KR102152617B1

KR102152617B1 - 자동차의 냉각 장치

Info

Publication number: KR102152617B1
Application number: KR1020140056562A
Authority: KR
Inventors: 남종우; 조현; 이준호; 정한신
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2020-09-07
Also published as: KR20150129500A

Abstract

본 발명은 냉각 성능이 향상됨과 동시에 공기의 유동에 대한 차체, 보조기계류 및 휠 등과의 간섭을 상쇄하여 공력 성능이 향상되도록 하는 자동차의 냉각 장치에 관한 것이다.
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 외기 흡기구를 선택적으로 개폐하는 에어 플랩; 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 유입시키는 외기 흡기구 상에 구비되는 저온 라디에이터; 상기 저온 라디에이터 후방에 배치된 고온 라디에이터; 상기 저온 라디에이터를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 저온 보조 라디에이터; 상기 고온 라디에이터를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 고온 보조 라디에이터; 상기 고온 라디에이터를 통과한 냉각수가 엔진을 경유하여 상기 고온 라디에이터로 순환하도록 구비된 고온 냉각수 라인; 및 상기 저온 라디에이터를 통과한 냉각수가 수냉식 컨덴서를 통과하여 다시 저온 라디에이터를 순환하도록 구비된 저온 냉각수 라인; 을 포함할 수 있다.
상기 저온 보조 라디에이터 및 상기 고온 보조 라디에이터는 상기 에어 덕트 중 하나에 구비될 수 있다.

Description

자동차의 냉각 장치{COOLING SYSTEM FOR VEHICLE}

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

일반적으로, 지동차에는 엔진의 온도를 보존하는 방안 및 엔진을 냉각시키는 방안이 제공된다.

한편, 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.

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 냉각 장치를 제공하는 것이다.

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

이러한 목적을 달성하기 위한 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 외기 흡기구를 선택적으로 개폐하는 에어 플랩; 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 유입시키는 외기 흡기구 상에 구비되는 저온 라디에이터; 상기 저온 라디에이터 후방에 배치된 고온 라디에이터; 상기 저온 라디에이터를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 저온 보조 라디에이터; 상기 고온 라디에이터를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 고온 보조 라디에이터; 상기 고온 라디에이터를 통과한 냉각수가 엔진을 경유하여 상기 고온 라디에이터로 순환하도록 구비된 고온 냉각수 라인; 및 상기 저온 라디에이터를 통과한 냉각수가 수냉식 컨덴서를 통과하여 다시 저온 라디에이터를 순환하도록 구비된 저온 냉각수 라인; 을 포함할 수 있다.

상기 저온 보조 라디에이터 및 상기 고온 보조 라디에이터는 상기 에어 덕트 중 하나에 구비될 수 있다.

상기 에어 덕트 중 다른 하나에는 공랭식으로 EGR 가스를 냉각시키는 저압 EGR 쿨러가 구비될 수 있고, 수냉식 인터 쿨러와 수냉식 EGR 쿨러가 통합된 복합 쿨러를 더 포함할 수 있다.

상기 저온 냉각수 라인은, 상기 저온 라디에이터를 통과한 냉각수가 상기 컨덴서로 흐르도록 구비된 제1 저온 냉각수 라인; 상기 컨덴서로부터 배출된 냉각수를 복합 쿨러로 전달하는 제2 저온 냉각수 라인; 상기 복합 쿨러를 통과한 냉각수를 상기 저온 라디에이터로 전달하는 제3 저온 냉각수 라인; 및 상기 제3 저온 냉각수 라인에서 분기하여 상기 저온 보조 라디에이터와 연결되고, 다시 상기 제3 저온 냉각수 라인에 연결되는 제4 저온 냉각수 라인; 을 포함할 수 있다.

상기 제3 저온 냉각수 라인과 상기 제4 저온 냉각수 라인이 분기되는 부분에는 상기 제3 저온 냉각수 라인을 흐르는 냉각수가 상기 제4 저온 냉각수 라인으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 제1 컨트롤 밸브가 구비될 수 있다.

상기 복합 쿨러는 상기 제2 저온 냉각수 라인 상에 배치될 수 있다.

상기 고온 냉각수 라인은, 상기 고온 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 엔진으로 전달하는 제1 고온 냉각수 라인; 상기 엔진을 통과한 냉각수를 상기 고온 라디에이터로 전달하는 제2 고온 냉각수 라인; 및 상기 제2 고온 냉각수 라인에서 분기하여 상기 고온 보조 라디에이터와 연결되고, 다시 상기 제2 고온 냉각수 라인에 연결되는 제3 고온 냉각수 라인; 을 포함할 수 있다.

상기 제2 고온 냉각수 라인과 상기 제3 고온 냉각수 라인이 분기되는 부분에는 상기 제2 고온 냉각수 라인을 흐르는 냉각수가 상기 제3 고온 냉각수 라인으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 제2 컨트롤 밸브가 구비될 수 있다.

상기 제2 고온 냉각수 라인에서 분기하여 상기 복합 쿨러를 통화한 후 상기 제2 고온 냉각수 라인과 합류하는 제4 고온 냉각수 라인을 더 포함할 수 있다.

상기 제4 고온 냉각수 라인은 상기 제2 컨트롤 밸브와 연결될 수 있다.

상기 고온 냉각수 라인과 상기 저온 냉각수 라인 상에는 각각 펌프가 구비될 수 있다.

상기 고온 냉각수 라인과 상기 저온 냉각수 라인 상에는 각각 냉각수가 역류하는 것을 방지하는 원웨이 밸브가 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 덕트를 통과한 공기가 휠의 전방에서 에어 커튼을 형성하는 성능이 향상되도록 덕트 출구가 형성됨으로써, 공력 성능이 개선될 수 있다.

또한, 에어 덕트에 라디에이터가 배치됨에 따라 냉각수의 순환에 대한 다양한 설계가 가능하다.

나아가, 컨트롤 밸브의 제어에 따라 다양하게 구현되는 냉각수의 순환에 따라 엔진의 조건에 맞는 냉각 성능의 향상이 가능해지고, 궁극적으로 연비가 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 기본적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 작동도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 작동도이다.

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 장치는 외기 흡입구(20) 및 에어 덕트(50)을 포함한다.

상기 외기 흡입구(20)는 라디에이터 그릴(도시하지 않음) 등을 통하여 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 공기의 통로이다.

상기 외기 흡입구(20)를 통과하는 공기는 저온 라디에이터(30), 및 고온 라디에이터(40)를 냉각시키고, 엔진룸으로 유입된다. 즉, 상기 저온 라디에이터(30), 및 상기 고온 라디에이터(40)는 상기 외기 흡입구(20) 상에 배치된다. 여기서, 상기 고온 라디에이터(40)는 엔진(E)을 경유한 고온의 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하는 장치이며, 상기 저온 라디에이터(30)는 상기 고온 라디에이터(40)와는 별도로 저온의 냉각수에 잔존하는 열을 공기 중으로 방출하는 장치이다. 이러한 자동차에 장착되는 저온 라디에이터(30) 및 고온 라디에이터(40)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 에어 덕트(50)는 상기 외기 흡입구(20)의 양측에 형성된다. 즉, 상기 냉각 장치는 적어도 2개의 에어 덕트(50)를 포함한다. 도 1에는 2개의 에어 덕트(50)가 도시되었다.

상기 에어 덕트(50)는 전방 덕트(52), 후방 덕트(54), 및 덕트 출구(58)를 포함한다.

상기 전방 덕트(52)는 차량 전방의 외기를 받아들이도록 상기 에어 덕트(50)에서 상대적으로 전방에 형성된 부분이다. 또한, 상기 전방 덕트(52)는 상기 에어 덕트(50) 중 하나의 전방 덕트(52)의 연장선과 상기 에어 덕트(50) 중 다른 하나의 전방 덕트(52)의 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 차량의 전방으로 갈수록 내측으로 구부러진 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 전방 덕트(52)가 유선형을 형성함으로써, 공기의 저항이 최소화된다. 따라서, 상기 전방 덕트(52)는 상기 외기 흡입구(20)의 양측에서 차량 전방의 외기를 용이하게 받아들일 수 있다. 즉, 상기 전방 덕트(52)를 통과하는 공기의 공력 성능이 향상된다.

상기 후방 덕트(54)는 상기 전방 덕트(52)를 경유한 공기가 통과하도록 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)에서 상대적으로 후방에 형성된 부분이다. 또한, 상기 후방 덕트(54)는 상기 에어 덕트(50) 중 하나의 후방 덕트(54)의 연장선과 상기 에어 덕트(50) 중 다른 하나의 후방 덕트(54)의 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 차량의 후방으로 갈수록 외측으로 구부러진 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 차량의 외측으로 구부러진 후방 덕트(54)는 휠(W)을 향한다. 즉, 상기 후방 덕트(54)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(58)는 상기 후방 덕트(54)를 경유한 공기가 통과하도록 형성된다. 또한, 상기 덕트 출구(58)는 상기 에어 덕트(50)로부터 공기가 유출되는 출구이다. 나아가, 상기 덕트 출구(58)에는 공기의 흐름이 휠(W)을 향하여 유도되도록 가이드 플레이트(56)가 구비된다.

상기 가이드 플레이트(56)는 상기 덕트 출구(58)를 통하여 유출되는 공기의 유동 방향을 가이드 하는 판이다. 한편, 상기 덕트 출구(58)는 휠 하우스(12)와 일체로 형성된다. 즉, 상기 가이드 플레이트(56)는 상기 휠 하우스(12)에 장착된다. 여기서, 상기 휠 하우스(12)는 차체의 일부분으로서, 휠(W)을 덮고 있는 하우징이다.

상기 가이드 플레이트(56)는 상기 덕트 출구(58)를 통하여 유출되는 공기가 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성하도록 공기의 유동 방향을 가이드한다. 또한, 상기 가이드 플레이트(56)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 하나의 에어 덕트(50) 및 다른 하나의 에어 덕트(50)의 내부에는 각각 저온 보조 라디에이터(32) 및 고온 보조 라디에이터(42)가 더 배치될 수 있다. 또한, 상기 에어 덕트(50)의 내부에 배치되는 저온 보조 라디에이터(32) 및 고온 보조 라디에이터(42)는 상기 에어 덕트(50)를 통과하는 공기를 사용하여 냉각을 수행한다. 여기서, 상기 에어 덕트(50)의 내부에 배치되는 저온 보조 라디에이터(32) 및 고온 보조 라디에이터(42)는 상기 외기 흡입구(20) 상에 배치되는 저온 라디에이터(30) 또는 상기 고온 라디에이터(40)를 통과한 냉각수에 잔존하는 열을 공기 중으로 방출하는 장치이다. 한편, 상기 저온 라디에이터(30)는 상기 저온 라디에이터(30)를 통과한 냉각수를 냉각하고, 상기 고온 보조 라디에이터(42)는 상기 고온 라디에이터(40)를 통과한 냉각수를 냉각한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치는 차량(10) 전방의 외기를 엔진룸으로 유입시키는 외기 흡기구(20) 상에 구비되는 저온 라디에이터(30), 상기 저온 라디에이터(30) 후방에 배치된 고온 라디에이터(40), 상기 외기 흡입구(22)를 선택적으로 개폐시키는 에어 플랩(29), 상기 고온 라디에이터(40)를 통과한 냉각수가 엔진(E)을 경유하여 상기 고온 라디에이터(40)로 순환하도록 구비된 고온 냉각수 라인(70), 및 상기 저온 라디에이터(30)를 통과한 냉각수가 수냉식 컨덴서(60)를 통과하여 다시 저온 라디에이터(30)를 순환하도록 구비된 저온 냉각수 라인(80)을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치는 상기 차량 전방의 외기를 차량의 휠 방향으로 안내하도록 대칭되게 형성된 에어 덕트(50)를 더 포함하며, 상기 에어 덕트(50) 중 어느 하나에는 상기 고온 라디에이터(40)를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 고온 보조 라디에이터(42) 및 상기 저온 라디에이터(30)를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 저온 보조 라디에이터(32)가 구비되고, 상기 에어 덕트(50) 중 다른 하나에는 저압 EGR 쿨러(144)가 구비된다.

상기 저온 냉각수 라인(80)은 상기 저온 라디에이터(30)를 통과한 냉각수가 상기 컨덴서(60)로 흐르도록 구비된 제1 저온 냉각수 라인(81), 상기 컨덴서(60)로부터 배출된 냉각수를 복합 쿨러(140)로 전달하는 제2 저온 냉각수 라인(82), 상기 복합 쿨러(140)를 통과한 냉각수를 상기 저온 라디에이터(30)로 전달하는 제3 저온 냉각수 라인(83), 및 상기 제3 저온 냉각수 라인(83)에서 분기하여 상기 저온 보조 라디에이터(32)와 연결되고, 다시 상기 제3 저온 냉각수 라인(83)에 연결되는 제4 저온 냉각수 라인(84)을 포함한다.

상기 제3 저온 냉각수 라인(83)과 상기 제4 저온 냉각수 라인(84)이 분기되는 부분에는 상기 제3 저온 냉각수 라인(83)을 흐르는 냉각수가 상기 제4 저온 냉각수 라인(84)으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 제1 컨트롤 밸브(110)가 구비된다.

상기 제1 컨트롤 밸브(110)는 전달되는 냉각수의 온도에 따라 그 내측에 충진된 왁스 성분의 용적이 팽창 또는 수축하는 기계적인 써모스텟일 수 있고, 또는 미도시한 제어부의 제어에 따라 작동하는 전자식 써모스탯일 수 있으며, 상기 저온 냉각수 라인(80)을 흐르는 냉각수의 상기 저온 라디에이터(30)만의 냉각 외에 추가적인 냉각이 필요한 경우, 상기 제3 저온 냉각수 라인(83)을 흐르는 냉각수의 일부를 상기 제4 저온 냉각수 라인(84)으로 흐르도록 하여 냉각 효율을 높일 수 있다.

상기 고온 냉각수 라인(70)은 상기 고온 라디에이터(40)를 통과한 냉각수를 상기 엔진(E)으로 전달하는 제1 고온 냉각수 라인(71), 상기 엔진(E)을 통과한 냉각수를 상기 고온 라디에이터(40)로 전달하는 제2 고온 냉각수 라인(72) 및 상기 제2 고온 냉각수 라인(72)에서 분기하여 상기 고온 보조 라디에이터(42)와 연결되고, 다시 상기 제2 고온 냉각수 라인(72)에 연결되는 제3 고온 냉각수 라인(73)을 포함한다.

상기 제2 고온 냉각수 라인(72)과 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)이 분기되는 부분에는 상기 제2 고온 냉각수 라인(72)을 흐르는 냉각수가 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 제2 컨트롤 밸브(120)가 구비될 수 있다.

상기 제2 컨트롤 밸브(120)도 상기 고온 냉각수 라인(70)을 흐르는 냉각수의 상기 고온 라디에이터(40)만의 냉각 외에 추가적인 냉각이 필요한 경우, 상기 제2 고온 냉각수 라인(72)을 흐르는 냉각수의 일부를 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)으로 흐르도록 하여 냉각 효율을 높일 수 있다.

상기 제2 저온 냉각수 라인(82)상에는 상기 복합 쿨러(140)가 구비되어 상기 컨덴서(60)를 통과한 냉각수가 상기 복합 쿨러(140)를 냉각할 수 있다.

상기 엔진(E)에는 터보 차저(130)가 구비되고, 상기 제2 저온 냉각수 라인(82) 상에는 상기 터보 차저(130)를 통과한 공기를 냉각시키는 수냉식 인터 쿨러(132)가 구비되어 상기 컨덴서(60)를 통과한 냉각수가 상기 인터 쿨러(132)를 냉각할 수 있다.

상기 고온 냉각수 라인(70)은 상기 제2 고온 냉각수 라인(72)에서 분기하여 상기 인터 쿨러(132)를 통과한 후 상기 제2 고온 냉각수 라인(72)과 합류하는 제4 고온 냉각수 라인(74)을 더 포함할 수 있고, 상기 제4 고온 냉각수 라인(74)은 상기 제2 컨트롤 밸브(120)와 연결될 수 있다. 상기 제2 컨트롤 밸브(120)는 상기 EGR 쿨러(123)의 냉각이 필요한 경우, 상기 제4 고온 냉각수 라인(74)으로 냉각수가 흐를 수 있도록 작동할 수 있다.

상기 복합 쿨러(140)는 상기 인터 쿨러(132)와 EGR 쿨러가 통합되어 상기 터보 차저(130)를 통과한 공기와 EGR 가스를 동시에 냉각하는 장치이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 냉각 장치는 수냉식으로 냉각을 수행하는 상기 복합 쿨러(140)와 공랭식으로 냉각을 수행하는 상기 저압 EGR 쿨러(142)에 의해 EGR 가스를 반복적이고 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

상기 고온 냉각수 라인(70)과 상기 저온 냉각수 라인(80) 상에는 각각 펌프(150)가 구비되어 냉각수를 순환시킬 수 있으며, 각각 냉각수가 역류하는 것을 방지하는 원웨이 밸브(160)가 구비될 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 10을 참조로 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치가 구현하는 냉각수의 순환을 자세히 설명한다.

도 3 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 작동도이다. 또한, 도 3 내지 도 6은 상기 에어 플랩(29)이 상기 외기 흡입구(20)를 개방한 냉각 장치의 작동도이고, 도 7 내지 도10은 상기 에어 플랩(29)이 상기 외기 흡입구(20)를 폐쇄한 냉각 장치의 작동도이다.

한편, 도 3 내지 도 10에는 차체의 내부로 유입되는 외기의 흐름이 점선의 화살표로 도시되었고, 저온 냉각수의 흐름이 1점 쇄선의 저온 냉각수 라인(60) 상에 실선의 화살표로 도시되었으며, 고온 냉각수의 흐름이 점선의 고온 냉각수 라인(80) 상에 실선의 화살표로 도시되었고, 상기 터보 차저(130)와 상기 복합 쿨러(140)를 경유하는 압축공기의 흐름 및 상기 컨덴서(60)를 경유하는 냉매의 흐름이 실선의 화살표로 도시되었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외기가 상기 외기 흡입구(20)를 통과하여 엔진(E)을 냉각시키도록 상기 에어 플랩(29)이 개방된 상태에서 상기 제1 컨트롤 밸브(110)에 유입되는 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제1 컨트롤 밸브(110)는 상기 제4 저온 냉각수 라인(84)에 냉각수가 흐르도록 작동된다.

또한, 상기 제2 컨트롤 밸브(120)에 유입되는 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제2 컨트롤 밸브(120)는 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)에 냉각수가 흐르도록 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 냉각수가 냉각을 수행하는 모든 구성요소를 경유하도록 순환하는 경우는 상기 인터 쿨러(132)의 부하 및 상기 엔진(E)의 부하가 상인 경우일 수 있다.

여기서, 상기 인터 쿨러(132)의 부하 및 상기 엔진(E)의 부하는 각각 상, 중, 하 3단계로 구분하여 설명하기로 한다. 이러한 부하의 상, 중, 하는 당업자에 의해 설정될 수 있다. 한편, 상기 제1 컨트롤 밸브(110)의 설정온도는 제1 설정온도(T1)라 칭하고, 상기 제2 컨트롤 밸브(120)의 설정온도는 제2 설정온도(T2)라 칭하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 도 3의 상태에서 상기 제2 컨트롤 밸브(120)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제2 컨트롤 밸브(120)는 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)을 차단하도록 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 고온 냉각수가 상기 고온 보조 라디에이터(42)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 복합 쿨러(140)의 부하가 상이고, 상기 엔진(E)의 부하가 중인 경우일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도 3의 상태에서 상기 제1 컨트롤 밸브(110)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 되면, 상기 제1 컨트롤 밸브(110)는 상기 제4 저온 냉각수 라인(84)을 차단하도록 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 저온 냉각수가 상기 저온 보조 라디에이터(32)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 복합 쿨러(140)의 부하가 중이고, 상기 엔진(E)의 부하가 상인 경우일 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 도 3의 상태에서 상기 제1 컨트롤 밸브(110)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 됨과 동시에 상기 제2 컨트롤 밸브(120)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제1 컨트롤 밸브(110)는 상기 제4 저온 냉각수 라인(84)을 차단하도록 작동되고, 상기 제2 컨트롤 밸브(120)는 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)을 차단하도록 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 저온 냉각수가 상기 저온 보조 라디에이터(32)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하며, 고온 냉각수가 상기 고온 보조 라디에이터(42)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 인터 쿨러(132)의 부하 및 상기 엔진(E)의 부하가 중인 경우일 수 있다. 이 때, 엔진은 아이들(idle) 상태일 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 외기가 상기 외기 흡입구(20)를 통과하지 않도록 상기 에어 플랩(29)이 폐쇄된 상태에서 상기 제1 컨트롤 밸브(110)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 이상이고, 상기 제2 컨트롤 밸브(120)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 이상이면, 상기 제1 컨트롤 밸브(110) 및 상기 제2 컨트롤 밸브(120)는 도 3의 설명과 동일하게 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 냉각수가 냉각을 수행하는 모든 구성요소를 경유하도록 순환하는 경우는 상기 인터 쿨러(132)의 부하 및 상기 엔진(E)의 부하가 중인 경우일 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 도 7의 상태에서 상기 제2 컨트롤 밸브(120)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제2 컨트롤 밸브(120)는 도 4의 설명과 동일하게 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 고온 냉각수가 상기 고온 보조 라디에이터(42)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 복합 쿨러(140)의 부하가 중이고, 상기 엔진(E)의 부하가 하인 경우일 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 도 7의 상태에서 상기 제1 컨트롤 밸브(110)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 되면, 상기 제1 컨트롤 밸브(110)는 도 5의 설명과 동일하게 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 저온 냉각수가 상기 저온 보조 라디에이터(32)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 복합 쿨러(140)의 부하가 하이고, 상기 엔진(E)의 부하가 중인 경우일 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 도 7의 상태에서 상기 제1 컨트롤 밸브(110)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 됨과 동시에 상기 제2 컨트롤 밸브(120)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제1 컨트롤 밸브(110) 및 상기 제2 컨트롤 밸브(120)는 도 6의 설명과 동일하게 작동된다.

이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 저온 냉각수가 상기 저온 보조 라디에이터(20)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하며, 고온 냉각수가 상기 고온 보조 라디에이터(21)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 인터 쿨러(132)의 부하 및 상기 엔진(E)의 부하가 하인 경우일 수 있다. 이 때, 엔진은 아이들(idle) 상태일 수 있다.

이하, 도 11 내지 도 12를 참조로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 장치가 구현하는 냉각수의 순환을 자세히 설명한다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 작동도이다.

도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 장치는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치에서 제1, 2, 3 열전 발전기(101, 102, 103)를 더 포함한다. 한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 설명에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 설명과 동일한 구성요소의 반복적인 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 열전 발전은 서로 다른 종류의 금속으로 이루어진 폐회로에서 양 접점의 온도가 다르면 전류가 흐르는 현상을 이용하여 발전을 하는 것을 말하며, 열전 발전기(101, 102, 103)의 기본적인 기능은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제1 열전 발전기(101)는 상기 복합 쿨러(140)와 상기 제1 컨트롤 밸브(110)의 사이에 배치된다. 또한, 상기 복합 쿨러(140)를 경유한 저온 냉각수는 상기 제1 열전 발전기(101)를 경유한다. 나아가, 상기 컨덴서(60)를 통과한 냉매가 흐르는 냉매 라인(62)은 상기 제1 열전 발전기(101)를 경유한다. 즉, 상기 제1 열전 발전기(101)는 상기 저온 라디에이터(30)를 통과한 저온 냉각수와 상기 냉매 라인(62)을 흐르는 냉매의 온도 차이를 이용하여 열전 발전을 수행한다.

상기 제2 열전 발전기(102)는 상기 제1 저온 냉각수 라인(81)과 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)이 통과하도록 배치된다. 또한, 상기 제2 열전 발전기(102)는 상기 제3 고온 냉각수 라인(73) 상에 배치되고, 상기 제1 저온 냉각수 라인(81)은 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)과 나란하게 배치되도록 "U"자 형상으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제2 열전 발전기(102)는 상기 제1 저온 냉각수 라인(81)를 흐르는 저온 냉각수와 상기 제3 고온 냉각수 라인(73)를 흐르는 고온 냉각수의 온도 차이를 이용하여 열전 발전을 수행한다.

상기 제3 열전 발전기(103)는 상기 하나의 에어 덕트(50)에 구비된 상기 저온 보조 라디에이터(32)와 상기 고온 보조 라디에이터(42)의 사이에 배치된다. 즉, 상기 제3 열전 발전기(103)는 상기 저온 보조 라디에이터(32)와 상기 고온 보조 라디에이터(42)의 온도 차이를 이용하여 열전 발전을 수행한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 덕트(50)를 통과한 공기가 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성하는 성능이 향상되도록 덕트 출구(58)가 형성됨으로써, 공력 성능이 개선될 수 있다. 또한, 에어 덕트(50)에 라디에이터(32, 42)가 배치됨에 따라 냉각수의 순환에 대한 다양한 설계가 가능하다. 나아가, 컨트롤 밸브(110, 120)의 제어에 따라 다양하게 구현되는 냉각수의 순환에 따라 엔진(E)의 조건에 맞는 냉각 성능의 향상이 가능해지고, 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.

E: 엔진
10: 차체
12: 휠 하우스
20: 외기 흡기구 29: 에어 플랩
30: 저온 라디에이터 32: 저온 보조 라디에이터
40: 고온 라디에이터 42: 고온 보조 라디에이터
50: 에어 덕트 52: 전방 덕트
54: 후방 덕트 56: 가이드 플레이트
58: 덕트 출구
60: 컨덴서 62: 냉매 라인
70: 고온 냉각수 라인
80: 저온 냉각수 라인
110: 제1 컨트롤 밸브 120: 제2 컨트롤 밸브
130: 터보 차저 132: 인터 쿨러
140: 복합 쿨러 142: 저압 EGR 쿨러
150: 펌프 160: 원웨이 밸브

Claims

차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트;
상기 외기 흡기구를 선택적으로 개폐하는 에어 플랩;
차량 전방의 외기를 엔진룸으로 유입시키는 외기 흡기구 상에 구비되는 저온 라디에이터;
상기 저온 라디에이터 후방에 배치된 고온 라디에이터;
상기 저온 라디에이터를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 저온 보조 라디에이터;
상기 고온 라디에이터를 통과하는 냉각수를 선택적으로 냉각하는 고온 보조 라디에이터;
상기 고온 라디에이터를 통과한 냉각수가 엔진을 경유하여 상기 고온 라디에이터로 순환하도록 구비된 고온 냉각수 라인;
상기 저온 라디에이터를 통과한 냉각수가 수냉식 컨덴서를 통과하여 다시 저온 라디에이터를 순환하도록 구비된 저온 냉각수 라인; 및
수냉식 인터 쿨러와 수냉식 EGR 쿨러가 통합된 복합 쿨러;
을 포함하되,
상기 저온 보조 라디에이터 및 상기 고온 보조 라디에이터는 상기 에어 덕트 중 하나에 구비되고,
상기 에어 덕트 중 다른 하나에는 공랭식으로 EGR 가스를 냉각시키는 저압 EGR 쿨러가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 저온 냉각수 라인은,
상기 저온 라디에이터를 통과한 냉각수가 상기 컨덴서로 흐르도록 구비된 제1 저온 냉각수 라인;
상기 컨덴서로부터 배출된 냉각수를 복합 쿨러로 전달하는 제2 저온 냉각수 라인;
상기 복합 쿨러를 통과한 냉각수를 상기 저온 라디에이터로 전달하는 제3 저온 냉각수 라인; 및
상기 제3 저온 냉각수 라인에서 분기하여 상기 저온 보조 라디에이터와 연결되고, 다시 상기 제3 저온 냉각수 라인에 연결되는 제4 저온 냉각수 라인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제3항에 있어서,
상기 제3 저온 냉각수 라인과 상기 제4 저온 냉각수 라인이 분기되는 부분에는 상기 제3 저온 냉각수 라인을 흐르는 냉각수가 상기 제4 저온 냉각수 라인으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 제1 컨트롤 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제3항에 있어서,
상기 복합 쿨러는 상기 제2 저온 냉각수 라인 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 고온 냉각수 라인은,
상기 고온 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 엔진으로 전달하는 제1 고온 냉각수 라인;
상기 엔진을 통과한 냉각수를 상기 고온 라디에이터로 전달하는 제2 고온 냉각수 라인; 및
상기 제2 고온 냉각수 라인에서 분기하여 상기 고온 보조 라디에이터와 연결되고, 다시 상기 제2 고온 냉각수 라인에 연결되는 제3 고온 냉각수 라인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 고온 냉각수 라인과 상기 제3 고온 냉각수 라인이 분기되는 부분에는 상기 제2 고온 냉각수 라인을 흐르는 냉각수가 상기 제3 고온 냉각수 라인으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 제2 컨트롤 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2 고온 냉각수 라인에서 분기하여 상기 복합 쿨러를 통화한 후 상기 제2 고온 냉각수 라인과 합류하는 제4 고온 냉각수 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제8항에 있어서,
상기 제4 고온 냉각수 라인은 상기 제2 컨트롤 밸브와 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 고온 냉각수 라인과 상기 저온 냉각수 라인 상에는 각각 펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
제10항에 있어서,
상기 고온 냉각수 라인과 상기 저온 냉각수 라인 상에는 각각 냉각수가 역류하는 것을 방지하는 원웨이 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.