KR102451915B1 - 차량용 냉각수 펌프 및 이를 포함한 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 냉각수가 유입되는 유입구와 토출구가 형성된 펌프 하우징, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함하되, 상기 펌프 하우징에는 적어도 어느 하나의 열교환 요소로 냉각수를 상시 공급하는 물통로가 형성된다.

Description

차량용 냉각수 펌프 및 이를 포함한 냉각 시스템{COOLANT PUMP AND COOLING SYSTEM PROVIDED WITH THE SAME FOR VEHICLE}
본 발명은 운전 조건에 따라서 실린더 블록 및 실린더 헤드로 공급되는 냉각수를 각각 제어하여 엔진의 웜업(warm-up) 시간을 단축하고, 페일 세이프 기능이 가능한 차량용 냉각수 펌프 및 이를 구비한 냉각 시스템에 관한 것이다.
엔진은 연료의 연소에 의해서 회전력을 발생시키면서 열에너지를 외부로 배출한다. 특히, 냉각수는 엔진 등을 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 라디에이터 등을 통해서 외부로 방출한다.
엔진의 냉각수 온도가 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나며, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어진다. 또한, 배기가스의 품질이 저하될 수 있으며 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어져 승객 및 운전자에게 불편을 줄 수 있다.
엔진의 냉각수 온도가 과열되면, 노킹이 발생하고, 이를 억제하기 위해서 점화시기를 조절해야 하므로 엔진의 성능이 저하될 수 있다. 또한, 윤활유의 온도가 과도하면 윤활작용이 저하될 수 있다.
따라서, 엔진의 특정부위는 냉각수의 온도를 높게 유지하고, 다른 부위는 낮게 유지하여 연비를 향상시키는 방안으로 다단 제어 워터펌프에 대한 연구가 이루어저 왔다.
다단 제어 워터펌프는 유동정지(Zero Flow) 및 냉각수 유량을 제어할 수 있어 엔진의 웜업 속도를 상대적으로 빠르게 하고 연비 개선이 가능하다.
그런데, 냉간 및 저온시에 히터, LP EGR 쿨러 등이 작동할 경우에는 냉각수가 흐르게 해야 하므로, 엔진의 웜업이 지연되어 연비 개선에 불리한 문제가 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 엔진의 웜업(warm-up) 시간을 단축하할 수 있는 차량용 냉각수 펌프, 및 이를 구비한 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 페일 세이프 기능이 가능한 차량용 냉각수 펌프 및 이를 구비한 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 차량용 냉각수 펌프는 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 냉각수가 유입되는 유입구와 토출구가 형성된 펌프 하우징, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함하되, 상기 펌프 하우징에는 적어도 어느 하나의 열교환 요소로 냉각수를 상시 공급하는 물통로가 형성될 수 있다.
상기 슬라이더는 상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부 및 상기 수직부에서 절곡 형성되어 상기 토출구를 선택적으로 차단하는 블록부를 포함하며, 상기 블록부에는 상기 슬라이더가 완전히 닫혔을 때 상기 토출구와 연통하는 페일 세이프 홀이 형성될 수 있다.
상기 구동부는 상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부, 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛, 상기 슬라이더와 상기 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버 및 상기 슬라이더의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 유닛은 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브, 상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드 및 상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 실린더 블록, 상기 실린더 블록과 결합하는 실린더 헤드, 복수 개의 열교환 요소, 상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드 및 상기 복수 개의 열교환 요소 중 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프 및 상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드, 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 냉각수 펌프를 연결하는 복수 개의 냉각수 라인을 포함하고, 상기 냉각수 펌프는 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 냉각수가 유입되는 유입구와 토출구가 형성된 펌프 하우징, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함하되, 상기 펌프 하우징에는 상기 적어도 어느 하나의 열교환 요소로 냉각수를 상시 공급하는 물통로가 형성될 수 있다.
상기 슬라이더는 상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부 및 상기 수직부에서 절곡 형성되어 상기 토출구를 선택적으로 차단하는 블록부를 포함하며, 상기 블록부에는 상기 슬라이더가 완전히 닫혔을 때 상기 토출구와 연통하는 페일 세이프 홀이 형성될 수 있다.
상기 구동부는 상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부, 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛, 상기 슬라이더와 상기 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버 및 상기 슬라이더의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 유닛은 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브, 상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드 및 상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 냉각수 라인은 상기 물통로와 연결되어 상기 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 상시 냉각수를 전달하는 바이 패스 냉각수 라인을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 냉각수 라인은 상기 실린더 블록을 지나는 블록 냉각수 라인, 상기 실린더 헤드를 지나는 헤드 냉각수 라인, 라디에이터를 지나는 라디에이터 냉각수 라인 및 상기 복수 개의 열교환 요소로 냉각수를 공급하는 보조 냉각수 라인을 더 포함하고, 상기 차량용 냉각 시스템은 상기 블록 냉각수 라인, 상기 헤드 냉각수 라인, 상기 라디에이터 냉각수 라인 및 상기 보조 냉각수 라인의 냉각수 흐름을 제어하는 냉각수 제어 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 실린더 블록, 상기 실린더 블록과 결합하는 실린더 헤드, 복수 개의 열교환 요소, 상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드 및 상기 복수 개의 열교환 요소 중 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프 및 상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드, 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 냉각수 펌프를 연결하는 복수 개의 냉각수 라인을 포함하고, 상기 냉각수 펌프는 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 냉각수가 유입되는 유입구와 토출구가 형성된 펌프 하우징, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 토출구와 선택적으로 연통하는 페일 세이프 홀이 형성된 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 슬라이더는 상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부 및 상기 수직부에서 절곡 형성되어 상기 토출구를 선택적으로 차단하는 블록부; 포함하며, 상기 페일 세이프 홀은 상기 슬라이더가 완전히 닫혔을 때 상기 토출구와 연통하도록 상기 블록부에 형성될 수 있다.
상기 구동부는 상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부, 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛, 상기 슬라이더와 상기 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버 및 상기 슬라이더의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 유닛은 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브 상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드 및 상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 실린더 블록의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 블록 수온 센서 및 상기 실린더 헤드의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 헤드 수온 센서를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 위치 센서, 상기 블록 수온 센서 및 상기 헤드 수온 센서의 출력 신호에 따라 미리 설정된 페일 세이프 작동 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 페일 세이프 작동 조건에 해당하면, 상기 제어기는 상기 솔레노이드를 작동시켜 상기 슬라이더를 여닫을 수 있다.
상기 펌프 하우징에는 상기 복수 개의 열교환 요소 중 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 냉각수를 상기 공급하는 물통로가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프, 및 이를 구비한 냉각 시스템은 냉간 및 저온시에도 실린더 블록 및 실린더 헤드로 공급되는 냉각수를 차단하여 엔진의 웜업(warm-up) 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프, 및 이를 구비한 냉각 시스템은 페일 세이프 기능이 가능하여 비상 상황시에도 차량의 구동이 가능하다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프의 슬라이더의 사시도이다.
도4 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 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.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 블록도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 실린더 블록(110) 및 실린더 헤드(100)를 포함하는 엔진(101), 냉각수 펌프(105), 냉각수 제어 밸브(140) 및 복수 개의 열교환 요소를 포함한다.
상기 냉각수 펌프(105)는 상기 실린더 블록(110) 및 상기 실린더 헤드(100)의 냉각수 입구측에 배치되고, 상기 냉각수 제어 밸브(140)는 상기 실린더 블록(110) 및 상기 실린더 헤드(100)의 냉각수 출구측에 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 차량 작동 상태 신호부를 포함하고, 상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 제어기(280)가 상기 냉각수 펌프(105) 및 냉각수 제어 밸브(140)의 작동을 제어한다.
상기 차량 작동 상태 신호부는 예를 들어, 엑셀 개도 센서(10), 차속 센서(20), 블록 수온 센서(145), 헤드 수온 센서(146), 대기온 센서(30) 등을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 열교환 요소는 예를 들어, 저압 이지알 쿨러(155), 히터 (165), 이지알 밸브(160), 리저버 탱크(150), 라디에이터(135), 오일 쿨러(125), 고압 이지알 쿨러(120) 및 써모스탯(115)을 포함할 수 있다.
상기 실린더 블록(110), 상기 실린더 헤드(100), 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 냉각수 펌프(105)를 연결하도록 복수 개의 냉각수 라인이 구비된다.
상기 냉각수 제어 밸브(140)는 상기 실린더 블록(110) 및 상기 실린더 헤드(100)로부터의 냉각수 흐름 및 상기 복수 개의 열교환 요소로의 냉각수 흐름을 제어할 수 있다. 상기 냉각수 제어 밸브(140)는 기계식 또는 전자식의 다양한 형태의 유량 제어 구성일 수 있다.
상기 리저버 탱크(150)는 상기 라디에이터(135)로 연결된 냉각수라인에 연결되고, 상기 리저버 탱크(150)의 냉각수는 상기 냉각수 펌프(105)의 흡입측으로 연결된다. 그리고, 상기 써모스탯(115)은 냉각수온에 따라서 개폐되며, 이는 설계사양에 따라서 설치위치가 변경될 수 있고, 설치되지 않을 수도 있다.
상기 실린더 블록(110)을 흐르는 냉각 수온을 감지하도록 상기 블록 수온 센서(145)가 배치되고, 상기 냉각수 제어 밸브(140)을 흐르는 냉각 수온을 감지하도록 상기 헤드 수온 센서(146)가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브(140)이 복수 개의 열교환 요소로의 냉각수를 분배하는 구조 등은 도면에 한정되지 않으며, 다양한 변형예가 가능하다. 또한, 상기 열교환 요소들(히터 코어, 및 라디에이터 등)의 구조 및 기능은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 반복되는 설명은 생략한다.
상기 냉각수 펌프(105)는 상기 열교환 요소들로부터 배출되는 냉각수를 흡입하고, 펌핑한다.
그리고, 상기 냉각수 펌프(105)는 상기 실린더 헤드(100) 또는 상기 실린더 블록(110) 중 어느 하나, 또는 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블록(110)으로 동시에 냉각수를 공급할 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프의 슬라이더의 사시도이고, 도4 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 도시한 단면도이다.
도3 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 샤프트(200)의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러(230), 상기 샤프트(200)의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리(205), 냉각수가 유입되는 유입구(211)와 상기 샤프트(200)와 수직한 방향으로 토출구(213)가 형성된 펌프 하우징(210), 상기 토출구(213)를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트(200)의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더(215) 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함한다.
상기 토출구(213)는 상기 실린더 블록(110) 또는 상기 실린더 헤드(100) 중 어느 하나, 또는 상기 실린더 블록(110)과 상기 실린더 헤드(100)와 연통하며, 상기 토출구(213)가 열리면, 상기 실린더 블록(110) 및/또는 상기 실린더 헤드(100)로 냉각수를 공급한다.
상기 샤프트(200)의 일단에는 상기 풀리(205)가 장착되고, 상기 풀리(205)는 엔진의 출력축으로부터 회전력을 전달받고 상기 샤프트(200)를 회전시킨다.
상기 임펠러(230)는 상기 샤프트(200)의 외주에 장착되고, 디스크 형태의 회전디스크(232)와 상기 회전디스크(232)의 일면에 형성되는 날개(234)를 포함한다.
상기 구동부는 상기 유입구(211)를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부(250), 상기 냉각수 전달부(250)로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프(105)로 전달하는 제어 유닛(290) 및 상기 슬라이더(215)와 상기 펌프 하우징(210)에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛(290)으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더(215)를 이동시키는 제어 챔버(260)를 포함한다.
상기 슬라이더(215)의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서(300)가 상기 펌프 하우징(210) 내에 장착될 수 있다.
상기 유입구(211)와 상기 냉각수 전달부(250)를 연통하도록 냉각수 전달 홀(235)이 상기 펌프 하우징(210)에 형성될 수 있다.
상기 슬라이더(215)를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더(215)와 상기 임펠러(230) 사이에 리턴 탄성부(245)가 구비되고, 상기 리턴 탄성부(245)를 지지하도록 상기 슬라이더(215)와 상기 임펠러(230) 사이에 지지부재(240)가 구비될 수 있다.
상기 제어 유닛(290)은 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브(275), 상기 체크 밸브(275)를 개폐하는 솔레노이드(270) 및 상기 솔레노이드(270)의 작동을 제어하는 상기 제어기(280)를 포함한다.
상기 슬라이더(215)는 상기 샤프트(200)의 수직 방향으로 형성된 수직부(215b) 및 상기 수직부(215b)에서 절곡 형성되어 상기 토출구(213)를 선택적으로 차단하는 블록부(215a)를 포함한다.
상기 펌프 하우징(210)에는 상기 적어도 어느 하나의 열교환 요소로 냉각수를 상시 공급하는 물통로(214)가 형성된다.
상기 물통로(214)는 상기 샤프트(200)와 평행한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 냉각수 라인은 상기 물통로(214)와 연결되어 상기 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 상시 냉각수를 전달하는 바이 패스 냉각수 라인(305)을 포함할 수 있다.
상기 물통로(214)와 연결된 열교환 요소는 예를 들어, 상기 LP-EGR 쿨러(155) 및/또는 상기 히터(165)일 수 있으며, 차량의 운전 조건에 상관 없이 상기 LP-EGR 쿨러(155) 및/또는 상기 히터(165)로 냉각수가 전달되어 열교환 될 수 있다.
상기 복수 개의 냉각수 라인은 상기 실린더 블록(110)을 지나는 블록 냉각수 라인(303), 상기 실린더 헤드(100)를 지나는 헤드 냉각수 라인(301), 상기 라디에이터(135)를 지나는 라디에이터 냉각수 라인(312) 및 상기 복수 개의 열교환 요소로 냉각수를 공급하는 보조 냉각수 라인(307, 314, 316)을 더 포함한다.
상기 냉각수 제어 밸브(140)는 상기 제어기(280)의 제어에 따라 상기 블록 냉각수 라인(303), 상기 헤드 냉각수 라인(301), 상기 라디에이터 냉각수 라인(312) 및 상기 보조 냉각수 라인(307, 314, 316)의 냉각수 흐름을 제어한다.
상기 블록부(215a)에는 상기 슬라이더(215)가 완전히 닫혔을 때 상기 토출구(213)와 연통하는 페일 세이프 홀(216)이 형성된다.
이하, 도1 내지 도6을 참조하여 본 발명 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프 및 이를 구비한 냉각 시스템의 작동을 설명한다.
크랭크 축과 연결된 상기 풀리(205)가 회전하는 상태에서, 상기 유입구(211)로 전달된 냉각수 중 일부가 상기 냉각수 전달 홀(235) 및 상기 냉각수 전달부(250)를 통해 상기 체크 밸브(275)로 전달된다.
상기 제어기(280)는 상기 엑셀 개도 센서(10), 상기 차속 센서(20), 상기 블록 수온 센서(145), 상기 헤드 수온 센서(146), 상기 대기온 센서(30)를 포함하는 상기 차량 작동 상태 신호부의 해당 신호를 바탕으로 상기 슬라이더(215)의 개도량을 결정하여 결정된 개도량에 해당하는 신호를 상기 솔레노이드(270)으로 출력하며, 상기 솔레노이드(270)의 작동에 따라 상기 체크 밸브(275)가 개폐된다.
상기 체크 밸브(275)가 열리면, 상기 냉각수 전달부(250)를 통해 전달된 냉각수가 토출측으로 바이패스 되고, 상기 슬라이더(215)는 상기 리턴 탄성부(245)의 탄성력에 의해 후진하게 되고, 즉 도면의 우측으로 이동하게 되고, 상기 토출구(213)를 통해 냉각수가 상기 실린더 블록(110) 및/또는 상기 실린더 헤드(100)로 공급된다.
상기 체크 밸브(275)가 닫히면, 상기 냉각수 전달부(250)를 통해 전달된 냉각수가 상기 제어 챔버(260)로 전달되며, 상기 제어 챔버 내의 냉각수 압력에 의해 상기 슬라이더(215)는 전진하게 되고, 즉 도면의 좌측으로 이동하게 되고, 상기 토출구(213)를 닫게 된다.
상기 제어기(280)는 상기 위치 센서(300)의 출력 신호를 통해 상기 슬라이더(215)의 위치를 확인하여 상기 솔레노이드(270)의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제어기(280)는 상기 블록 수온 센서(145) 및 상기 헤드 수온 센서(146)의 출력 신호가 설정된 냉간 운전 조건이면, 상기 냉각수 펌프(105)가 닫히도록 제어한다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(280)는 상기 블록부(215a)가 상기 토출구(213)를 완전히 닫도록 제어하며, 따라서 상기 블록 냉각수 라인(303) 및 상기 헤드 냉각수 라인(301)으로 냉각수가 흐르지 않아 상기 엔진(101)의 웜업이 빨라질 수 있다. 그러나, 상기 물통로(214)와 상기 바이 패스 냉각수 라인(305)를 통해 냉각수가 공급되어 상기 LP-EGR 쿨러(155) 및/또는 상기 히터(165)는 냉각수와 열교환이 가능하다.
상기 제어기(280)는 상기 블록 수온 센서(145) 및 상기 헤드 수온 센서(146)의 출력 신호가 설정된 온간 또는 열간 운전 조건이면, 상기 냉각수 펌프(105) 및 상기 냉각수 제어 밸브(140)의 작동을 제어한다.
도4에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(280)는 상기 솔레노이드(270)의 작동을 제어하여 상기 슬라이더(215)를 미리 설정된 위치로 이동시켜 상기 토출구(213)의 개도량을 조절하고, 상기 냉각수 제어 밸브(140)의 작동에 의해 상기 복수 개의 냉각수 라인으로 냉각수가 흐르게 된다.
이때, 상기 LP-EGR 쿨러(155) 및/또는 상기 히터(165)는 상기 바이 패스 냉각수 라인(305) 및 상기 보조 냉각수 라인(314)를 통해 동시에 냉각수를 공급 받을 수 있다.
차량 작동 상태에 따른 상기 슬라이더(215)의 작동 위치 및 냉각수 라인의 냉각수 제어는 실험에 의해 미리 설정될 수 있으며, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제어기(280)는 상기 위치 센서(300), 상기 블록 수온 센서(145) 및 상기 헤드 수온 센서(146)의 출력 신호에 따라 미리 설정된 페일 세이프 작동 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 페일 세이프 작동 조건에 해당하면, 상기 제어기(280)는 상기 솔레노이드(270)를 작동시켜 상기 슬라이더(215)를 여닫을 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기(280)는 상기 슬라이더(215)가 고착된 상태를 페일 세이프 작동 조건으로 할 수 있다.
상기 페일 세이프 작동 조건에 해당하면, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이더(215)가 완전히 도면의 좌측으로 이동한 상태와 도4의 개방 상태를 반복하여 고착 상태를 벗어날 수 있다. 이때, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 페일 세이프 홀(216)과 상기 토출구(213)가 연통하여 냉각수는 계속 흐를 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 제어기(280)는 미리 설정된 상기 냉각수 펌프(105)의 작동 이상, 상기 위치 센서(300)의 오작동, 냉각수 온도의 급격한 변화 등을 페일 세이프 작동 조건으로 정할 수 있다.
상기 페일 세이프 작동 조건에 해당하면 상기 제어기(280)는 상기 슬라이더(215)가 완전히 닫히게, 즉 도6에 도시된 상기 페일 세이프 홀(216)과 상기 토출구(213)가 연통된 상태를 유지하여 상기 엔진(101)의 과열을 방지할 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.
10: 엑셀 개도 센서 20: 차속 센서
30: 대기온 센서 100: 실린더 헤드
101: 엔진 110: 실린더 블록
105: 냉각수 펌프 115: 써모스탯
120: HP-EGR 쿨러 125: 오일 쿨러
135: 라디에이터 140: 냉각수 제어 밸브
145: 블록 수온 센서 146: 헤드 수온 센서
150: 리저버 탱크 155: LP-EGR 쿨러
160: EGR 밸브 165: 히터
200: 샤프트 205: 풀리
210: 펌프 하우징 211: 유입구
213: 토출구 214: 물통로
215: 슬라이더 216: 페일 세이프 홀
230: 임펠러 232: 디스크
234: 날개 235: 냉각수 전달 홀
240: 지지부재 245: 리턴 탄성부
250: 냉각수 전달부 260: 제어 챔버
270: 솔레노이드 275: 체크 밸브
280: 제어기 290: 제어 유닛
300: 위치 센서 301: 헤드 냉각수 라인
303: 블록 냉각수 라인 305: 바이 패스 냉각수 라인
307, 312, 314: 보조 냉각수 라인 312: 라디에이터 냉각수 라인

Claims (19)

  1. 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러;
    상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리;
    냉각수가 유입되는 유입구와 토출구가 형성된 펌프 하우징;
    상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 이동시키는 구동부;
    를 포함하되,
    상기 펌프 하우징에는 적어도 어느 하나의 열교환 요소로 냉각수를 상시 공급하는 물통로가 형성되되,
    상기 구동부는
    상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부;
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛;
    상기 슬라이더와 상기 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버; 및
    상기 슬라이더의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서;
    를 포함하는 차량용 냉각수 펌프.
  2. 제1항에서,
    상기 슬라이더는
    상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부; 및
    상기 수직부에서 절곡 형성되어 상기 토출구를 선택적으로 차단하는 블록부;
    를 포함하며,
    상기 블록부에는 상기 슬라이더가 완전히 닫혔을 때 상기 토출구와 연통하는 페일 세이프 홀이 형성된 차량용 냉각수 펌프.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부;
    를 더 포함하는 차량용 냉각수 펌프.
  5. 제1항에서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브;
    상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드; 및
    상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 차량용 냉각수 펌프.
  6. 실린더 블록;
    상기 실린더 블록과 결합하는 실린더 헤드;
    복수 개의 열교환 요소;
    상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드 및 상기 복수 개의 열교환 요소 중 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프; 및
    상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드, 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 냉각수 펌프를 연결하는 복수 개의 냉각수 라인;
    을 포함하고,
    상기 냉각수 펌프는,
    샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러;
    상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리;
    냉각수가 유입되는 유입구와 토출구가 형성된 펌프 하우징;
    상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 이동시키는 구동부;
    를 포함하되,
    상기 펌프 하우징에는 상기 적어도 어느 하나의 열교환 요소로 냉각수를 상시 공급하는 물통로가 형성되되,
    상기 구동부는
    상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부;
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛;
    상기 슬라이더와 상기 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버; 및
    상기 슬라이더의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서;
    를 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 슬라이더는
    상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부; 및
    상기 수직부에서 절곡 형성되어 상기 토출구를 선택적으로 차단하는 블록부;
    를 포함하며,
    상기 블록부에는 상기 슬라이더가 완전히 닫혔을 때 상기 토출구와 연통하는 페일 세이프 홀이 형성된 차량용 냉각 시스템.
  8. 삭제
  9. 제6항에서,
    상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부;
    를 더 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  10. 제6항에서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브;
    상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드; 및
    상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  11. 제6항에서,
    상기 복수 개의 냉각수 라인은
    상기 물통로와 연결되어 상기 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 상시 냉각수를 전달하는 바이 패스 냉각수 라인;
    을 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 복수 개의 냉각수 라인은
    상기 실린더 블록을 지나는 블록 냉각수 라인;
    상기 실린더 헤드를 지나는 헤드 냉각수 라인;
    라디에이터를 지나는 라디에이터 냉각수 라인; 및
    상기 복수 개의 열교환 요소로 냉각수를 공급하는 보조 냉각수 라인;
    을 더 포함하되,
    상기 차량용 냉각 시스템은 상기 블록 냉각수 라인, 상기 헤드 냉각수 라인, 상기 라디에이터 냉각수 라인 및 상기 보조 냉각수 라인의 냉각수 흐름을 제어하는 냉각수 제어 밸브를 더 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  13. 실린더 블록;
    상기 실린더 블록과 결합하는 실린더 헤드;
    복수 개의 열교환 요소;
    상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드 및 상기 복수 개의 열교환 요소 중 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프; 및
    상기 실린더 블록, 상기 실린더 헤드, 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 냉각수 펌프를 연결하는 복수 개의 냉각수 라인;
    을 포함하고,
    상기 냉각수 펌프는,
    샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러;
    상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리;
    냉각수가 유입되는 유입구와 토출구가 형성된 펌프 하우징;
    상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 토출구와 선택적으로 연통하는 페일 세이프 홀이 형성된 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 이동시키는 구동부;
    를 포함하되,
    상기 구동부는,
    상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부;
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛;
    상기 슬라이더와 상기 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버; 및
    상기 슬라이더의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서;
    를 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  14. 제13항에서,
    상기 슬라이더는
    상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부; 및
    상기 수직부에서 절곡 형성되어 상기 토출구를 선택적으로 차단하는 블록부; 포함하며,
    상기 페일 세이프 홀은 상기 슬라이더가 완전히 닫혔을 때 상기 토출구와 연통하도록 상기 블록부에 형성된 차량용 냉각 시스템.
  15. 삭제
  16. 제13항에서,
    상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부;
    를 더 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  17. 제13항에서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브;
    상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드; 및
    상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  18. 제17항에서,
    실린더 블록의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 블록 수온 센서; 및
    상기 실린더 헤드의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 헤드 수온 센서;
    를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 위치 센서, 상기 블록 수온 센서 및 상기 헤드 수온 센서의 출력 신호에 따라 미리 설정된 페일 세이프 작동 조건에 해당하는지 판단하고,
    상기 페일 세이프 작동 조건에 해당하면, 상기 제어기는 상기 솔레노이드를 작동시켜 상기 슬라이더를 여닫는 차량용 냉각 시스템.
  19. 제18항에서,
    상기 펌프 하우징에는 상기 복수 개의 열교환 요소 중 적어도 어느 하나의 열교환 요소에 냉각수를 상기 공급하는 물통로가 형성된 차량용 냉각 시스템.
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