KR101500383B1

KR101500383B1 - 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치

Info

Publication number: KR101500383B1
Application number: KR20130122238A
Authority: KR
Inventors: 남종우; 조현; 이준호; 정한신
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-03-09
Also published as: US9586474B2; CN104564296B; CN104564296A; US20150101550A1

Abstract

본 발명은 냉각 성능이 향상됨과 동시에 공력 성능이 향상되도록 하는 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 에어 덕트는, 차량 전방의 외기를 받아들이도록 상대적으로 전방에 형성된 전방 덕트; 상기 전방 덕트를 경유한 공기가 통과하도록 상대적으로 후방에 형성된 후방 덕트; 및 상기 후방 덕트를 통과한 공기를 유출시키는 덕트 출구; 를 포함하되, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 배치되고, 상기 양측의 전방 덕트는 그 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 구부러진 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 냉각 장치는, 상기 에어 덕트; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제1 저온 라디에이터; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제2 저온 라디에이터; 압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기; 및 상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러; 를 포함할 수 있다.

Description

자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치{AIR DUCT AND COOLING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 성능 및 공력 성능이 향상되도록 하는 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에어 덕트는 공기의 통로로서, 공기의 유입이 용이한 부분으로부터 공기의 공급이 필요한 부분까지 공기의 흐름을 유도하기 위한 파이프를 말한다.

예를 들어, 이러한 에어 덕트는 엔진에 흡입되는 공기를 유도하는 에어 덕트 혹은 브레이크를 냉각시키기 위한 에어 덕트 등이 있다.

한편, 최근에는 엔진의 온도를 보존하고, 초기 시동 시에 연료의 소모를 최소화하도록 하는 기술의 개발이 활발히 전개되고 있다.

하지만, 엔진의 온도를 보존하는 방안만이 수행되면, 필요에 따른 엔진의 냉각이 원활히 수행되지 못하고, 고속 주행 시에 연비가 악화되며, 고온의 배기 통로 주변 부품에 열해가 발생될 수 있다. 또한, 라디에이터 그릴을 통하여 유입된 공기가 엔진의 주변에 구비된 보조기계류에 의해 간섭을 받게 되면, 엔진의 냉각 성능 저하, 연비의 악화를 초래하며 열해가 더욱 심해질 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각 성능이 향상되도록 하는 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치를 제공하는 것이다.

또한, 공기의 유동에 대한 차체, 보조기계류 및 휠 등과의 간섭을 상쇄하여 공력 성능이 향상되도록 하는 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 에어 덕트는, 차량 전방의 외기를 받아들이도록 상대적으로 전방에 형성된 전방 덕트; 상기 전방 덕트를 경유한 공기가 통과하도록 상대적으로 후방에 형성된 후방 덕트; 및 상기 후방 덕트를 통과한 공기를 유출시키는 덕트 출구; 를 포함하되, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 배치되고, 상기 양측의 전방 덕트는 그 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 구부러진 형상으로 형성될 수 있다.

상기 양측의 후방 덕트는 차량의 후방으로 갈수록 양측의 각 휠을 향하여 구부러질 수 있다.

상기 덕트 출구에는 공기의 흐름이 상기 휠을 향하여 유도되도록 공기의 유동 방향을 가이드 하는 판인 가이드 플레이트가 구비될 수 있다.

상기 덕트 출구는 상기 휠을 덮고 있는 휠 하우스와 일체로 형성되고, 상기 가이드 플레이트는 상기 휠 하우스에 장착될 수 있다.

상기 가이드 플레이트는 상기 덕트 출구를 통하여 유출된 공기가 상기 휠의 전방에서 에어 커튼을 형성하도록 공기의 유동 방향을 가이드 하고, 상기 휠의 전방에서 에어 커튼을 형성한 공기가 상기 휠의 측면에서 에어 커튼의 효과가 극대화되는 설정각도로 분사되도록 할 수 있다.

상기 에어 덕트는, 그 내부에 배치된 구성요소를 그 내부를 통과하는 공기에 의해 냉각시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동차의 냉각 장치는, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제1 저온 라디에이터; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제2 저온 라디에이터; 압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기; 및 상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러; 를 포함할 수 있다.

상기 인터 쿨러는 제1 인터 쿨러 및 제2 인터 쿨러를 포함하고, 상기 제1 저온 라디에이터 및 상기 제1 인터 쿨러를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환과, 상기 제2 저온 라디에이터 및 상기 제2 인터 쿨러를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 서로 독립적으로 구현될 수 있다.

상기 냉각 장치는, 상기 제1 저온 라디에이터 및 상기 제1 인터 쿨러를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 제1 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 제1 인터 쿨러에 공급하는 제1 워터 펌프; 및 상기 제2 저온 라디에이터 및 상기 제2 인터 쿨러를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 제1 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 제1 인터 쿨러에 공급하는 제1 워터 펌프; 를 더 포함할 수 있다.

상기 제1, 2 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수는 상기 제1, 2 저온 라디에이터가 각각 배치된 상기 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환할 수 있다.

상기 제1 저온 라디에이터, 상기 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 구현될 수 있다.

상기 냉각 장치는, 상기 제1 저온 라디에이터, 상기 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환을 구현하도록 상기 제1 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 인터 쿨러에 공급하는 워터 펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 저온 라디에이터, 상기 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수는, 상기 외기 흡기구에 배치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 고온 라디에이터를 경유하고, 상기 외기 흡기구를 통과하는 공기 및 엔진을 냉각시키는 냉각수와 열교환할 수 있다.

상기 인터 쿨러는 적어도 2개의 인터 쿨러를 포함하고, 상기 제1 저온 라디에이터, 상기 적어도 2개의 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 구현될 수 있다.

상기 냉각 장치는, 상기 제1 저온 라디에이터, 상기 적어도 2개의 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 제1 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 적어도 2개의 인터 쿨러 중 하나에 공급하는 워터 펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 저온 라디에이터, 상기 적어도 2개의 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수는, 상기 외기 흡기구에 배치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 고온 라디에이터를 경유하고, 상기 외기 흡기구를 통과하는 공기 및 엔진을 냉각시키는 냉각수와 열교환할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차의 냉각 장치는, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 저온 라디에이터; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 엔진 오일이 경유하면서 냉각되도록 기능하는 오일 쿨러; 압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기; 및 상기 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러; 를 포함할 수 있다.

상기 저온 라디에이터 및 상기 인터 쿨러를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 구현될 수 있다.

상기 냉각 장치는, 상기 저온 라디에이터 및 상기 인터 쿨러를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 인터 쿨러에 공급하는 워터 펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수는 상기 저온 라디에이터가 배치된 상기 하나의 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환하고, 상기 오일 쿨러를 경유하는 오일은 상기 오일 쿨러가 배치된 상기 다른 하나의 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 덕트의 형상이 공기의 유동에 대한 저항을 최소화하도록 형성됨으로써, 에어 덕트를 통과하는 공기에 의한 냉각 성능이 향상될 수 있다.

또한, 에어 덕트를 통과한 공기가 휠의 전방에서 에어 커튼을 형성하는 성능이 향상되도록 덕트 출구가 형성됨으로써, 공력 성능이 개선될 수 있다.

나아가, 에어 덕트에 오일 쿨러 혹은 라디에이터가 배치됨에 따라 다양한 구성을 구현할 수 있다.

더 나아가, 인터 쿨러의 배치 및 냉각수의 순환에 따라 엔진의 고부하 시에 냉각 성능이 향상되고 궁극적으로 연비가 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 기본적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.
도 5은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 기본적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치(1)는 외기 흡입구(22) 및 에어 덕트(10, 11)을 포함한다.

상기 외기 흡입구(22)는 라디에이터 그릴(도시하지 않음) 등과 같이, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 공기의 통로이다.

상기 외기 흡입구(22)를 통과하는 공기는 인터 쿨러(30), 콘덴서(26), 및 고온 라디에이터(28)를 냉각시키고, 엔진룸으로 유입된다. 즉, 상기 인터 쿨러(30), 상기 콘덴서(26), 및 상기 고온 라디에이터(28)는 상기 외기 흡입구(22) 상에 배치된다. 여기서, 상기 인터 쿨러(30)는 과급기(42, 44)가 흡입한 공기를 냉각시키는 장치이고, 상기 콘덴서(26)는 전기용량을 확보하기 위한 장치이며, 상기 고온 라디에이터(28)는 엔진(E)을 경유한 고온의 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하는 장치이다. 또한, 상기 과급기(42, 44)는 엔진(E)의 출력을 높이기 위하여 배기가스나 외부공기를 흡입하여 터빈을 돌리고, 고온의 압축공기를 엔진(E)의 실린더에 공급하는 장치이다. 나아가, 상기 인터 쿨러(30)가 상기 과급기(42, 44)에 의해 압축된 고온의 공기를 냉각함으로써, 공기의 밀도가 높아지고 실린더의 흡입효율이 향상되며 엔진의 연소효율 및 연비가 개선됨과 동시에 이산화탄소 배출량이 감소된다.

이러한 자동차에 장착되는 인터 쿨러(30), 콘덴서(26), 고온 라디에이터(28), 및 과급기(42, 44)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 에어 덕트(10, 11)는 상기 외기 흡입구(22)의 양측에 형성된다. 즉, 상기 냉각 장치(1)는 적어도 2개의 에어 덕트(10, 11)를 포함한다. 도 1에는 2개의 에어 덕트(10, 11)가 도시되었다. 여기서, 상기 2개의 에어 덕트(10, 11) 중 하나를 제1 에어 덕트(10)라 칭하고, 다른 하나를 제2 에어 덕트(11)라 칭하기로 한다.

상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)는 전방 덕트(12), 후방 덕트(14), 및 덕트 출구(16)를 포함한다.

상기 전방 덕트(12)는 차량 전방의 외기를 받아들이도록 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)에서 상대적으로 전방에 형성된 부분이다. 또한, 상기 전방 덕트(12)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 전방 덕트(12)의 연장선과 상기 제2 에어 덕트(11)의 전방 덕트(12)의 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 차량의 전방으로 갈수록 내측으로 구부러진 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 전방 덕트(12)가 유선형을 형성함으로써, 공기의 저항이 최소화된다. 따라서, 상기 전방 덕트(12)는 상기 외기 흡입구(22)의 양측에서 차량 전방의 외기를 용이하게 받아들일 수 있다. 즉, 상기 전방 덕트(12)를 통과하는 공기의 공력 성능이 향상된다.

상기 후방 덕트(14)는 상기 전방 덕트(12)를 경유한 공기가 통과하도록 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)에서 상대적으로 후방에 형성된 부분이다. 또한, 상기 후방 덕트(14)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 후방 덕트(14)의 연장선과 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방 덕트(14)의 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 차량의 후방으로 갈수록 외측으로 구부러진 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 차량의 외측으로 구부러진 후방 덕트(14)는 휠(W)을 향한다. 즉, 상기 후방 덕트(14)는 공기의 저항을 최소화하면서 휠(W)을 향하여 공기의 흐름을 유도한다. 여기서, 상기 휠(W)이 프론트 휠(front wheel)임은 물론이다.

상기 덕트 출구(16)는 상기 후방 덕트(14)를 경유한 공기가 통과하도록 형성된다. 또한, 상기 덕트 출구(16)는 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)로부터 공기가 유출되는 출구이다. 나아가, 상기 덕트 출구(16)에는 공기의 흐름이 휠(W)을 향하여 유도되도록 가이드 플레이트(18)가 구비된다.

상기 가이드 플레이트(18)는 상기 덕트 출구(16)를 통하여 유출되는 공기의 유동 방향을 가이드 하는 판이다. 한편, 상기 덕트 출구(16)는 휠 하우스(24)와 일체로 형성된다. 즉, 상기 가이드 플레이트(18)는 상기 휠 하우스(24)에 장착된다. 여기서, 상기 휠 하우스(24)는 차체의 일부분으로서, 휠(W)을 덮고 있는 하우징이다.

상기 가이드 플레이트(18)는 상기 덕트 출구(16)를 통하여 유출되는 공기가 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성하도록 공기의 유동 방향을 가이드한다. 또한, 상기 가이드 플레이트(18)는 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성한 공기가 휠(W)의 측면에서 설정각도(a)로 분사되도록 구비될 수 있다. 나아가, 상기 설정각도(a)는 당업자에 의해 에어 커튼의 효과가 극대화되는 각도로 설정될 수 있다.

도 1에는 휠(W)의 측면에서 공기가 분사되는 상기 설정각도(a)를 가시적으로 나타내기 위해 차체의 측 방향 보조선(L1) 및 차체의 길이방향 보조선(L2)가 도시되었다. 다시 말해, 도 1에는 상기 차체의 측 방향 보조선(L1)과 상기 차체의 길이방향 보조선(L2)은 직교하며, 휠(W)의 측면에서 공기가 분사되는 방향과 상기 차체의 길이방향 보조선(L2)은 상기 설정각도(a)의 끼인각을 갖는 것이 도시되었다.

상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)의 내부에는 저온 라디에이터(20, 21) 또는 오일 쿨러(60)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 저온 라디에이터(20, 21) 또는 상기 오일 쿨러(60)는 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)를 통과하는 공기를 사용하여 냉각을 수행한다. 여기서, 저온 라디에이터(20, 21)는 상기 고온 라디에이터(28)와는 별도로 저온의 냉각수에 잔존하는 열을 공기 중으로 방출하는 장치이다. 또한, 상기 오일 쿨러(60)는 엔진 오일을 적정한 온도로 유지시키기 위해 냉각시키는 장치이다. 이러한 저온 라디에이터(20, 21) 및 오일 쿨러(60)는 당업자에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 인터 쿨러(30)는 냉각 방식에 따라 수랭식 또는 공랭식이 있다. 상기된 바와 같이, 상기 인터 쿨러(30)는 공랭식이다.

이러한 공랭식 인터 쿨러(30)가 엔진(E)의 전방에 배치되는 경우, 외기에 의해 가장 먼저 냉각될 수 있다. 따라서, 엔진(E)의 냉각 및 인터 쿨러(30)의 반응성이 크게 요구되지 않는 엔진(E)의 저속 저부하 시에 상기 인터 쿨러(30)의 냉각 효율이 향상될 수 있다. 하지만, 엔진(E)의 고부하 시에는 상기 인터 쿨러(30)의 간섭에 의해 외기의 흐름이 방해를 받음에 따라 엔진의 냉각 성능이 저하될 수 있다. 특히, 엔진(E)의 고속 고부하 시에는 인터 쿨러(30)를 엔진(E) 및 과급기(42, 44)에 연결하는 배관의 길이가 길기 때문에 상기 인터 쿨러(30)의 응답성이 저하될 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조로 엔진(E)의 전방에 배치된 공랭식 인터 쿨러(30)를 삭제하고, 수랭식 인터 쿨러(32, 34)가 구비된 본 발명의 실시예들에 따른 냉각 장치(2, 3, 4, 5)을 자세히 설명하기로 한다.

또한, 상기 수랭식 인터 쿨러(32, 34)가 구비된 본 발명의 실시예들에 따른 냉각 장치(2, 3, 4, 5)에 대한 설명에서는 도 1을 참조로 설명한 상기 냉각 장치(1)와 동일한 구성요소의 반복적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 2 내지 도 5에는 차체의 내부로 유입되는 외기의 흐름이 점선의 화살표로 도시되었고, 냉각수의 흐름이 1점 쇄선의 화살표로 도시되었으며, 상기 과급기(42, 44)를 경유하는 압축공기의 흐름이 실선의 화살표로 도시되었다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(2)는 제1 저온 라디에이터(20), 제2 저온 라디에이터(21), 제1 인터 쿨러(32), 제2 인터 쿨러(34), 제1 과급기(42), 제2 과급기(44), 제1 워터 펌프(52), 및 제2 워터 펌프(54)를 포함한다.

상기 제1 에어 덕트(10) 및 상기 제2 에어 덕트(11)의 내부에는 각각 저온 라디에이터(20, 21)가 배치되고, 상기 제1 에어 덕트(10) 및 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방에는 각각 수랭식 인터 쿨러(32, 34), 과급기(42, 44) 및 워터 펌프(52, 54)가 배치된다.

상기 제1 저온 라디에이터(20)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 내부에 배치된 저온 라디에이터(20)이다.

상기 제2 저온 라디에이터(21)는 상기 제2 에어 덕트(11)의 내부에 배치된 저온 라디에이터(21)이다.

상기 제1 인터 쿨러(32)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 후방에 배치된 수랭식 인터 쿨러(32)이다.

상기 제2 인터 쿨러(34)는 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방에 배치된 수랭식 인터 쿨러(34)이다.

상기 제1 과급기(42)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 후방에 배치된 과급기(42)이다.

상기 제2 과급기(44)는 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방에 배치된 과급기(44)이다.

상기 제1 워터 펌프(52)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 후방에 배치된 워터 펌프(52)이다.

상기 제2 워터 펌프(54)는 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방에 배치된 워터 펌프(54)이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(2)에서는 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수의 순환과는 별도로 냉각수가 상기 제1 저온 라디에이터(20) 및 상기 제1 인터 쿨러(32)를 경유하며 반복적으로 순환한다. 또한, 상기 제1 저온 라디에이터(20) 및 상기 제1 인터 쿨러(32)를 경유하는 냉각수의 순환과는 별도로 냉각수가 제2 저온 라디에이터(21) 및 상기 제2 인터 쿨러(34)를 경유하며 반복적으로 순환한다.

상기 제1 워터 펌프(52)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 제1 인터 쿨러(32)의 사이에 배치된다. 또한, 상기 제1 워터 펌프(52)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 제1 인터 쿨러(32)에 공급하고, 상기 제1 저온 라디에이터(20) 및 상기 제1 인터 쿨러(32)를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현한다.

이러한 냉각수의 순환에서 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 경유하는 냉각수는 상기 제1 에어 덕트(10)를 통과하는 공기와 열교환하고, 상기 제1 에어 덕트(10)를 통과하는 공기와의 열교환에 의해 냉각된 냉각수가 상기 제1 인터 쿨러(32)에 공급된다.

한편, 상기 제1 과급기(42)에서 발생된 고온의 압축공기는 상기 제1 인터 쿨러(32)를 경유하여 엔진(E)에 공급된다. 따라서, 상기 제1 과급기(42)에서 발생된 고온의 압축공기는 상기 제1 인터 쿨러(32)에 공급된 냉각수와 열교환하고, 상기 제1 인터 쿨러(32)에 공급된 냉각수와의 열교환에 의해 냉각된 압축공기가 엔진(E)에 공급된다. 나아가, 상기 제1 과급기(42)에서 발생된 고온의 압축공기와의 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각수는 다시 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 경유하면서 냉각된다.

상기 제2 워터 펌프(54)는 상기 제2 저온 라디에이터(21)와 상기 제2 인터 쿨러(34)의 사이에 배치된다. 또한, 상기 제2 워터 펌프(54)는 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 제2 인터 쿨러(34)에 공급하고, 상기 제2 저온 라디에이터(21) 및 상기 제2 인터 쿨러(34)를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현한다.

이러한 냉각수의 순환에서 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 경유하는 냉각수는 상기 제2 에어 덕트(11)를 통과하는 공기와 열교환하고, 상기 제2 에어 덕트(11)를 통과하는 공기와의 열교환에 의해 냉각된 냉각수가 상기 제2 인터 쿨러(34)에 공급된다.

한편, 상기 제2 과급기(44)에서 발생된 고온의 압축공기는 상기 제2 인터 쿨러(34)를 경유하여 엔진(E)에 공급된다. 따라서, 상기 제2 과급기(44)에서 발생된 고온의 압축공기는 상기 제2 인터 쿨러(34)에 공급된 냉각수와 열교환하고, 상기 제2 인터 쿨러(34)에 공급된 냉각수와의 열교환에 의해 냉각된 압축공기가 엔진(E)에 공급된다. 나아가, 상기 제2 과급기(44)에서 발생된 고온의 압축공기와의 열교환에 의해 온도가 상승된 냉각수는 다시 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 경유하면서 냉각된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이고, 도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(3) 및 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치(4)에 대한 설명에서는 도 2을 참조로 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(2)와 동일한 구성요소의 반복적인 설명은 생략하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(3)에서는 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수의 순환과는 별도로 냉각수가 상기 제1 저온 라디에이터(20), 상기 제1 인터 쿨러(32), 상기 제2 인터 쿨러(34), 및 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 순차적으로 경유하며 반복적으로 순환한다. 이러한 냉각수의 순환은 하나의 워터 펌프(52, 54)에 의해 구현될 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(3)에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(2)와 비교하여 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수와 별도로 순환하는 냉각수의 순환이 달라지며, 상기 제1 워터 펌프(52)와 상기 제2 워터 펌프(54) 중 하나가 생략될 수 있다.

도 3에는 상기 제2 워터 펌프(54)가 생략되고, 상기 제1 워터 펌프(52)가 구비된 것이 도시되었으나 이에 한정되지 않는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치(4)에서는 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수의 순환과는 별도로 냉각수가 상기 제1 저온 라디에이터(20), 상기 제1 인터 쿨러(32), 및 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 순차적으로 경유하며 반복적으로 순환한다.

이러한 냉각수의 순환을 구현하는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치(4)에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(3)와 동일하게 하나의 워터 펌프(52, 54)만이 요구된다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치(4)에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(3)와 비교하여 상기 제1 인터 쿨러(32)와 상기 제2 인터 쿨러(34) 중 하나가 생략된다. 나아가, 하나의 인터 쿨러(32, 34)가 생략됨에 따라 상기 제1 과급기(42)와 상기 제2 과급기(44) 중 하나가 생략된다.

도 4에는 상기 제2 인터 쿨러(34) 및 제2 과급기(44)가 생략되고, 상기 제1 인터 쿨러(32) 및 상기 제1 과급기(42)가 구비된 것이 도시되었으나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(3)와 같이 2개의 인터 쿨러(32, 34)가 구비되면, 상기 제1 인터 쿨러(32)를 경유한 냉각수는 어느 정도 고온이 되고, 상기 제2 인터 쿨러(34)에서 압축공기와 열교환하는 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치(4)와 같이 상기 제1 인터 쿨러(32) 및 상기 제1 과급기(42)만을 구비하는 것이 효율적일 수 있다. 다만, 상기 제1 인터 쿨러(32) 및 상기 제1 과급기(42)만을 구비하는 경우, 상기 제1 인터 쿨러(32) 및 상기 제1 과급기(42)의 용량이 증대되고 및 성능이 향상되는 것이 요구될 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치(3) 및 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치(4)에서 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수와 별도로 순환하는 냉각수는 상기 제2 저온 라디에이터(21)와 상기 제1 저온 라디에이터(20)의 사이에서 상기 고온 라디에이터(28)를 경유할 수 있다. 이 경우, 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수는 상기 고온 라디에이터(28)를 경유하면서 상기 제2 저온 라디에이터(21)로부터 상기 고온 라디에이터(28)를 경유하여 상기 제1 저온 라디에이터(20)로 전달되는 냉각수와 열교환한다. 따라서, 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수의 냉각효율이 향상될 수 있다. 나아가, 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수 및 엔진(E)을 냉각시키는 냉각수와 별도로 순환하는 냉각수는 모두 상기 고온 라디에이터(28)를 경유하면서 상기 외기 흡입구(22)를 통과하는 공기에 의해 냉각된다.

도 5은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.

도 5에 된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 장치(5)는 오일 쿨러(60)를 포함한다.

상기 오일 쿨러(60)는 상기 제1 에어 덕트(10)와 상기 제2 에어 덕트(10) 중 하나의 내부에 배치된다. 또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 장치(5)에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치(2)와 비교하여 상기 제1 저온 라디에이터(20), 상기 제1 인터 쿨러(32), 상기 제1 과급기(42), 및 상기 제1 워터 펌프(52)가 생략되거나 상기 제2 저온 라디에이터(21), 상기 제2 인터 쿨러(34), 상기 제2 과급기(44), 및 상기 제2 워터 펌프(54)가 생략된다.

도 5에는 상기 오일 쿨러(60)가 상기 제2 에어 덕트(10)의 내부에 배치됨에 따라 상기 제2 저온 라디에이터(21), 상기 제2 인터 쿨러(34), 상기 제2 과급기(44), 및 상기 제2 워터 펌프(54)가 생략된 것이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치(4)와 마찬가지로 상기 제1 인터 쿨러(32) 및 상기 제1 과급기(42)만이 구비된 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 장치(5)에서는 상기 제1 인터 쿨러(32) 및 상기 제1 과급기(42)의 용량이 증대되고 및 성능이 향상되는 것이 요구될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 덕트(10, 11)의 형상이 공기의 유동에 대한 저항을 최소화하도록 형성됨으로써, 에어 덕트(10, 11)를 통과하는 공기에 의한 냉각 성능이 향상될 수 있다. 또한, 에어 덕트(10, 11)를 통과한 공기가 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성하는 성능이 향상되도록 덕트 출구(16)가 형성됨으로써, 공력 성능이 개선될 수 있다. 나아가, 에어 덕트(10, 11)에 오일 쿨러(60) 혹은 라디에이터(20)가 배치됨에 따라 다양한 구성을 구현할 수 있다. 더 나아가, 인터 쿨러(30, 32, 34)의 배치 및 냉각수의 순환에 따라 엔진(E)의 고부하 시에 냉각 성능이 향상되고 궁극적으로 연비가 개선될 수 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.

1, 2, 3, 4, 5: 냉각 장치
10: 제1 에어 덕트 11: 제2 에어 덕트
12: 전방 덕트 14: 후방 덕트
16: 덕트 출구 18: 가이드 플레이트
20: 제1 저온 라디에이터 21: 제2 저온 라디에이터
22: 외기 흡입구 24: 휠 하우스
26: 콘덴서 28: 고온 라디에이터
30: 인터 쿨러
32: 제1 인터 쿨러 34: 제2 인터 쿨러
42: 제1 과급기 44: 제2 과급기
52: 제1 워터 펌프 54: 제2 워터 펌프
60: 오일 쿨러

Claims

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차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트;
상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제1 저온 라디에이터;
상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제2 저온 라디에이터;
압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기; 및
상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러;
를 포함하되,
상기 인터 쿨러는 제1 인터 쿨러 및 제2 인터 쿨러를 포함하고,
상기 제1 저온 라디에이터 및 상기 제1 인터 쿨러를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환과, 상기 제2 저온 라디에이터 및 상기 제2 인터 쿨러를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 서로 독립적으로 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
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제7항에 있어서,
상기 제1 저온 라디에이터 및 상기 제1 인터 쿨러를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 제1 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 제1 인터 쿨러에 공급하는 제1 워터 펌프; 및
상기 제2 저온 라디에이터 및 상기 제2 인터 쿨러를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 제2 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 제2 인터 쿨러에 공급하는 제2 워터 펌프;
를 더 포함하는 자동차의 냉각 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1, 2 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수는 상기 제1, 2 저온 라디에이터가 각각 배치된 상기 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 저온 라디에이터, 상기 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 저온 라디에이터, 상기 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환을 구현하도록 상기 제1 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 인터 쿨러에 공급하는 워터 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 저온 라디에이터, 상기 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수는,
상기 외기 흡기구에 배치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 고온 라디에이터를 경유하고, 상기 외기 흡기구를 통과하는 공기 및 엔진을 냉각시키는 냉각수와 열교환하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제11항에 있어서,
상기 인터 쿨러는 적어도 2개의 인터 쿨러를 포함하고,
상기 제1 저온 라디에이터, 상기 적어도 2개의 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 저온 라디에이터, 상기 적어도 2개의 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 제1 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 적어도 2개의 인터 쿨러 중 하나에 공급하는 워터 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 저온 라디에이터, 상기 적어도 2개의 인터 쿨러, 및 상기 제2 저온 라디에이터를 순차적으로 경유하는 냉각수는,
상기 외기 흡기구에 배치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 고온 라디에이터를 경유하고, 상기 외기 흡기구를 통과하는 공기 및 엔진을 냉각시키는 냉각수와 열교환하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트;
상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 저온 라디에이터;
상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 엔진 오일이 경유하면서 냉각되도록 기능하는 오일 쿨러;
압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기; 및
상기 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러;
를 포함하는 자동차의 냉각 장치.
제17항에 있어서,
상기 저온 라디에이터 및 상기 인터 쿨러를 경유하는 냉각수의 반복적인 순환이 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제18항에 있어서,
상기 저온 라디에이터 및 상기 인터 쿨러를 경유하는 반복적인 냉각수의 순환을 구현하도록 상기 저온 라디에이터를 경유한 냉각수를 펌핑하여 상기 인터 쿨러에 공급하는 워터 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제17항에 있어서,
상기 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수는 상기 저온 라디에이터가 배치된 상기 하나의 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환하고,
상기 오일 쿨러를 경유하는 오일은 상기 오일 쿨러가 배치된 상기 다른 하나의 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.