KR101744828B1 - 차량용 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

차량용 냉각 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 라디에이터; 상기 라디에이터와 엔진에 냉각수 배관을 통해 연결되는 리저버 탱크; 상기 라디에이터와 상기 냉각수 배관을 통해 연결되는 인터쿨러; 상기 리저버 탱크와 상기 인터쿨러 사이에서 상기 리저버 탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각수 배관으로 순환시키는 워터펌프; 상기 인터쿨러와 상기 워터펌프 사이에서 상기 냉각수 배관에 구비되는 밸브; 및 상기 밸브와 제1 연결배관을 통해 연결되고, 상기 리저버 탱크와 제2 연결라인을 통해 연결되는 우레아 인젝터를 포함한다.

Description

차량용 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우레아 인젝터와 수랭식 인터쿨러에 냉각수를 순환시키도록 하는 차량용 냉각 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 친환경 차량은 세계적으로 개발되고 있고, 각 국의 자동차 배기가스 배출기준도 점차 강화되고 있다. 또한, 이산화탄소의 규제로 차량 메이커들은 친환경 디젤차량을 개발하고 있다.

이러한 디젤엔진은 가솔린엔진에 비하여 연료의 소모가 적도 효율이 좋다고 알려져 있다. 통상, 40% 정도의 효율을 내고 있으며, 이는 디젤엔진의 고압축비에 따른 것이다.

최근의 디젤엔진에서는 보다 큰 출력을 얻을 수 있도록 터보차저(Turbo-charge)와 인터쿨러(Inter cooler) 등을 추가로 구비한다.

이와 같이 터보차저를 적용한 엔진은 터보차저의 압축기에 의해 배기가스나 외부공기를 흡입하여 압축시키고, 이때 발생된 과급공기(고온의 압축공기)를 엔진측으로 공급한다.

하지만, 급속히 압축된 공기는 터보차저의 열과 그 압축과정에서 발생하는 열을 흡수하여 밀도가 낮아지게 되고, 결과적으로 엔진 연소실 내의 충전효율을 떨어뜨린다.

이에, 인터쿨러를 사용함으로써 과급공기를 냉각하여 높은 밀도를 얻을 수 있으며, 그 결과 보다 많은 공기를 엔진 연소실 내로 흡입시켜 높은 출력을 얻을 수 있다.

이와 같이, 인터쿨러가 구비된 디젤엔진에는 선택적 촉매 환원시스템(Selective Catalyst reduction system)이 적용되고 있으며, 촉매의 전단에 환원제인 우레아를 우레아 인젝터를 통해 분사하여 질소산화물을 저감시키고 있다.

여기서, 인터쿨러와 우레아 인젝터에는 냉각수가 공급되어 과열이 방지된다.

그러나 종래에는 인터쿨러와 우레아 인젝터에 각각 냉각수를 공급하도록 냉각 시스템이 구성됨으로써, 협소한 엔진룸 내부에서 냉각수 연결배관의 레이아웃이 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 인터쿨러와 우레아 인젝터에 각각 냉각수를 순환시키기 위해 워터펌프가 개별적으로 구성됨에 따라, 구성요소 및 중량이 증가하고, 제작원가가 상승되는 문제점도 내포하고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 디젤엔진 적용 차량에서 하나의 워터펌프를 이용하여 인터쿨러와 우레아 인젝터에 냉각수가 순환되도록 구성함으로써, 시스템을 간소화하고, 연비 향상 및 제작원가를 절감하도록 하는 차량용 냉각 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 라디에이터; 상기 라디에이터와 엔진에 상기 냉각수 배관을 통해 연결되는 리저버 탱크; 상기 라디에이터와 냉각수 배관을 통해 연결되는 인터쿨러; 상기 리저버 탱크와 상기 인터쿨러 사이에서 상기 리저버 탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각수 배관으로 순환시키는 워터펌프; 상기 인터쿨러와 상기 워터펌프 사이에서 상기 냉각수 배관에 구비되는 밸브; 및 상기 밸브와 제1 연결배관을 통해 연결되고, 상기 리저버 탱크와 제2 연결라인을 통해 연결되는 우레아 인젝터를 포함하되, 상기 밸브는 차량의 주행 완료 후, 차량의 시동이 OFF 되면, 상기 인터쿨러와 연결되는 상기 냉각수 배관은 폐쇄하고, 상기 제1 연결배관을 개방할 수 있다.

상기 밸브는 차량의 시동이 ON 일 경우, 상기 인터쿨러와 상기 우레아 인젝터에 냉각수가 공급되도록 상기 인터쿨러와 연결되는 상기 냉각수 배관과, 상기 우레아 인젝터에 연결되는 상기 제1 연결배관을 모두 개방할 수 있다.

삭제

상기 밸브는 상기 냉각수 배관을 통해 유입되는 냉각수의 유량에 따라 상기 냉각수 배관을 선택적으로 개폐하는 유량조절밸브일 수 있다.

상기 라디에이터는 상기 인터쿨러에 냉각된 냉각수를 공급하는 저온용으로 구성되며, 차량의 전방에 배치될 수 있다.

상기 워터펌프는 전동워터펌프일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템에 의하면, 디젤엔진 적용 차량에서 하나의 워터펌프를 이용하여 인터쿨러와 우레아 인젝터에 냉각수가 순환되도록 구성함으로써, 시스템을 간소화하고, 제작원가를 절감하는 효과가 있다.

또한, 협소한 엔진룸 내부에서 배관의 레이아웃을 간소화할 수 있고, 구성요소 축소를 통하여 중량을 저감시키는 효과도 있다.

나아가, 하나의 워터펌프를 사용함에 따라 소모동력을 줄일 수 있어 차량의 연비 향상을 도모하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템에서 차량 시동 ON 일 경우, 작동 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템에서 차량 시동 OFF 일 경우, 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.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

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.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

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

본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(100)은 인터쿨러(130)와 우레아 인젝터(160)가 구비된 디젤차량에서 차량의 상태에 따라 인터쿨러(130)와 우레아 인젝터(160)를 선택적으로 냉각할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(100)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 라디에이터(110), 리저버 탱크(120), 인터쿨러(130), 워터펌프(140), 밸브(150), 및 우레아 인젝터(160)를 포함한다.

상기 라디에이터(110)는 외기와 열교환을 통해 냉각수를 냉각한다. 이러한 라디에이터(110)는 상기 인터쿨러(130)에 냉각된 냉각수를 공급하는 저온용으로 구성되며, 엔진(10)을 냉각하는 엔진 라디에이터와 함께 차량의 전방에 배치될 수 있다.

상기 리저버 탱크(120)는 상기 라디에이터(110)와 상기 엔진(10)에 상기 냉각수 배관(103)을 통해 연결된다. 이러한 리저버 탱크(120)에는 상기 라디에이터(110)로부터 배출되는 냉각된 냉각수가 저장될 수 있다.

상기 인터쿨러(130)는 터보차저(미도시)로부터 공급되는 과급공기를 냉각하여 상기 엔진으로 공급한다. 이러한 인터쿨러(130)는 과급공기를 냉각수로 냉각시키도록 상기 라디에이터(110)와 상기 냉각수 배관(103)을 통해 연결된다.

상기 워터펌프(140)는 상기 리저버 탱크(120)와 상기 인터쿨러(130) 사이에서 상기 리저버 탱크(120)에 저장된 냉각수를 상기 냉각수 배관(103)으로 순환시킨다.

여기서, 상기 워터펌프(140)는 차량의 ECU(Electronic Control Unit) 제어신호에 따라 작동이 제어되며, 냉각수의 유량이 조절되는 전동식 워터펌프일 수 있다.

상기 밸브(150)는 상기 인터쿨러(130)와 상기 워터펌프(140) 사이에서 상기 냉각수 배관(103)에 구비된다.

여기서, 상기 밸브(150)는 상기 냉각수 배관(103)을 통해 유입되는 냉각수의 유량에 따라 상기 인터쿨러(130)와 연결되는 상기 냉각수 배관(103)을 선택적으로 개폐하는 유량조절밸브일 수 있다.

그리고 상기 우레아 인젝터(160)는 상기 밸브(150)와 제1 연결배관(162)을 통해 연결되고, 상기 리저버 탱크(120)와 제2 연결라인(164)을 통해 연결된다. 이러한 우레아 인젝터(160)는 배기계에 우레아를 분사하도록 구비된다.

즉, 이와 같이 구성되는 차량용 냉각 시스템(100)은 상기 인터쿨러(130)와 상기 우레아 인젝터(160)를 하나의 냉각 시스템으로 통합하여 냉각할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템에서 차량 시동 ON 일 경우, 작동 상태도이다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브(150)는 차량의 시동이 ON 일 경우, 상기 인터쿨러(130)와 상기 우레아 인젝터(160)에 냉각수가 공급되도록 상기 인터쿨러(130)와 연결되는 상기 냉각수 배관(103)과, 상기 우레아 인젝터(160)에 연결되는 상기 제1 연결배관(162)을 모두 개방할 수 있다.

여기서, 상기 워터펌프(140)는 약 3000 rpm으로 작동된다. 상기 밸브(150)는 3000 rpm으로 작동하는 상기 워터펌프(140)로부터 공급된 냉각수 유량에 의해 제어되어 상기 냉각수 배관(103)과 상기 제1 연결배관(162)을 개방하게 된다.

즉, 차량의 시동이 ON 일 경우에는 상기 워터펌프(140)의 작동을 통해 상기 냉각수 배관(103)과 상기 제1 연결라인(162)으로 냉각수가 순환된다. 이에 따라, 상기 인터쿨러(150)와, 상기 우레아 인젝터(160)는 공급된 냉각수를 통해 효율적으로 냉각될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템에서 차량 시동 OFF 일 경우, 작동 상태도이다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브(150)는 차량의 주행 완료 후, 차량의 시동이 OFF 되면, 상기 인터쿨러(150)와 연결되는 상기 냉각수 배관(103)은 폐쇄하고, 상기 제1 연결배관(162)을 개방한 상태로 유지할 수 있다.

여기서, 상기 워터펌프(140)는 약 1000 rpm으로 작동된다. 상기 밸브(150)는1000 rpm으로 작동하는 상기 워터펌프(140)로부터 공급된 냉각수 유량에 의해 제어되어 상기 냉각수 배관(103)은 폐쇄하고, 상기 제1 연결배관(162)을 개방하게 된다.

이에 따라, 냉각수는 상기 제1 연결라인(162)으로만 공급되어 상기 우레아 인젝터(160)를 냉각시키게 된다.

즉, 차량의 주행이 완료된 후, 시동이 OFF 되면, 상기 인터쿨러(130)로 과급공기의 공급이 중단되기 때문에 냉각이 요구되지 않는다. 그러나, 상기 엔진(10)은 시동이 OFF된 상태에서도 남아있는 배기가스를 외부로 배출하기 때문에 상기 우레아 인젝터(160)는 가동되어 냉각수의 공급이 요구된다.

이에 따라, 상기 워터펌프(140)는 시동 OFF 후, 약 30초 ~ 40초 정도 1000 rpm으로 가동되고, 상기 밸브(150)의 작동을 통해 개방된 상기 제1 연결라인(162)으로 냉각수가 순환되면서 상기 우레아 인젝터(160)를 냉각시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(100)은 전술한 바와 같은 구성 및 작동을 통하여 상기 인터쿨러(130)와 우레아 인젝터(160)를 하나의 시스템으로 통합하여 냉각할 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템(100)을 적용하면, 디젤엔진 적용 차량에서 하나의 상기 워터펌프(140)를 이용하여 상기 인터쿨러(130)와 상기 우레아 인젝터(160)에 냉각수가 순환되도록 구성함으로써, 시스템을 간소화하고, 제작원가를 절감할 수 있다.

또한, 협소한 엔진룸 내부에서 배관 레이아웃을 간소화할 수 있고, 구성요소 축소를 통하여 중량을 저감시킬 수 있다.

나아가, 하나의 상기 워터펌프(140)를 사용하여 상기 인터쿨러(130)와 상기 우레아 인젝터(160)에 선택적으로 냉각수를 공급함에 따라 소모동력을 줄일 수 있어 차량의 연비 향상을 도모할 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.

100 : 냉각 시스템
103 : 냉각수 배관
110 : 라디에이터
120 : 리저버 탱크
130 : 인터쿨러
140 : 워터펌프
150 : 밸브
160 : 우레아 인젝터
162 : 제1 연결배관
164 : 제2 연결배관

Claims (6)

1. 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 라디에이터;
   상기 라디에이터와 엔진에 냉각수 배관을 통해 연결되는 리저버 탱크;
   상기 라디에이터와 상기 냉각수 배관을 통해 연결되는 인터쿨러;
   상기 리저버 탱크와 상기 인터쿨러 사이에서 상기 리저버 탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각수 배관으로 순환시키는 워터펌프;
   상기 인터쿨러와 상기 워터펌프 사이에서 상기 냉각수 배관에 구비되는 밸브; 및
   상기 밸브와 제1 연결배관을 통해 연결되고, 상기 리저버 탱크와 제2 연결라인을 통해 연결되는 우레아 인젝터; 을 포함하되,
   상기 밸브는
   차량의 주행 완료 후, 차량의 시동이 OFF 되면, 상기 인터쿨러와 연결되는 상기 냉각수 배관은 폐쇄하고, 상기 제1 연결배관을 개방하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 밸브는
   차량의 시동이 ON 일 경우, 상기 인터쿨러와 상기 우레아 인젝터에 냉각수가 공급되도록 상기 인터쿨러와 연결되는 상기 냉각수 배관과, 상기 우레아 인젝터에 연결되는 상기 제1 연결배관을 모두 개방하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 밸브는
   상기 냉각수 배관을 통해 유입되는 냉각수의 유량에 따라 상기 냉각수 배관을 선택적으로 개폐하는 유량조절밸브인 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 라디에이터는 상기 인터쿨러에 냉각된 냉각수를 공급하는 저온용으로 구성되며, 차량의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 워터펌프는
   전동워터펌프인 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.

Images