KR101550628B1 - 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템 - Google Patents

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이효조
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템은, 일측으로 공급되는 냉각수를 적어도 2개의 열교환기로 순환시키는 멀티유량제어밸브, 상기 열교환기로 공급되는 공급라인에 각각 연결되고, 이를 통해서 전달되는 압력에 따라서 작동되어 압력을 해소하거나 넘치는 냉각수를 배출하는 배출구를 갖는 압력캡, 상기 압력캡의 일측에 설치되고, 냉각수가 담기는 공간이 형성되는 리저버탱크, 및 상기 배출구와 상기 리저버탱크를 연결하여, 상기 압력캡에서 해소되는 압력이나 넘치는 냉각수를 상기 리저버탱크로 전달하는 연결라인을 포함할 수 있다.

Description

멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템{ENGINE SYSTEM HAVING MULTI FLOW RATE CONTROL VALVE}
본 발명은 엔진과 라디에이터, 히터코어, 및 이지알쿨러를 지나는 냉각수를 각각 제어하여 냉각효율을 향상시키고, 연료소모를 줄일 수 있는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템에 관한 것이다.
엔진은 연료의 연소에 의해서 회전력을 발생시키고, 나머지는 열에너지로 배출된다. 특히, 냉각수는 엔진, 히터, 및 라디에이터를 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 외부로 방출한다.
엔진의 냉각수 온도가 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나는 경향이 있고, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어지고, 배기가스의 품질이 저하될 수 있다. 아울러, 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어져서 승객 및 운전자가 추울 수 있다.
엔진의 냉각수 온도가 과도하면, 노킹이 발생하고, 이를 억제하기 위해서 점화시기를 조절하여 성능이 저하될 수 있다. 또한, 윤활유의 온도가 과도하면 윤활작용이 저하될 수 있다.
따라서, 엔진의 특정부위는 냉각수의 온도를 높게 유지하고, 다른 부위는 낮게 유지하는 등 하나의 밸브를 통해서 여러 개의 냉각요소를 제어하는 하나의 통합 유량 제어밸브가 적용되고 있다.
특히, 라디에이터의 상단에 압력캡이 배치되고, 이러한 압력캡이 냉각시스템의 냉각수 압력을 제어하고, 이를 통해서 냉각수가 충진되고 있다. 그러나, 하나의 통합유량제어밸브가 히터코어, 이지알쿨러, 및 라디에이터로 공급되는 냉각수를 각각 제어하는 구조를 가지고 있어서, 냉각수의 압력을 신속하게 제어하는 것이 힘들고, 냉각수를 신속하게 충진하는 것이 어렵다.
본 발명의 목적은 하나의 멀티 유량 제어밸브를 통해서 냉/난방을 위한 열교환기로 공급되는 냉각수를 제어할 때, 전체적인 냉각라인의 압력을 신속하게 제어할 수 있고, 냉각수를 신속하고 용이하게 충진할 수 있는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템은, 일측으로 공급되는 냉각수를 적어도 2개의 열교환기로 순환시키는 멀티유량제어밸브, 상기 열교환기로 공급되는 공급라인에 각각 연결되고, 이를 통해서 전달되는 압력에 따라서 작동되어 압력을 해소하거나 넘치는 냉각수를 배출하는 배출구를 갖는 압력캡, 상기 압력캡의 일측에 설치되고, 냉각수가 담기는 공간이 형성되는 리저버탱크, 및 상기 배출구와 상기 리저버탱크를 연결하여, 상기 압력캡에서 해소되는 압력이나 넘치는 냉각수를 상기 리저버탱크로 전달하는 연결라인을 포함할 수 있다.
상기 열교환기는, 외부공기와 열을 교환하여 실내공기를 뎁히는 히터코어, 배기라인에서 흡기라인으로 배기가스를 재순환시키는 이지알쿨러, 또는 외부공기와 열을 교환하여 냉각수를 냉각시키는 라디에이터를 포함할 수 있다.
상기 멀티유량제어밸브는, 내부에 장착공간이 형성되는 밸브하우징, 상기 장착공간에 회전가능하게 배치되고, 중심부에 길이방향으로 공간이 형성되고, 상기 공간에서 외측으로 연결되는 냉각수통로가 형성되는 원통형밸브, 및 상기 냉각수통로가 상기 공급라인과 연결되도록 상기 원통형밸브를 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 공급라인의 선단부가 삽입되는 파이프형태로, 그 단부면은 상기 원통형밸브의 외주면에 슬라이딩되도록 밀착되어, 실링구조를 형성하는 실링부재, 및 상기 실링부재를 상기 원통형밸브의 외주면 측으로 탄성지지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
엔진을 순환한 냉각수가 상기 멀티유량제어밸브로 공급되고, 상기 멀티유량제어밸브의 작동상태에 따라서 냉각수가 상기 히터코어, 상기 이지알쿨러, 또는 상기 라디에이터로 순환될 수 있다.
상기 압력캡은, 하부가 상기 공급라인과 연결되는 캡하우징, 상기 캡하우징의 내부에 배치되어, 상기 공급라인의 압력에 따라서 움직이도록 배치되는 피스톤, 상기 피스톤을 탄성지지하는 압력스프링, 상기 피스톤에 배치되어 상기 공급라인의 압력에 따라서 작동되는 압력밸브, 상기 피스톤 또는 상기 압력밸브에서 해소되는 압력 또는 냉각수를 배출하는 배출구, 및 상기 캡하우징의 상부에 형성된 배출구에 체결되고, 상기 압력스프링을 지지하는 캡을 포함할 수 있다.
상기 공급라인은, 냉각수를 전달하도록 상기 멀티유량제어밸브와 상기 히터코어를 연결하는 제1공급라인, 냉각수를 전달하도록 상기 멀티유량제어밸브와 상기 이지알쿨러를 연결하는 제2공급라인, 및 냉각수를 전달하도록 상기 멀티유량제어밸브와 상기 라디에이터를 연결하는 제3공급라인을 포함할 수 있다.
상기 리저버탱크의 일측은 외부로 개방되고, 냉각수를 일부 저장하는 저장공간을 포함할 수 있다.
상기 압력캡은 냉각수라인의 압력을 대기압보다 높은 설정수치 이하로 유지하도록 설정될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 압력캡이 히터코어, 상기 라디에이터, 및 이지알쿨러로 냉각수가 공급되는 냉각수라인들과 각각 연결됨으로써 냉각수의 보충이 신속하게 이뤄지고, 냉각수에 포함되는 기포가 외부로 신속하게 배출될 수 있다.
또한, 멀티유량제어밸브 주위의 온도나 압력상태에서 따라서 압력캡이 압력을 리저버탱크로 해소하기 때문에, 멀티유량제어밸브의 파손을 미연에 방지하고, 전체적인 냉각수의 압력과 온도를 보다 신속하고 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템의 전체적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 유량 제어밸브의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압력캡의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명과 관련된 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템의 전체적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 엔진시스템은 실린더블록(150), 실린더헤드(155), 멀티유량제어밸브(110), 이지알쿨러(130), 오일쿨러(140), 냉각수펌프(160), 히터코어(100), 라디에이터(120), 압력캡(170), 및 리저버탱크(175)를 포함한다.
상기 냉각수펌프(160)가 펌핑하는 냉각수는 상기 실린더블록(150) 및 상기 실린더헤드(155)를 지나고, 상기 멀티유량제어밸브(110)로 공급된다. 상기 멀티유량제어밸브(110)는 상기 히터코어(100), 상기 이지알쿨러(130), 및 상기 라디에이터(120)로 공급되는 냉각수를 각각 제어한다.
상기 히터코어(100), 상기 이지알쿨러(130), 또는 상기 라디에이터(120)를 지나는 냉각수는 다시 상기 냉각수펌프(160)로 흡입되어 엔진시스템을 순환한다.
상기 라디에이터(120)의 일측에는 압력캡(170)이 배치되고, 상기 압력캡(170)은 냉각수를 주입하는 마개기능과 상기 라디에이터(120)를 지나는 냉각수의 압력을 상기 리저버탱크(175)로 해소하는 기능을 수행한다.
상기 리저버탱크(175)에는 설정양의 냉각수가 담기고, 상기 압력캡(170)을 통해서 상기 라디에이터(120)에서 공급되는 냉각수를 저장되거나, 상기 압력캡(170)을 통해서 상기 라디에이터(120) 안으로 냉각수를 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 엔진시스템은 냉각수펌프(160), 실린더블록(150), 실린더헤드(155), 멀티유량제어밸브(110), 히터코어(100), 이지알쿨러(130), 라디에이터(120), 압력캡(170), 및 리저버탱크(175)를 포함하고, 제1분기라인(200), 제2분기라인(210), 제3분기라인(220), 및 연결라인(230)을 포함한다.
상기 제1분기라인(200)은 상기 멀티유량제어밸브(110)에서 상기 히터코어(100)로 연결되는 제1공급라인(330)에서 분기되고, 상기 제2분기라인(210)은 상기 멀티유량제어밸브(110)에서 상기 이지알쿨러(130)로 연결되는 제1공급라인(330)에서 분기되며, 상기 제3분기라인(220)은 상기 멀티유량제어밸브(110)에서 상기 라디에이터(120)로 연결되는 제3공급라인(340)에서 분기된다.
상기 제1분기라인(200), 상기 제2분기라인(210), 및 상기 제3분기라인(220)이 하나의 라인으로 합류되어 상기 압력캡(170)과 연결된다. 상기 압력캡(170)의 일측은 상기 연결라인(230)을 통해서 상기 리저버탱크(175)와 연결된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 압력캡(170)이 상기 제1분기라인(200), 상기 제2분기라인(210), 및 상기 제3분기라인(220)을 통해서 상기 히터코어(100), 상기 라디에이터(120), 및 상기 이지알쿨러(130)로 냉각수가 공급되는 냉각수라인들과 각각 연결됨으로써 냉각수의 보충이 신속하게 이뤄지고, 냉각수에 포함되는 기포가 외부로 신속하게 배출될 수 있다.
상기 멀티유량제어밸브(110) 주위의 온도나 압력상태에서 따라서 상기 압력캡(170)이 압력을 상기 리저버탱크(175)로 해소하기 때문에, 상기 멀티유량제어밸브(110)의 파손을 미연에 방지하고, 전체적인 냉각수의 압력과 온도를 보다 신속하고 정밀하게 제어할 수 있다.
일반적으로, 상기 압력캡(170)이 라디에이터에 배치되는 경우에, 상기 라디에이터(120)의 압력은 비교적 신속하게 제어되지만, 전체적인 냉각시스템의 압력은 효율적으로 제어되지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 유량 제어밸브의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 멀티유량제어밸브(110)는 모터하우징(300), 출력기어(305), 피동기어(310), 회전축(315), 밸브하우징(302), 원통형밸브(320), 실링부재(324), 및 탄성부재(326)를 포함하고, 냉각수입구(325), 제3공급라인(340), 제1공급라인(330), 및 제2공급라인(335)과 각각 연결된다.
상기 냉각수입구(325)를 통해서 상기 실린더헤드(155)에서 공급된 냉각수는 상기 원통형밸브(320)의 중심부로 흐른다. 그리고, 상기 원통형밸브(320)에는 중심부에서 외부로 통하는 냉각수통로(321)가 각각 형성된다. 상기 냉각수통로(321)와 대응하여 상기 밸브하우징(302)에는 상기 제3공급라인(340), 상기 제1공급라인(330), 및 상기 제2공급라인(335)이 각각 배치된다.
상기 모터하우징(300) 내부에 배치되는 모터에 의해서 상기 출력기어(305)가 회전하면, 상기 피동기어(310)가 회전하고, 상기 피동기어(310)와 연결된 상기 회전축(315)이 회전하면, 상기 원통형밸브(320)가 회전하는 구조를 갖는다.
상기 원통형밸브(320)의 회전에 따라서 상기 냉각수통로(321)가 상기 제3공급라인(340), 상기 제1공급라인(330), 또는 상기 제2공급라인(335)과 대응되면, 냉각수가 상기 라디에이터(120), 상기 히터코어(100), 또는 상기 이지알쿨러(130)로 선택적으로 공급된다.
상기 원통형밸브(320)의 외주면과 상기 공급라인들 사이에는 실링부재(324)와 탄성부재(326)가 배치된다. 상기 실링부재(324)는 짧은 파이프 형태로, 상기 공급라인의 단부가 삽입되는 구조를 가지고 있으며, 상기 실링부재(324)의 선단면은 상기 원통형밸브(320)의 외주면에 밀착되며, 상기 탄성부재(326)는 상기 실링부재(324)를 상기 원통형밸브 측으로 탄성적으로 지지하여, 상기 실링부재(324)가 상기 원통형밸브(320)와 실링구조를 형성하도록 한다.
또한, 상기 압력캡(170)은 상기 연결라인(230)을 통해서 상기 리저버탱크(175)와 연결되어 상기 압력캡(170)으로 넘치는 냉각수를 상기 리저버탱크(175)로 회수하고, 부족한 냉각수를 상기 리저버탱크(175)에서 냉각시스템으로 보충한다.
상기 압력캡(170)이 상기 라디에이터(120)로 연결되는 공급라인과, 상기 히터코어(100)로 연결되는 공급라인과, 상기 이지알쿨러(130)로 연결되는 공급라인에 각각 연결됨으로서 전체적인 냉각수의 압력이 신속하게 효과적으로 제어된다. 아울러, 상기 압력캡(170)을 통해서 냉각수를 주입할 때, 냉각수가 보다 신속하고 효과적으로 충전된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압력캡의 단면도이다.
상기 압력캡(170)은 캡(400), 압력스프링(410), 캡하우징(422), 피스톤(424), 압력밸브(420), 및 배출구(430)를 포함한다. 상기 캡하우징(422)의 하부는 상기 멀티유량제어밸브(110) 측에 연결되고, 측면은 상기 리저버탱크(175)와 연결되는 배출구(430)가 형성된다.
상기 캡하우징(422)의 내부에 피스톤(424)이 배치되고, 상기 피스톤(424)의 가운데에는 압력을 해소하거나 냉각수가 통과하는 압력밸브(420)가 배치된다.
상기 캡(400)이 상기 캡하우징(422)에 체결된 상태에서, 상기 압력스프링(410)은 상기 피스톤(424)을 하부로 지지하여, 냉각수가 상기 배출구(430)로 배출되는 것을 방지하고, 냉각수의 압력이 높아지는 경우 상기 피스톤(424)이 상승하고, 상기 압력스프링(410)이 압축되는 구조를 갖는다. 아울러, 상기 멀티유량제어밸브(110) 측에서 냉각수가 부족할 경우에는 상기 배출구(430)와 상기 압력밸브(420)를 통해서 냉각수가 공급될 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.
100: 히터코어 110: 멀티유량제어밸브
120: 라디에이터 130: 이지알쿨러
140: 오일쿨러 150: 실린더블록
155: 실린더헤드 160: 냉각수펌프
170: 압력캡 175: 리저버탱크
200: 제1분기라인 210: 제2분기라인
220: 제3분기라인 230: 연결라인
300: 모터하우징 302: 밸브하우징
305: 출력기어 310: 피동기어
315: 회전축 320: 밸브
321: 출구 324: 실링부재
325: 냉각수입구 326: 탄성부재
330: 제1공급라인 335: 제2공급라인
340: 제3공급라인 400: 캡
410: 압력스프링 420: 압력밸브
422: 캡하우징 424: 피스톤
430: 배출구

Claims (9)

  1. 일측으로 공급되는 냉각수를 적어도 2개의 열교환기로 순환시키는 멀티유량제어밸브;
    상기 열교환기로 공급되는 공급라인에 각각 연결되고, 이를 통해서 전달되는 압력에 따라서 작동되어 압력을 해소하거나 넘치는 냉각수를 배출하는 배출구를 갖는 압력캡;
    상기 압력캡의 일측에 설치되고, 냉각수가 담기는 공간이 형성되는 리저버탱크; 및
    상기 배출구와 상기 리저버탱크를 연결하여, 상기 압력캡에서 해소되는 압력이나 넘치는 냉각수를 상기 리저버탱크로 전달하는 연결라인; 을 포함하고,
    상기 멀티유량제어밸브는,
    내부에 장착공간이 형성되는 밸브하우징;
    상기 장착공간에 회전가능하게 배치되고, 중심부에 길이방향으로 공간이 형성되고, 상기 공간에서 외측으로 연결되는 냉각수통로가 형성되는 원통형밸브; 및
    상기 냉각수통로가 상기 공급라인과 연결되도록 상기 원통형밸브를 회전시키는 구동부; 를 포함하고,
    상기 공급라인의 선단부가 삽입되는 파이프형태로, 그 단부면은 상기 원통형밸브의 외주면에 슬라이딩되도록 밀착되어, 실링구조를 형성하는 실링부재; 및
    상기 실링부재를 상기 원통형밸브의 외주면 측으로 탄성지지하는 탄성부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 열교환기는:
    외부공기와 열을 교환하여 실내공기를 뎁히는 히터코어;
    배기라인에서 흡기라인으로 배기가스를 재순환시키는 이지알쿨러; 또는
    외부공기와 열을 교환하여 냉각수를 냉각시키는 라디에이터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에서,
    엔진을 순환한 냉각수가 상기 멀티유량제어밸브로 공급되고, 상기 멀티유량제어밸브의 작동상태에 따라서 냉각수가 상기 히터코어, 상기 이지알쿨러, 또는 상기 라디에이터로 순환되는 것을 특징으로 하는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템.
  6. 제2항에서,
    상기 압력캡은,
    하부가 상기 공급라인과 연결되는 캡하우징;
    상기 캡하우징의 내부에 배치되어, 상기 공급라인의 압력에 따라서 움직이도록 배치되는 피스톤;
    상기 피스톤을 탄성지지하는 압력스프링;
    상기 피스톤에 배치되어 상기 공급라인의 압력에 따라서 작동되는 압력밸브;
    상기 피스톤 또는 상기 압력밸브에서 해소되는 압력 또는 냉각수를 배출하는 배출구; 및
    상기 캡하우징의 상부에 형성된 배출구에 체결되고, 상기 압력스프링을 지지하는 캡;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템.
  7. 제2항에서,
    상기 공급라인은,
    냉각수를 전달하도록 상기 멀티유량제어밸브와 상기 히터코어를 연결하는 제1공급라인;
    냉각수를 전달하도록 상기 멀티유량제어밸브와 상기 이지알쿨러를 연결하는 제2공급라인; 및
    냉각수를 전달하도록 상기 멀티유량제어밸브와 상기 라디에이터를 연결하는 제3공급라인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템.
  8. 제2항에서,
    상기 리저버탱크의 일측은 외부로 개방되고, 냉각수를 일부 저장하는 저장공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템.
  9. 제1항에서,
    상기 압력캡은 냉각수라인의 압력을 대기압보다 높은 설정수치 이하로 유지하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 멀티 유량 제어밸브를 갖는 엔진시스템.
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