로부터 유입되는 엔진오일과 냉각수를 상호 열교환시키게 된다.

여기서, 상기 제2 냉각회로(20)는 상기 엔진(3)과 라디에이터(7) 연결하는 상기 제1 냉각회로(10)로부터 분기되어 상기 엔진오일 열교환기(11)와 연결되고, 상기 엔진오일 열교환기(11)를 통과한 냉각수를 상기 워터펌프(9)로 공급하게 된다.

본 실시예에서, 상기 히터코어(13)는 상기 엔진(3)과 상기 워터펌프(9)의 사이에서 제3 냉각회로(30)를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진(3)으로부터 배출되는 냉각수가 유입된다.

상기 변속기오일 열교환기(15)는 상기 히터코어(13)와 상기 워터펌프(9)의 사이에 구비되어 상기 제3 냉각회로(30)를 통해 연결되고, 상기 히터코어(13)를 통과한 냉각수가 유입되며, 상기 자동변속기(5)와 오일회로(Oil Circuit : 이하‘O.C’라 함)를 통해 상호 연결된다.

여기서, 상기 변속기오일 열교환기(15)는 상기 제3 냉각회로(30)를 통하여 상기 워터펌프(9)와 상기 히터코어(13)의 사이에서 상호 직렬로 연결될 수 있다.

이러한 변속기오일 열교환기(15)는 상기 자동변속기(5)로부터 순환되는 변속기오일을 상기 히터코어(13)를 통과한 냉각수와 열교환시켜 차량의 초기 시동 시에는 웜업을 통해 온도를 상승시키고, 주행 중에는 냉각시키게 된다.

그리고 상기 서모스텟(17)은 냉각수의 온도에 따라 개폐되며 상기 라디에이터(7)와 워터펌프(9) 사이에서 상기 제1 냉각회로(10) 상에 구비된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 냉각 시스템(1)은 상기 서모스텟(17)의 개폐 작동에 따라, 상기 라디에이터(7)를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 냉각된 냉각수를 상기 제3 냉각회로(30)로 선택적으로 유입시키는 분기회로(40)를 더 포함한다.

본 실시예에서, 상기 분기회로(40)는 상기 워터펌프(9)와 상기 서모스텟(17) 사이에서 상기 제1 냉각회로(10)로부터 분기되며, 상기 히터코어(13)와 상기 변속기오일 열교환기(15)의 사이에서 상기 제3 냉각회로(30)와 연결될 수 있다.

이러한 분기회로(40)는 상기 서모스텟(17)의 개방 시, 상기 라디에이터(7)를 통과하면서 냉각된 냉각수를 일정 유량 바이패스 시켜 상기 엔진(3)으로부터 배출되어 히터코어(13)를 통과한 냉각수와 상호 혼합된 상태로, 상기 변속기오일 열교환기(15)로 유입시킴으로써, 변속기오일을 효율적으로 냉각시키는 동시에, 상기 각 냉각회로(10, 20, 30)를 순환하는 냉각수의 유량을 증대시키게 된다.

여기서, 상기 서모스텟(17)은 차량의 초기 시동 시, 온도가 낮은 엔진(3)의 상태에 따라, 폐쇄된 상태를 유지하여 상기 라디에이터(7)로부터 배출되는 저온상태의 냉각수가 상기 엔진(3)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이와는 반대로, 상기 서모스텟(17)은 차량의 주행 시, 개방된 상태를 유지하여 과열된 엔진(3)으로 상기 라디에이터로부터 배출되는 저온상태의 냉각수를 유입시키는 한편, 상기 분기회로(40)를 통해 상기 히터코어(13)와 변속기오일 열교환기(15) 사이의 제3 냉각회로(30)로 일정량을 바이패스 시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 각 냉각회로(10, 20, 30)를 통해 순환하는 냉각수의 유량이 증대되어 엔진(3)을 효율적으로 냉각시키는 동시에, 상기 엔진오일 열교환기(11)와 변속기오일 열교환기(13)를 순환하는 엔진오일과 변속기오일을 보다 효율적으로 냉각시키게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(1)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템의 단계별 작동 상태도이다.

먼저, 차량의 초기 시동 시, 변속기오일과 엔진오일의 빠른 웜업이 요구될 경우에는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 서모스텟(17)은 폐쇄된 상태가 된다.

그러면, 상기 라디에이터(7)를 통과한 냉각수는 상기 엔진(3)으로 유입되는 것이 방지되며, 동시에, 분기회로(40)로 냉각수의 유입이 방지된다.

또한, 상기 제1 냉각회로(10)는 엔진으로부터 배출되는 냉각수의 대부분을 상기 제2 냉각회로(20)로 유입시키고 미량만 상기 라디에이터(7)와 연결된 제1 냉각회로(10)로 유입시키게 된다.

즉, 차량의 초기 시동 시, 냉각수는 엔진(3)을 통과하면서 온도가 상승된 상태로, 상기 제2 냉각회로(20)와 제3 냉각회로(30)를 통해 순환된다.

이에 따라, 상기 엔진오일 열교환기(11)와 변속기오일 열교환기(15)를 순환하는 각 오일은 수온이 상승된 상태로 유입되는 냉각수에 의해 보다 빠르게 온도가 상승된 상태로, 엔진(3)과 자동변속기(5)에 공급됨에 따라, 마찰손실을 저감시켜 차량의 전체적인 연비를 향상시키게 된다.

이와는 반대로, 차량의 주행 시, 변속기오일과 엔진오일의 냉각이 요구될 경우에는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 서모스텟(17)은 개방된 상태가 된다.

그러면, 상기 라디에이터(7)를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 온도가 저하된 저온상태의 냉각수가 제1 냉각회로(10)를 따라 상기 엔진(3)으로 유입되어 상기 제2, 제3 냉각회로(20, 30)를 각각 순환하게 된다.

이 때, 상기 분기회로(40)를 통해 일정량이 분기된 냉각수는 상기 히터코어(13)와 변속기오일 열교환기(15)의 사이로 유입되고, 상기 엔진(3)으로부터 배출되어 히터코어(13)를 통과한 일정온도 이상의 냉각수와 혼합된 상태로, 상기 변속기오일 열교환기(15)로 유입된다.

이에 따라, 상기 변속기오일 열교환기(15)로 유입되는 냉각수는 그 온도가 저하된 상태로 유입됨으로써, 변속기오일과의 열교환을 통해 변속기오일을 보다 빠르게 냉각시키게 된다.

한편, 상기 엔진오일 열교환기(13)로 유입되는 냉각수는 상기 서모스텟(17)이 폐쇄될 경우에 비해 많은 유량이 상기 라디에이터(7)로 유입되어 엔진오일과 열교환되는 냉각수의 유량을 축소하여 엔진오일을 효율적으로 냉각시키게 된다.

즉, 차량의 주행 중에는 상기 분기회로(40)를 통해 라디에이터(7)로부터 엔진(3)으로 공급되는 냉각수 중의 일부를 바이패스 시켜 제3 냉각회로(30)를 순환시킴으로써, 저온의 냉각수를 이용해 변속기오일을 효율적으로 냉각시키는 동시에, 각 냉각회로(10, 20, 30)를 순환하는 냉각수의 유량을 증대시켜 차량의 전체적인 냉각성능을 향상시키게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(1)을 적용하면, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 따라 변속기오일의 웜업 또는 냉각을 효율적으로 수행하고, 서모스텟(17)의 개방 시에는 냉각수를 저온화시켜 냉각효율을 향상시키는 동시에 냉각수 유량 증대에 따라 차량의 전체적인 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 서모스텟(17)의 폐쇄 시에는 라디에이터(7)를 통과한 저온의 냉각수가 엔진(3)으로 유입되는 것을 방지하여 변속기오일의 웜업성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 변속기오일의 웜업 및 냉각성능을 동등 수준으로 유지하면서도 분기회로(40)를 통해 저온의 냉각수 유입 및 냉각수 유량을 증대시킴으로써, 별도의 오일쿨러 추가 없이도 각 열교환기(11, 15)의 사이즈 축소가 가능하며, 구성부품 축소를 통해 제작원가를 절감하고, 전체 시스템을 단순화시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 냉각 시스템
3 : 엔진
5 : 자동변속기
7 : 라디에이터
9 : 워터펌프
10 : 제1 냉각회로
11 : 엔진오일 열교환기
13 : 히터코어
15 : 변속기오일 열교환기
17 : 서모스텟
20 : 제2 냉각회로
30 : 제3 냉각회로
40 : 분기회로

Claims (7)

1. 차량의 주행 상태에 따라 엔진과 연결된 자동변속기의 변속기 오일을 웜업 또는 냉각시키기 위한 것으로,
   워터펌프의 작동을 통해 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 엔진으로 순환시키는 제1 냉각회로와,
   상기 엔진과 상기 워터펌프 사이에서 제2 냉각회로를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 엔진오일 열교환기와,
   상기 엔진과 상기 워터펌프의 사이에서 제3 냉각회로를 통해 상호 연결되며, 상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 히터코어와,
   상기 히터코어와 상기 워터펌프의 사이에 구비되어 상기 제3 냉각회로를 통해 연결되고, 상기 히터코어를 통과한 냉각수가 유입되며, 상기 자동변속기와 오일회로를 통해 상호 연결되는 변속기오일 열교환기와,
   상기 라디에이터와 워터펌프 사이에서 상기 제1 냉각회로 상에 구비되는 서모스텟을 포함하되,
   상기 서모스텟의 개폐 작동에 따라, 상기 라디에이터를 통과하면서 냉각된 냉각수를 상기 제3 냉각회로로 선택적으로 유입시키는 분기회로를 더 포함하고,
   상기 분기회로는 상기 서모스텟의 개방 시, 상기 라디에이터를 통과하면서 냉각된 냉각수를 일정 유량 바이패스 시켜 상기 엔진으로부터 배출되어 히터코어를 통과한 냉각수와 상호 혼합된 상태로, 상기 변속기오일 열교환기로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분기회로는
   상기 워터펌프와 상기 서모스텟 사이에서 상기 제1 냉각회로로부터 분기되며, 상기 히터코어와 상기 변속기오일 열교환기의 사이에서 상기 제3 냉각회로와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 변속기오일 열교환기는
   상기 제3 냉각회로를 통하여 상기 워터펌프와 상기 히터코어의 사이에서 상호 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 서모스텟은
   차량의 초기 시동 시, 폐쇄된 상태를 유지하여 상기 라디에이터로부터 배출되는 저온상태의 냉각수가 상기 엔진으로 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 서모스텟은
   차량의 주행 시, 개방된 상태를 유지하여 상기 라디에이터로부터 배출되는 저온상태의 냉각수를 상기 분기회로를 통해 일정량 바이패스 시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 냉각회로는
   상기 엔진과 라디에이터 연결하는 상기 제1 냉각회로로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
   

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