KR102451921B1 - 유량 제어 장치, 이를 포함하는 냉각 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

유량 제어 장치, 이를 포함하는 냉각 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유량 제어 장치에 관한 것으로, 냉각수가 유입되는 유입구, 냉각수가 유출되는 유출구, 제1 냉각수 공급 라인 및 제2 냉각수 공급 라인이 형성된 냉각수 제어부 하우징, 상기 냉각수 제어부 하우징에 장착되어 냉각수를 공급하는 워터 펌프, 상기 제1 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 플레이트, 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 피스톤, 상기 밸브 플레이트와 상기 밸브 피스톤을 선택적으로 이동시켜 상기 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 개폐하는 구동부 및 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

유량 제어 장치, 이를 포함하는 냉각 시스템 및 그 제어 방법{COOLANT FLOW CONTROL DEVICE, COOLING SYSTEM PROVIDED WITH THE SAME AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 운전 조건에 따라서 공급되는 냉각수를 제어하여 웜업 시간을 단축하고, 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 유량 제어 장치, 이를 포함하는 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 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.
연비 성능, 난방 성능 및 냉각 성능을 극대화 하기 위해서는 가변 워터 펌프, 전자식 써모스탯, 유량 제어 밸브를 사용하는데, 레이 아웃이 복잡하고 고가인 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 단순한 구성으로 웜업 시간을 단축하고, 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 유량 제어 장치, 이를 포함하는 냉각 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치는 냉각수가 유입되는 유입구, 냉각수가 유출되는 유출구, 제1 냉각수 공급 라인 및 제2 냉각수 공급 라인이 형성된 냉각수 제어부 하우징, 상기 냉각수 제어부 하우징에 장착되어 냉각수를 공급하는 워터 펌프, 상기 제1 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 플레이트, 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 피스톤, 상기 밸브 플레이트와 상기 밸브 피스톤을 선택적으로 이동시켜 상기 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 개폐하는 구동부 및 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 제어부 하우징에는 상기 밸브 피스톤이 이동 가능하게 삽입되는 안내 격벽이 형성될 수 있다.
상기 워터 펌프는 기계식 워터 펌프일 수 있다.
상기 워터 펌프는 전기 워터 펌프이며, 상기 제어기는 상기 전기 워터 펌프의 작동을 제어할 수 있다.
상기 구동부는 상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하며 왁스가 충진된 써모스탯 하우징 및 상기 써모스탯 하우징을 탄성 지지하는 스프링, 상기 써모스탯 하우징의 이동을 안내하는 가이드 로드 및 상기 가이드 로드를 통해 상기 왁스에 열을 전달하는 전기 히터를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하는 작동 로드, 상기 작동 로드를 탄성 지지하는 스프링 및 상기 작동 로드와 결합하여 상기 작동 로드를 선택적으로 이동시키는 솔레노이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 상부 실린더 헤드, 상기 상부 실린더 헤드에 냉각수를 공급하는 상부 라인, 상기 상부 실린더 헤드와 결합하는 하부 실린더 헤드, 상기 하부 실린더 헤드에 냉각수를 공급하는 하부 라인, 상기 하부 실린더 헤드와 결합하는 엔진 블록 및 상기 엔진 블록을 냉각수를 공급하는 블록 라인을 포함하는 엔진, 상기 하부 실린더 헤드로부터 냉각수를 공급받는 복수 개의 열 교환 요소, 상기 상부 실린더 헤드 및 상기 엔진 블록으로부터 냉각수를 공급받는 라디에이터, 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 라디에이터로부터 냉각수가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 하부 라인과 연결되는 유출구가 형성되며, 상기 상부 라인과 연결된 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 블록 라인과 연결된 제2 냉각수 공급 라인이 형성된 냉각수 제어부 하우징, 상기 냉각수 제어부 하우징에 장착되어 냉각수를 공급하는 워터 펌프, 상기 제1 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 플레이트, 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 피스톤, 상기 밸브 플레이트와 상기 밸브 피스톤을 선택적으로 이동시켜 상기 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 개폐하는 구동부 및 상기 하부 실린더 헤드의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 수온 센서 및 상기 엔진 블록의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 수온 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부 및 상기 상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 구동부의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 제어부 하우징에는 상기 밸브 피스톤이 이동 가능하게 삽입되는 안내 격벽이 형성될 수 있다.
상기 워터 펌프는 기계식 워터 펌프일 수 있다.
상기 워터 펌프는 전기 워터 펌프이며, 상기 제어기는 상기 전기 워터 펌프의 작동을 제어할 수 있다.
상기 구동부는 상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하며 왁스가 충진된 써모스탯 하우징, 상기 써모스탯 하우징을 탄성 지지하는 스프링, 상기 써모스탯 하우징의 이동을 안내하는 가이드 로드 및 상기 가이드 로드를 통해 상기 왁스에 열을 전달하는 전기 히터를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하는 작동 로드, 상기 작동 로드를 탄성 지지하는 스프링 및 상기 작동 로드와 결합하여 상기 작동 로드를 선택적으로 이동시키는 솔레노이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템 제어 방법은 상기 냉각 시스템에 적용될 수 있다.
상기 제어기가 상기 제2 수온 센서의 출력 신호가 설정된 냉간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 냉각 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 제2 냉각수 공급 라인이 닫히도록 상기 구동부의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제어기가 상기 제1 수온 센서의 출력 신호가 설정된 온간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 온간 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인은 열리고, 상기 제2 냉각수 공급 라인이 닫히도록 상기 구동부의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제어기가 상기 제2 수온 센서의 출력 신호가 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 열간 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인과 상기 제2 냉각수 공급 라인이 열리도록 상기 구동부의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치, 이를 포함하는 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 의하면 단순한 구성으로 웜업 시간을 단축하고, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 냉간시 작동을 나타낸 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 냉간시 작동을 나타낸 구성도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 온간시 작동을 나타낸 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 온간시 작동을 나타낸 구성도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 열간시 작동을 나타낸 도면이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 열간시 작동을 나타낸 구성도이다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 제어 장치를 나타낸 도면이다.
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.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 블록도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 구성도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 차량 작동 상태 신호부(10)의 출력 신호에 따라 후술하는 구동부(60)의 작동을 제어하는 제어기(30)를 포함한다.
상기 차량 작동 상태 신호부(10)는 제1 수온 센서(12), 제2 수온 센서(14), 엔진 오일 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 오일온 센서(16), 흡기 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 흡기온 센서(18), 엑셀 페달의 위치를 측정하여 해당 신호를 출력하는 엑셀 개도 센서(20) 및 차속을 측정하여 해당 신호를 출력하는 차속 센서(22)를 포함한다.
상기 제어기(30)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 각각 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템은 엔진(1)을 포함하며, 상기 엔진(1)은 상부 실린더 헤드(5), 상기 상부 실린더 헤드(5)에 냉각수를 공급하는 상부 라인(101), 상기 상부 실린더 헤드(5)와 결합하는 하부 실린더 헤드(7), 상기 하부 실린더 헤드(7)에 냉각수를 공급하는 하부 라인(103), 상기 하부 실린더 헤드(7)와 결합하는 엔진 블록(3) 및 상기 엔진 블록(3)을 냉각수를 공급하는 블록 라인(105)을 포함한다.
상기 제1 수온 센서(12)는 상기 하부 실린더 헤드(7)의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하도록 장착되며, 상기 제2 수온 센서(14)는 상기 엔진 블록(3)의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하도록 장착된다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템은 상기 하부 실린더 헤드(7)로부터 냉각수를 공급받는 복수 개의 열 교환 요소 및 상기 상부 실린더 헤드(5) 및 상기 엔진 블록(3)으로부터 냉각수를 공급받는 라디에이터(40)를 포함한다.
상기 복수 개의 열교환 요소는 예를 들어, LP-EGR 쿨러(44), 히터(46), 오일 쿨러(47), HP-EGR 쿨러(48)를 포함할 수 있고, 리저버 탱크(42)가 상기 라디에이터(40)로 흐르는 냉각수 일부를 분기 받을 수 있다. 그러나, 상기 복수 개의 열교환 장치는 도면에 도시된 장치에 한정된 것은 아니고, 냉각수와 열교환 하는 다양한 형태의 장치를 포함할 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 냉간시 작동을 나타낸 도면이다.
도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템은 유량 제어 장치(52)를 포함한다.
상기 유량 제어 장치(52)는 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 라디에이터(40)로부터 냉각수가 유입되는 유입구(51)가 형성되고, 상기 하부 라인(103)과 연결되는 유출구(53)가 형성되며, 상기 상부 라인(101)과 연결된 제1 냉각수 공급 라인(55) 및 상기 블록 라인(105)과 연결된 제2 냉각수 공급 라인(56)이 형성된 냉각수 제어부 하우징(54), 상기 냉각수 제어부 하우징(54)에 장착되어 냉각수를 공급하는 워터 펌프(50), 상기 제1 냉각수 공급 라인(55)을 선택적으로 차단하는 밸브 플레이트(62), 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)을 선택적으로 차단하는 밸브 피스톤(64), 상기 밸브 플레이트(62)와 상기 밸브 피스톤(64)을 선택적으로 이동시켜 상기 제1 냉각수 공급 라인(55) 및 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)을 선택적으로 개폐하는 구동부(60)를 포함한다.
상기 유량 제어 장치(52)에서 공급하는 냉각수는 상기 엔진(1)으로 공급되고, 아웃렛 피팅(90)을 통해 상기 라디에이터(40) 및 복수 개의 열교환 요소를 거처 상기 유량 제어 장치(52)로 전달된다.
도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템은 실린더 헤드가 상기 상부 실린더 헤드(5)와 하부 실린더 헤드(7)로 분리되며, 냉각수도 분리 공급되어 상기 엔진(1)의 냉각 효율이 향상될 수 있다. 즉, 연소실과 인접한 상기 하부 실린더 헤드(7)로 상기 유출구(53)로부터 냉각수가 공급되어 노킹 방지가 가능하며, 상기 엔진 블록(3)과 상기 상부 실린더 헤드(5)로 냉각수가 선택적으로 공급되어 상기 엔진(1)의 효율적인 냉각이 가능하다.
상기 제어부 하우징(54)에는 상기 밸브 피스톤(64)이 이동 가능하게 삽입되는 안내 격벽(58)이 형성된다.
상기 워터 펌프(50)는 기계식 워터 펌프일 수도 있고, 전기 워터 펌프일 수도 있다.
상기 워터 펌프(50)가 전기 워터 펌프인 경우, 상기 제어기(30)는 상기 전기 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수 유량을 제어할 수도 있다.
상기 구동부(60)는 전기 써모스탯(61) 일 수 있다.
즉, 상기 구동부(60)는 상기 밸브 플레이트(62) 및 상기 밸브 피스톤(64)에 결합하며 왁스(66)가 충진된 써모스탯 하우징(68), 상기 써모스탯 하우징(68)을 탄성 지지하는 스프링(72), 상기 써모스탯 하우징(68)의 이동을 안내하는 가이드 로드(70) 및 상기 가이드 로드(70)를 통해 상기 왁스(66)에 열을 전달하는 전기 히터(74)를 포함한다.
상기 제어기(30)가 상기 차량 작동 상태 신호부(10)로부터 출력되는 신호에 따라 상기 전기 히터(74)의 작동을 제어하여 상기 왁스(66)에 열을 가하면 상기 왁스(66)의 팽창에 따라 상기 밸브 플레이트(62)와 상기 밸브 피스톤(64)이 이동하게 된다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 냉간시 작동을 나타낸 구성도이다.
이하, 도3 및 도4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 냉간시 작동을 설명한다.
상기 제어기(30)가 상기 제2 수온 센서(14)의 출력 신호가 설정된 냉간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 냉각 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인(55) 및 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)이 닫히도록 상기 구동부(60)의 작동을 제어한다.
상기 냉간 조건은 예를 들어 상기 엔진 블록(3)의 냉각수 온도가 약 50도 이하로 설정될 수 있고, 이는 시동후 일정 시간까지 일 수 있다.
냉간시 상기 제1 냉각수 공급 라인(55) 및 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)은 폐쇄되며, 상기 엔진(1)의 빠른 웜업이 가능하다.
또한, 상기 유출구(53)와 상기 하부 라인(103)을 통해 상기 하부 실린더 헤드(7)로만 냉각수가 흐르고, 상기 하부 실린더 헤드(7)를 지난 냉각수는 상기 오일 쿨러(47)에 전달되어 냉간시 오일 온도를 빠르게 올릴 수 있다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 온간시 작동을 나타낸 도면이고, 도6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 온간시 작동을 나타낸 구성도이다.
이하, 도5 및 도6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 온간시 작동을 설명한다.
상기 제어기(30)가 상기 제1 수온 센서(12)의 출력 신호가 설정된 온간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 온간 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인(55)은 열리고, 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)이 닫히도록 상기 구동부(60)의 작동을 제어한다.
상기 온간 조건은 예를 들어 상기 하부 실린더 헤드(7)의 냉각수 온도가 약 90 도 이상으로 설정될 수 있다.
상기 온간 조건에서는 상기 상부 실린더 헤드(5)와 연결된 제1 냉각수 공급 라인(55)은 열리고, 상기 엔진 블록(3)과 연결된 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)은 닫힌 상태를 유지하도록 상기 제어기(30)가 상기 구동부(60)를 제어한다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 상기 안내 격벽(58)에 의해 상기 밸브 피스톤(64)이 열리지 않고, 상기 밸브 플레이트(62)만 열리도록 상기 전기 히터(74)가 작동한다.
상기 온간 조건에서는 상기 상부 실린더 헤드(5)와 상기 하부 실린더 헤드(7)로 냉각수가 공급되어 노킹 등 방지가 가능하며, 상기 엔진 블록(3)으로는 냉각수가 공급되지 않아 상기 엔진 블록(3)의 온도를 상대적으로 높일 수 있어 연비 향상이 가능하다.
상기 상부 실린더 헤드(5)를 통과한 냉각수는 상기 라디에이터(40)를 지나며 냉각된다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 열간시 작동을 나타낸 도면이고, 도8은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 열간시 작동을 나타낸 구성도이다.
이하, 도7 및 도8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 열간시 작동을 설명한다.
상기 제어기(30)가 상기 제2 수온 센서(14)의 출력 신호가 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 열간 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인(55)과 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)이 열리도록 상기 구동부(60)의 작동을 제어한다.
상기 열간 조건은 예를 들어 상기 엔진 블록(3)의 냉각수 온도가 약 105 도 이상으로 설정될 수 있다.
상기 열간 조건에서는 상기 상부 실린더 헤드(5)와 연결된 제1 냉각수 공급 라인(55)과 상기 엔진 블록(3)과 연결된 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)이 모두 열리도록 상기 제어기(30)가 상기 구동부(60)를 제어한다. 즉, 도7에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 피스톤(64)과 상기 밸브 플레이트(62)가 모두 열리도록 상기 전기 히터(74)가 작동한다.
상기 열간 조건에서는 상기 상부 실린더 헤드(5), 상기 하부 실린더 헤드(7)및 상기 엔진 블록(3)으로 모두 냉각수가 공급되어 상기 엔진(1)의 과열을 방지할 수 있다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 제어 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 도1, 도2, 도3 및 도9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 제어 장치를 설명한다.
도9를 설명함에 있어, 이해의 편의를 위해 앞서 설명한 구성과 동일 유사한 구성은 동일 유사한 참조번호를 사용하며 반복되는 설명은 생략한다.
도9에 도시된 유량 제어 장치는 앞서 설명한 구동부(60)가 솔레노이드를 포함한다.
즉, 도9에 도시된 유량 제어 장치는 상기 밸브 플레이트(62) 및 상기 밸브 피스톤(64)에 결합하는 작동 로드(83), 상기 작동 로드(83)를 탄성 지지하는 스프링(85) 및 상기 작동 로드(83)와 결합하여 상기 작동 로드(83)를 선택적으로 이동시키는 솔레노이드(87)를 포함한다.
상기 제어기(30)는 앞서 설명한 상기 차량 작동 상태 신호부(10)의 출력 신호에 따라 상기 솔레노이드(87)의 작동을 제어하며, 상기 솔레노이드(87)가 상기 밸브 플레이트(62) 및 상기 밸브 피스톤(64)을 밀어 상기 제1 냉각수 공급 라인(55) 및 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)을 모두 차단하거나, 상기 제1 냉각수 공급 라인(55)만을 개방하거나, 또는 상기 제1 냉각수 공급 라인(55) 및 상기 제2 냉각수 공급 라인(56)을 모두 개방하게 된다.
도9에 도시된 유량제어 장치는 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 적용될 수 있고, 반복되는 설명은 생략한다.
앞서 설명한 상기 냉간 조건, 상기 온간 조건 및 상기 열간 조건은 상기 차량 작동 상태 신호부(10)의 출력 신호에 따라 다양한 조건으로 설정될 수 있고, 이를 통해 차량의 작동 상태에 따른 엔진 및 냉각 시스템의 효율적 냉각이 가능하다.
예를 들어 차속이 상대적으로 빠른 경우, 외기에 의한 냉각이 가능하므로, 상기 냉간 조건, 상기 온간 조건 및 상기 열간 조건에 해당하는 기준 냉각수 온도는 상대적으로 높게 설정될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 엑셀 개도 센서(20)의 출력 신호가 상대적으로 높아지면, 상기 엔진(1)의 부하가 증가하여 냉각수 온도가 높아지는 것이 예상되므로, 상기 냉간 조건, 상기 온간 조건 및 상기 열간 조건에 해당하는 기준 냉각수 온도는 상대적으로 낮게 설정될 수도 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.
1: 엔진 3: 엔진 블록
5: 상부 실린더 헤드 7: 하부 실린더 헤드
10: 차량 작동 상태 신호부 12: 제1 수온 센서
14: 제2 수온 센서 16: 오일온 센서
18: 흡기온 센서 20: 엑셀 개도 센서
22: 차속 센서 30: 제어기
40: 라디에이터 42: 리저버 탱크
44: LP-EGR 쿨러 46: 히터
47: 오일 쿨러 48: HP-EGR 쿨러
50: 워터 펌프 51: 유입구
52: 유량 제어 장치 53: 유출구
54: 냉각수 제어부 하우징 55: 제1 냉각수 공급 라인
56: 제2 냉각수 공급 라인 58: 안내 격벽
60: 구동부 62: 밸브 플레이트
64: 밸브 피스톤 66: 왁스
68: 써모스탯 하우징 70: 가이드 로드
72: 스프링 74: 전기 히터
83: 작동 로드 85: 스프링
87: 솔레노이드 101: 상부 라인
103: 하부 라인 105: 블록 라인

Claims (15)

  1. 냉각수가 유입되는 유입구, 냉각수가 유출되는 유출구, 제1 냉각수 공급 라인 및 제2 냉각수 공급 라인이 형성된 냉각수 제어부 하우징;
    상기 냉각수 제어부 하우징에 장착되어 냉각수를 공급하는 워터 펌프;
    상기 제1 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 플레이트;
    상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 피스톤;
    상기 밸브 플레이트와 상기 밸브 피스톤을 선택적으로 이동시켜 상기 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 개폐하는 구동부; 및
    상기 구동부의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 유량 제어 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제어부 하우징에는 상기 밸브 피스톤이 이동 가능하게 삽입되는 안내 격벽이 형성된 유량 제어 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 워터 펌프는 기계식 워터 펌프인 유량 제어 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 워터 펌프는 전기 워터 펌프이며,
    상기 제어기는 상기 전기 워터 펌프의 작동을 제어하는 유량 제어 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 구동부는
    상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하며 왁스가 충진된 써모스탯 하우징;
    상기 써모스탯 하우징을 탄성 지지하는 스프링;
    상기 써모스탯 하우징의 이동을 안내하는 가이드 로드; 및
    상기 가이드 로드를 통해 상기 왁스에 열을 전달하는 전기 히터;
    를 포함하는 유량 제어 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 구동부는
    상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하는 작동 로드;
    상기 작동 로드를 탄성 지지하는 스프링; 및
    상기 작동 로드와 결합하여 상기 작동 로드를 선택적으로 이동시키는 솔레노이드;
    를 포함하는 유량 제어 장치.
  7. 상부 실린더 헤드, 상기 상부 실린더 헤드에 냉각수를 공급하는 상부 라인, 상기 상부 실린더 헤드와 결합하는 하부 실린더 헤드, 상기 하부 실린더 헤드에 냉각수를 공급하는 하부 라인, 상기 하부 실린더 헤드와 결합하는 엔진 블록 및 상기 엔진 블록을 냉각수를 공급하는 블록 라인을 포함하는 엔진;
    상기 하부 실린더 헤드로부터 냉각수를 공급받는 복수 개의 열 교환 요소;
    상기 상부 실린더 헤드 및 상기 엔진 블록으로부터 냉각수를 공급받는 라디에이터;
    상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 라디에이터로부터 냉각수가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 하부 라인과 연결되는 유출구가 형성되며, 상기 상부 라인과 연결된 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 블록 라인과 연결된 제2 냉각수 공급 라인이 형성된 냉각수 제어부 하우징;
    상기 냉각수 제어부 하우징에 장착되어 냉각수를 공급하는 워터 펌프;
    상기 제1 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 플레이트;
    상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 차단하는 밸브 피스톤;
    상기 밸브 플레이트와 상기 밸브 피스톤을 선택적으로 이동시켜 상기 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 제2 냉각수 공급 라인을 선택적으로 개폐하는 구동부; 및
    상기 하부 실린더 헤드의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 수온 센서 및 상기 엔진 블록의 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 수온 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부; 및
    상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 구동부의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 냉각 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 제어부 하우징에는 상기 밸브 피스톤이 이동 가능하게 삽입되는 안내 격벽이 형성된 냉각 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 워터 펌프는 기계식 워터 펌프인 냉각 시스템.
  10. 제8항에서,
    상기 워터 펌프는 전기 워터 펌프이며,
    상기 제어기는 상기 전기 워터 펌프의 작동을 제어하는 냉각 시스템.
  11. 제8항에서,
    상기 구동부는
    상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하며 왁스가 충진된 써모스탯 하우징;
    상기 써모스탯 하우징을 탄성 지지하는 스프링;
    상기 써모스탯 하우징의 이동을 안내하는 가이드 로드; 및
    상기 가이드 로드를 통해 상기 왁스에 열을 전달하는 전기 히터;
    를 포함하는 냉각 시스템.
  12. 제8항에서,
    상기 구동부는
    상기 밸브 플레이트 및 상기 밸브 피스톤에 결합하는 작동 로드;
    상기 작동 로드를 탄성 지지하는 스프링; 및
    상기 작동 로드와 결합하여 상기 작동 로드를 선택적으로 이동시키는 솔레노이드;
    를 포함하는 냉각 시스템.
  13. 제7항에 따른 냉각 시스템 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기가 상기 제2 수온 센서의 출력 신호가 설정된 냉간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 냉각 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인 및 상기 제2 냉각수 공급 라인이 닫히도록 상기 구동부의 작동을 제어하는 냉각 시스템 제어 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 제어기가 상기 제1 수온 센서의 출력 신호가 설정된 온간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 온간 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인은 열리고, 상기 제2 냉각수 공급 라인이 닫히도록 상기 구동부의 작동을 제어하는 냉각 시스템 제어 방법.
  15. 제13항에서,
    상기 제어기가 상기 제2 수온 센서의 출력 신호가 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 열간 조건에 해당하면, 상기 제1 냉각수 공급 라인과 상기 제2 냉각수 공급 라인이 열리도록 상기 구동부의 작동을 제어하는 냉각 시스템 제어 방법.
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