KR101601088B1 - 엔진 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각 시스템은, 실린더 블록과 실린더헤드로 구성되는 엔진에 구비되는 흡기 매니폴드로 외기를 공급하는 메인 흡기 라인; 상기 메인 흡기라인의 일측에서 분기되고 타측으로 합류되는 보조 흡기 라인; 상기 메인 흡기 라인에 구비되는 흡기 루트 컨트롤 밸브; 상기 실린더 블록에 구비되는 배기 매니폴드에서 배출되는 배기 가스가 유동하는 메인 배기 라인; 상기 메인 배기 라인에 구비되는 배기루트컨트롤밸브; 상기 보조 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈 휠이 구비되는 터빈하우징과, 상기 터빈 휠과 연동하여 회전하여 상기 보조 흡기 라인을 흐르는 흡기를 과급하는 컴프레서 휠이 구비되는 컴프레서 하우징, 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 연결하는 샤프트, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링을 포함하는 터보차저; 상기 보조 흡기 라인에서 상기 터보차저의 하류에 설치되는 인터쿨러; 배기 가스를 재순환시키도록 상기 배기 매니폴드에서 분기되어 상기 메인 흡기 라인으로 연결되는 이지알라인에 구비되는 이지알쿨러; 및 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징을 냉각시키도록 워터펌프에서 공급되는 냉각수가 흐르는 냉각 라인;을 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 배기루트컨트롤밸브와 터빈하우징 및 이지알쿨러를 냉각하는 냉각 유로를 형성함으로써, 유로를 간략화하고 엔진 시스템의 제작 원가를 절감할 수 있다.

Description

엔진 냉각 시스템 {Engine Cooling System}
본 발명은 엔진 냉각 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보차저를 이용하고 배기 가스를 재순환시켜 저속 구간에서 출력을 향상시키는 엔진 시스템에 있어서, 구성 부품을 효과적으로 냉각시키는 엔진 냉각 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비해 연료 소모가 적고 효율이 좋은 것으로 알려져 있다. 디젤 엔진의 고압축비에 따라 통상 40% 정도의 효율을 내고 있다.
최근의 엔진에서는 보다 큰 출력을 얻을 수 있도록 터보차저와 인터쿨러와 같은 부품을 추가로 구비한다. 이와 같이 터보차저를 적용한 엔진은 터보차저의 압축기에 의해 배기가스나 외부공기를 흡입하여 압축시키고, 이때 발생된 과급 공기(고온의 압축공기)를 엔진측으로 공급한다.
하지만, 급속히 압축된 공기는 터보차저의 열과 그 압축과정에서 발생하는 열을 흡수하여 밀도가 낮아지게 되고, 엔진 연소실 내의 충전 효율을 떨어뜨린다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 인터쿨러를 사용함으로써 과급 공기를 냉각하여 높은 밀도를 얻을 수 있으며, 보다 많은 공기를 엔진 연소실 내로 흡입시켜 높은 출력을 얻을 수 있다.
한편, 최근 들어 유럽의 EURO 3 또는 EURO 4와 같은 배기가스 규제 경향에 맞추어 터보 디젤엔진에서 배출되는 배기가스 속의 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등을 포함한 배기가스의 일부를 재순환시켜 그 함량을 더욱 감소시키기 위한 다양한 시스템이 제시되고 있다. 그 중에서 대표적인 것이 배기가스 재순환시스템(Exhaust Gas Recirculation System; EGR System)이다.
아울러, 터보차저를 구비한 엔진에서 엔진회전수가 중저속 구간에서 연료소모를 줄이는 동시에 출력토크를 증가시키기 위한 연구가 진행되고 있고, 재순환가스의 공급을 보다 효율적으로 제어하기 위한 연구도 함께 진행되고 있다.
이러한 연구와 더불어, 터보차저와 인터쿨러 및 EGR 시스템을 구비한 엔진 시스템을 효율적으로 냉각시키기 위한 연구도 함께 진행되고 있다.
본 발명은 터보차저와 인터쿨러 및 EGR 시스템을 구비한 엔진 시스템을 효율적으로 냉각시키기 위한 엔진 시스템을 제공하는 것으로 목적으로 한다.
또한, 냉각 유로를 단순화하여 제작 원가를 절감하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각 시스템은, 실린더 블록과 실린더헤드로 구성되는 엔진에 구비되는 흡기 매니폴드로 외기를 공급하는 메인 흡기 라인; 상기 메인 흡기라인의 일측에서 분기되고 타측으로 합류되는 보조 흡기 라인; 상기 메인 흡기 라인에 구비되는 흡기 루트 컨트롤 밸브; 상기 실린더 블록에 구비되는 배기 매니폴드에서 배출되는 배기 가스가 유동하는 메인 배기 라인; 상기 메인 배기 라인에 구비되는 배기루트컨트롤밸브; 상기 보조 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈 휠이 구비되는 터빈하우징과, 상기 터빈 휠과 연동하여 회전하여 상기 보조 흡기 라인을 흐르는 흡기를 과급하는 컴프레서 휠이 구비되는 컴프레서 하우징, 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 연결하는 샤프트, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링을 포함하는 터보차저; 상기 보조 흡기 라인에서 상기 터보차저의 하류에 설치되는 인터쿨러; 배기 가스를 재순환시키도록 상기 배기 매니폴드에서 분기되어 상기 메인 흡기 라인으로 연결되는 이지알라인에 구비되는 이지알쿨러; 및 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징을 냉각시키도록 워터펌프에서 공급되는 냉각수가 흐르는 냉각 라인;을 포함할 수 있다.
워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 실린더헤드를 경유하고, 상기 실린더헤드를 경유한 냉각수는 상기 냉각 라인으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급될 수 있다.
상기 이지알쿨러로 유입된 냉각수가 상기 실린더헤드로 순환하도록 냉각 바이패스라인이 더 구비되고,
상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징을 경유한 냉각수가 상기 실린더헤드로 배출되는 냉각 라인에는 냉각 밸브가 더 구비될 수 있다.
워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 냉각 라인으로 직접 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급될 수 있다.
상기 이지알쿨러로 유입된 냉각수가 상기 실린더헤드로 순환하도록 냉각 바이패스라인이 더 구비되고,
상기 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징을 경유한 냉각수가 상기 실린더헤드로 배출되는 냉각 라인에는 냉각 밸브가 더 구비될 수 있다.
워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 실린더블록 및 실린더헤드를 경유하여 서모스탯하우징으로 유입되고, 상기 서모스탯하우징을 경유한 냉각수는 상기 냉각 라인으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징 또는 상기 터보차저의 샤프트와 베어링으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징 또는 상기 터보차저의 샤프트와 베어링으로 공급될 수 있다.
상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징 및 상기 터보차저의 샤프트와 베어링으로 공급될 수 있다.
상기 이지알쿨러로 유입된 냉각수가 상기 실린더헤드로 순환하도록 냉각 바이패스라인이 더 구비되고, 상기 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징을 경유한 냉각수가 상기 실린더헤드로 배출되는 냉각 라인에는 냉각 밸브가 더 구비될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템에 의하면, 배기루트컨트롤밸브와 터빈하우징 및 이지알쿨러를 냉각하는 냉각 유로를 형성함으로써, 유로를 간략화하고 엔진 시스템의 제작 원가를 절감할 수 있다.
그리고 냉각 유로상에 제어 밸브를 추가로 구비함으로써, 촉매 활성화 시간 이후 냉각수 온도 상승시간을 줄임으로써 냉간 연비를 향상시킬 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 엔진 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 엔진 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 엔진 시스템은, 엔진 시스템은 에어크리너박스(100), 보조흡기라인(105), 메인흡기라인(120), 인터쿨러(115), 흡기루트컨트롤밸브(125), 스로틀바디(130), 흡기매니폴드(135), 엔진(140), 인젝터(144), 배기매니폴드(145), 보조배기라인(160), 메인배기라인(152), 배기루트컨트롤밸브(150), 소형 터보차저(110), 촉매(155), 및 제어부(190)를 포함한다.
상기 제어부(190)는 엔진 회전수와 같은 운행조건과 가속페달신호와 같은 운전요구 신호를 수신하여 요구 토크를 연산하고, 제어 가능한 구성요소들을 제어하며, 상기 인젝터(144)의 연료 분사량 등을 제어한다.
그리고 상기 제어부(190)는 상기 흡기루트컨트롤밸브(125)와 상기 배기루트컨트롤밸브(150)를 제어하여, 배기가스 재순환 양을 제어한다. 상기 제어부(190)가 엔진 시스템을 제어하는 것은 공지기술을 참조하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 터보차저(110)는 상기 보조 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈 휠이 구비되는 터빈하우징과, 상기 터빈 휠과 연동하여 회전하여 상기 보조 흡기 라인을 흐르는 흡기를 과급하는 컴프레서 휠이 구비되는 컴프레서 하우징을 포함한다.
상기 터빈 휠과 컴프레서 휠은 샤프트에 의해 연결되고, 상기 샤프트가 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비된다. 상기 샤프트는 고속으로 회전함에 따라 고열이 발생하며, 냉각수를 공급하여 상기 샤프트와 베어링 주위를 냉각시킨다.
상기 메인배기라인(152)은 상기 배기매니폴드(145)에서 분기되고, 상기 메인배기라인(152)에는 상기 배기루트컨트롤밸브(150)가 설치된다. 상기 보조배기라인(160)은 상기 배기매니폴드(145)에서 분기되어 상기 메인배기라인(152)으로 합류된다. 상기 보조배기라인(160)과 상기 메인배기라인(152)이 합류하는 지점에는 배기가스 정화용 촉매(155)가 설치된다.
상기 배기루트컨트롤밸브(150)가 닫히면 배기가스가 상기 보조배기라인(160)을 통해서 상기 터보차저(110)의 상기 터빈으로 흐른다.
그리고 상기 배기루트컨트롤밸브(150)가 완전하게 열리면, 배기가스는 대부분 상기 메인배기라인(152)을 통해서 배출되어, 상기 터보차저(110)는 거의 동작하지 않는다.
상기 보조흡기라인(105)에는 상기 에어크리너박스(100), 상기 터보차저의 펌프, 상기 인터쿨러(115), 및 상기 스로틀바디(130)가 장착된다.
상기 보조흡기라인(105)은 상기 메인흡기라인(120)에서 분기되어 상기 터보차저(110)와 상기 인터쿨러(115)를 경유하고, 상기 인터쿨러(115)의 하류에서 상기 메인흡기라인(120)과 합류한다. 상기 메인흡기라인(120)에는 상기 흡기루트컨트롤밸브(125)가 설치된다.
상기 터보차저(110)는 흡기 측에 설치되는 컴프레서 하우징을 통과하는 공기유량을 기준으로 공기유량계수가 2 이하인 소형이다. 그리고, 상기 공기유량계수는 다음과 같이 정의될 수 있다.
공기유량계수=컴프레서 통과 최대 공기유량(kg/h)/배기량(L)/100
이지알라인(200)이 상기 배기매니폴드(145)에서 분기되어 상기 메인흡기라인(120)과 합류된다. 그리고 상기 이지알라인(200)에는 이지알쿨러(205)가 구비되고, 상기 이지알라인(200)과 상기 메인흡기라인(120)이 합류되는 지점에 이지알밸브(210)가 구비된다.
따라서, 상기 배기매니폴드(145)에서 상기 이지알라인(200)으로 공급된 배기가스는 상기 이지알쿨러(205)와 상기 이지알밸브(210)를 통해서 상기 메인흡기라인(120)으로 공급된다. 상기 이지알밸브(210)와 상기 배기루트컨트롤밸브(150)를 통해서 재순환 배기가스의 양을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 워터펌프로부터 공급되는 냉각수는 엔진의 실린더 블록과 실린더헤드(142)로 공급된다. 상기 실린더헤드(142)로 유입된 냉각수의 일부는 상기 이지알쿨러(205), 배기루트컨트롤밸브(150), 및 상기 터빈하우징(112)을 냉각시키기 위해 형성된 냉각 라인(400)으로 유입된다.
상기 실린더 블록과 실린더헤드(142)를 경유한 냉각수는 서모스탯 하우징(300)으로 유입되어, 라디에이터를 경유하여 냉각된다. 그리고 냉각된 냉각수는 다시 상기 서모스탯 하우징(300)으로 유입되어 상기 워터펌프로 공급된다.
상기 서모스탯 하우징(300)으로 유입된 냉각수의 일부는 히터로 공급되고, 상기 히터를 냉각시킨 냉각수는 상기 서모스탯 하우징(300)으로 유입된다. 그리고 상기 서모스탯 하우징(300)으로 유입된 냉각수의 일부는 터보차저(110)의 샤프트와 베어링 주위를 냉각시키기 위해 상기 터보차저(110)로, 상기 터보차저(110)를 냉각시킨 냉각수는 다시 상기 서모스탯 하우징(300)으로 유입된다.
상기 실린더헤드(142)로부터 상기 냉각 라인(400)으로 유입된 냉각수는 상기 이지알쿨러(205)로 공급되고, 상기 이지알쿨러(205)를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 또는 상기 터빈하우징(112)으로 공급된다. 즉, 워터펌프-실린더헤드(142)-이지알쿨러(205)-배기루트컨트롤밸브(150)-터빈하우징(112)-실린더헤드(142)의 순서로 냉각 라인(400)이 형성되거나, 워터펌프-실린더헤드(142)-이지알쿨러(205)- 터빈하우징(112)-배기루트컨트롤밸브(150)-실린더헤드(142)의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 이지알쿨러(205)로 유입된 냉각수가 상기 실린더헤드(142)로 순환하도록 냉각 바이패스라인(410)이 더 구비되고, 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 또는 상기 터빈하우징(112)을 경유한 냉각수가 상기 실린더헤드(142)로 배출되는 냉각 라인(400)에는 냉각 밸브(420)가 더 구비될 수 있다.
이와 같이, 상기 바이패스라인과 냉각 밸브(420)를 구비함으로써, 상기 실린더헤드(142)에서 유입된 냉각수가 상기 이지알쿨러(205)만 냉각시키도록 할 수 있다.
일반적으로, 차량의 냉시동 초기에는 촉매 온도 상승을 통해 촉매를 활성화시키기 위해 일시적으로 배기 가스 온도를 상승시키고, 촉매 활성화 이후에는 배기 온도가 하강한다.
따라서 촉매 활성화 이전 차량의 냉시동시에 상기 냉각 밸브(420)를 차단시켜, 상기 이지알쿨러(205)만을 냉각시킨다. 이에 따라, 상기 냉각 라인(400)에 의한 열부하를 감소시켜 엔진 냉각수의 상승 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 배기가스가 상기 냉각 라인(400)으로 열 전달되는 것이 감소되어, 배기가스 온도 손실을 최소화할 수 있다. 따라서 배기 가스 온도 손실에 의한 촉매 활성화 시간이 단축되고, 이로 인해, 배기가스 정화율을 향상시킬 수 있다.
또한, 촉매 활성화 이후에는 상기 냉각 밸브(420)를 개방시켜, 촉매 활성화 기간 동안 상기 냉각 라인(400)에 잔존하여 뜨거워진 냉각수를 상기 냉각 라인(400)을 통해 유입된 냉각수에 의해 유동시켜 냉간 연비를 향상시킬 수 있다.
또는, 상기 실린더헤드(142)로부터 상기 냉각 라인(400)으로 유입된 냉각수는 상기 냉각 라인(400)으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러(205)로 공급되고, 상기 이지알쿨러(205)를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 및 상기 터빈하우징(112)으로 각각 공급될 수 있다. 즉, 워터펌프-실린더헤드(142)-이지알쿨러(205)-배기루트컨트롤밸브(150)/터빈하우징(112)-실린더헤드(142)의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
또는, 상기 실린더헤드(142)로부터 상기 냉각 라인(400)으로 유입된 냉각수는 상기 이지알쿨러(205) 및 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 및 상기 터빈하우징(112)으로 각각 공급될 수 있다. 즉, 워터펌프-실린더헤드(142)-이지알쿨러(205)/배기루트컨트롤밸브(150)/터빈하우징(112)-실린더헤드(142)의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
즉, 엔진의 성능이나 연비를 고려할 때, 이지알쿨러(205)의 출구 온도가 가능한 한 낮은 온도 조건으로 제어될 필요가 있으므로, 냉각 라인(400)에서 상기 이지알쿨러(205)가 가장 우선적으로 냉각되도록 배치된다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다. 본 발명의 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템은, 도 2와 기본적인 구성은 동일하며, 도 2와의 차이점에 대해 설명하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템은, 워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 냉각 라인(400)으로 직접 공급된다.
그리고 상기 냉각 라인(400)으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러(205)로 공급되고, 상기 이지알쿨러(205)를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 또는 상기 터빈하우징(112)으로 공급된다. 즉, 워터펌프-이지알쿨러(205)-배기루트컨트롤밸브(150)-터빈하우징(112)-워터펌프의 순서로 냉각 라인(400)이 형성되거나, 워터펌프-이지알쿨러(205)- 터빈하우징(112)-배기루트컨트롤밸브(150)-워터펌프의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
또는, 상기 냉각 라인(400)으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러(205)로 공급되고, 상기 이지알쿨러(205)를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 및 상기 터빈하우징(112)으로 공급될 수 있다, 즉, 워터펌프-이지알쿨러(205)-배기루트컨트롤밸브(150)/터빈하우징(112)-워터펌프의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
또는, 상기 냉각 라인(400)으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러(205) 및 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 및 상기 터빈하우징(112)으로 공급될 수 있다. 즉, 워터펌프-이지알쿨러(205)/배기루트컨트롤밸브(150)/터빈하우징(112)-워터펌프의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
즉, 엔진의 성능이나 연비를 고려할 때, 이지알쿨러(205)의 출구 온도가 가능한 한 낮은 온도 조건으로 제어될 필요가 있으므로, 냉각 라인(400)에서 상기 이지알쿨러(205)가 가장 우선적으로 냉각되도록 배치된다.
이하에서는, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템은, 도 2와 기본적인 구성은 동일하며, 도 2와의 차이점에 대해 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템은, 워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 실린더블록(141) 및 실린더헤드(142)를 경유하여 서모스탯하우징으로 유입되고, 상기 서모스탯하우징을 경유한 냉각수는 상기 냉각 라인(400)으로 공급된다.
그리고 상기 냉각 라인(400)으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러(205)로 공급되고, 상기 이지알쿨러(205)를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 또는 상기 터빈하우징(112) 또는 상기 터보차저(110)로 공급된다. 즉, 워터펌프-서모스탯하우징-이지알쿨러(205)-배기루트컨트롤밸브(150)-터빈하우징(112)-터보차저(110)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성되거나, 워터펌프-서모스탯하우징-이지알쿨러(205)-배기루트컨트롤밸브(150)-터보차저(110)-터빈하우징(112)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성되거나, 워터펌프-서모스탯하우징-이지알쿨러(205)-터빈하우징(112)-배기루트컨트롤밸브(150)-터보차저(110)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성되거나, 워터펌프-서모스탯하우징-이지알쿨러(205)-터빈하우징(112)-터보차저(110)-배기루트컨트롤밸브(150)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성되거나, 워터펌프-서모스탯하우징-이지알쿨러(205)-터보차저(110)-터빈하우징(112)-배기루트컨트롤밸브(150)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성되거나, 워터펌프-서모스탯하우징-이지알쿨러(205)-터보차저(110)-배기루트컨트롤밸브(150)-터빈하우징(112)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
또는, 상기 냉각 라인(400)으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러(205)로 공급되고, 상기 이지알쿨러(205)를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 및 상기 터빈하우징(112) 또는 상기 터보차저(110)로 공급될 수 있다. 즉, 워터펌프-이지알쿨러(205)-배기루트컨트롤밸브(150)/터빈하우징(112)/터보차저(110)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
또는, 상기 냉각 라인(400)으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러(205) 및 상기 배기루트컨트롤밸브(150) 및 상기 터빈하우징(112) 및 상기 터보차저(110)로 공급될 수 있다. 즉, 즉, 워터펌프-이지알쿨러(205)/배기루트컨트롤밸브(150)/터빈하우징(112)/터보차저(110)-서모스탯하우징의 순서로 냉각 라인(400)이 형성될 수 있다.
즉, 엔진의 성능이나 연비를 고려할 때, 이지알쿨러(205)의 출구 온도가 가능한 한 낮은 온도 조건으로 제어될 필요가 있으므로, 냉각 라인(400)에서 상기 이지알쿨러(205)가 가장 우선적으로 냉각되도록 배치된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 엔진 냉각 시스템은, 이지알쿨러(205) 및 배기루트컨트롤밸브(150) 및 터빈하우징(112)을 냉각시키도록 워터펌프에서 공급되는 냉각수가 흐르는 냉각 라인(400)을 형성하는 것이다. 이러한 구성을 통해 이지알쿨러(205) 및 배기루트컨트롤밸브(150) 및 터빈하우징(112)을 일괄적으로 냉각시킬 수 있어 냉각 라인(400)이 간소화되고 제작 원가를 절감할 수 있다.
즉, 이지알쿨러(205) 및 배기루트컨트롤밸브(150) 및 터빈하우징(112)을 수냉식으로 냉각함으로써, 상기 터빈하우징(112)을 알루미늄과 같은 저가 재질로 형성할 수 있으므로, 제작 원가를 절감할 수 있다.
또한, 이지알쿨러(205)를 경유하는 바이패스 라인을 더 구비하고, 배기루트컨트롤밸브(150) 또는 상기 터빈하우징(112)을 경유하여 배출되는 냉각 라인(400)에 냉각 밸브(420)를 구비함으로써, 냉시동시에 촉매 활성화 시간을 줄일 수 있고 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 다양한 방식으로 냉각 라인(400)을 형성함으로써, 설계 변경에 따른 다양한 구조에 본 발명에 의한 엔진 냉각 시스템을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 냉각 라인(400)은, 이지알쿨러(205)를 가장 먼저 냉각시키도록 구성되어 있다. 이는 냉각 라인(400)에 구비되는 이지알쿨러(205) 및 배기루트컨트롤밸브(150) 및 터빈하우징(112)의 부품 중에서 엔진의 성능이나 연비의 측면에서 이지알쿨러(205)의 출구 온도를 가능한한 낮은 온도로 제어할 필요가 있기 때문에 냉각 라인(400)을 형성할 때 가장 우선적으로 냉각되어야 하기 때문이다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 에어크리너박스 105: 보조흡기라인
110: 터보차저 111: 컴프레서하우징
112: 터빈하우징 115: 인터쿨러
120: 메인흡기라인 125: 흡기루트컨트롤밸브
130: 스로틀바디 135: 흡기매니폴드
140: 엔진 141: 실린더블록
142: 실린더헤드 144: 인젝터
145: 배기매니폴드 150: 배기루트컨트롤밸브
152: 메인배기라인 155: 촉매
160: 보조배기라인 190: 제어부
200: 이지알라인 205: 이지알쿨러
210: 이지알밸브 300: 서모스탯 하우징
400: 냉각 라인 410: 냉각 바이패스라인
420: 냉각 밸브

Claims (16)

  1. 실린더 블록과 실린더헤드로 구성되는 엔진에 구비되는 흡기 매니폴드로 외기를 공급하는 메인 흡기 라인;
    상기 메인 흡기라인의 일측에서 분기되고 타측으로 합류되는 보조 흡기 라인;
    상기 메인 흡기 라인에 구비되는 흡기 루트 컨트롤 밸브;
    상기 실린더 블록에 구비되는 배기 매니폴드에서 배출되는 배기 가스가 유동하는 메인 배기 라인;
    상기 메인 배기 라인에 구비되는 배기루트컨트롤밸브;
    상기 보조 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈 휠이 구비되는 터빈하우징과, 상기 터빈 휠과 연동하여 회전하여 상기 보조 흡기 라인을 흐르는 흡기를 과급하는 컴프레서 휠이 구비되는 컴프레서 하우징, 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 연결하는 샤프트, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링을 포함하는 터보차저;
    상기 보조 흡기 라인에서 상기 터보차저의 하류에 설치되는 인터쿨러;
    배기 가스를 재순환시키도록 상기 배기 매니폴드에서 분기되어 상기 메인 흡기 라인으로 연결되는 이지알라인에 구비되는 이지알쿨러; 및
    상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징을 냉각시키도록 워터펌프에서 공급되는 냉각수가 흐르는 냉각 라인;
    을 포함하고,
    워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 실린더헤드를 경유하고, 상기 실린더헤드를 경유한 냉각수는 상기 냉각 라인으로 공급되며,
    상기 이지알쿨러로 유입된 냉각수가 상기 실린더헤드로 순환하도록 냉각 바이패스라인이 구비되고,
    상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징을 경유한 냉각수가 상기 실린더헤드로 배출되는 냉각 라인에는 냉각 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  6. 삭제
  7. 실린더 블록과 실린더헤드로 구성되는 엔진에 구비되는 흡기 매니폴드로 외기를 공급하는 메인 흡기 라인;
    상기 메인 흡기라인의 일측에서 분기되고 타측으로 합류되는 보조 흡기 라인;
    상기 메인 흡기 라인에 구비되는 흡기 루트 컨트롤 밸브;
    상기 실린더 블록에 구비되는 배기 매니폴드에서 배출되는 배기 가스가 유동하는 메인 배기 라인;
    상기 메인 배기 라인에 구비되는 배기루트컨트롤밸브;
    상기 보조 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈 휠이 구비되는 터빈하우징과, 상기 터빈 휠과 연동하여 회전하여 상기 보조 흡기 라인을 흐르는 흡기를 과급하는 컴프레서 휠이 구비되는 컴프레서 하우징, 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 연결하는 샤프트, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링을 포함하는 터보차저;
    상기 보조 흡기 라인에서 상기 터보차저의 하류에 설치되는 인터쿨러;
    배기 가스를 재순환시키도록 상기 배기 매니폴드에서 분기되어 상기 메인 흡기 라인으로 연결되는 이지알라인에 구비되는 이지알쿨러; 및
    상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징을 냉각시키도록 워터펌프에서 공급되는 냉각수가 흐르는 냉각 라인;
    을 포함하고,
    워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 냉각 라인으로 직접 공급되며,
    상기 이지알쿨러로 유입된 냉각수가 상기 워터 펌프로 순환하도록 냉각 바이패스라인이 구비되고,
    상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징을 경유한 냉각수가 상기 워터 펌프로 배출되는 냉각 라인에는 냉각 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  11. 삭제
  12. 실린더 블록과 실린더헤드로 구성되는 엔진에 구비되는 흡기 매니폴드로 외기를 공급하는 메인 흡기 라인;
    상기 메인 흡기라인의 일측에서 분기되고 타측으로 합류되는 보조 흡기 라인;
    상기 메인 흡기 라인에 구비되는 흡기 루트 컨트롤 밸브;
    상기 실린더 블록에 구비되는 배기 매니폴드에서 배출되는 배기 가스가 유동하는 메인 배기 라인;
    상기 메인 배기 라인에 구비되는 배기루트컨트롤밸브;
    상기 보조 배기 라인을 흐르는 배기 가스에 의해 회전하는 터빈 휠이 구비되는 터빈하우징과, 상기 터빈 휠과 연동하여 회전하여 상기 보조 흡기 라인을 흐르는 흡기를 과급하는 컴프레서 휠이 구비되는 컴프레서 하우징, 상기 터빈 휠과 컴프레서 휠을 연결하는 샤프트, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링을 포함하는 터보차저;
    상기 보조 흡기 라인에서 상기 터보차저의 하류에 설치되는 인터쿨러;
    배기 가스를 재순환시키도록 상기 배기 매니폴드에서 분기되어 상기 메인 흡기 라인으로 연결되는 이지알라인에 구비되는 이지알쿨러; 및
    상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징을 냉각시키도록 워터펌프에서 공급되는 냉각수가 흐르는 냉각 라인;
    을 포함하고,
    워터펌프에서 공급되는 냉각수는 상기 실린더블록 및 실린더헤드를 경유하여 서모스탯하우징으로 유입되고, 상기 서모스탯하우징을 경유한 냉각수는 상기 냉각 라인으로 공급되며,
    상기 이지알쿨러로 유입된 냉각수가 상기 서모스탯하우징으로 순환하도록 냉각 바이패스라인이 구비되고,
    상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징을 경유한 냉각수가 상기 서모스탯하우징으로 배출되는 냉각 라인에는 냉각 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 또는 상기 터빈하우징 또는 상기 터보차저의 샤프트와 베어링으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 이지알쿨러로 공급되고, 상기 이지알쿨러를 경유한 냉각수는 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징 또는 상기 터보차저의 샤프트와 베어링으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 냉각 라인으로 공급된 냉각수는 상기 이지알쿨러 및 상기 배기루트컨트롤밸브 및 상기 터빈하우징 및 상기 터보차저의 샤프트와 베어링으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
  16. 삭제
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