KR102474351B1 - 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템 - Google Patents

냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템은, 실린더 블럭 위에 배치되는 실린더 헤드로 구성된 엔진블럭, 상기 엔진블럭의 냉각수 배출 측에 배치되고, 냉각부품들로 분배되는 냉각수를 각각 제어하는 냉각수 제어 밸브유닛, 상기 엔진블럭의 냉각수 입구 측에 배치되고, 냉각수를 펌핑하되, 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 블럭으로 분배되는 냉각수를 제어하도록 구성된 냉각수 펌프유닛, 및 상기 냉각수 제어 밸브유닛을 제어하여, 상기 냉각부품들로 분배되는 냉각수를 제어하고, 상기 냉각수 펌프유닛을 제어하여, 상기 실린더블럭으로 공급되는 냉각수를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템{ENGINE SYSTEM HAVING COOLANT CONTROL VALVE}
본 발명은 운전 조건에 따라서 실린더 블럭으로 공급되는 냉각수를 각각 제어하여 엔진의 웜업(warm-up) 시간을 단축하고, 냉각효율을 향상시킬 수 있는 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템에 관한 것이다.
엔진은 연료의 연소에 의해서 회전력을 발생시키면서 열에너지를 배출한다. 냉각수는 엔진, 히터, 및 라디에이터 등을 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 외부로 방출한다.
엔진의 냉각수 온도가 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나며, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어질 뿐만 아니라, 배기가스의 품질이 저하될 수 있다. 아울러, 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어져서 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 유지하는 등 하나의 밸브를 통해서 여러 개의 냉각요소를 제어하는 하나의 냉각수 제어밸브가 적용되고 있다.
한편, 하나의 냉각수 제어밸브 유닛이 라디에이터, 히터 코어, 이지알 쿨러, 오일 쿨러, 또는 실린더 블럭을 지나는 냉각수를 각각 제어하는 기술이 이미 구현되어 있다.
이와 같이, 하나의 냉각수 제어밸브 유닛을 이용하여 보다 많은 냉각요소들(라디에이터, 히터 코어, 이지알 쿨러, 오일 쿨러 등)로 분배되는 냉각수를 제어하고, 냉각성능을 향상시킬 수 있다.
선행문헌으로써, 일본 특개 2015-59615가 있다.
한편, 냉각수 제어밸브 유닛이 엔진의 냉각수 출구 측에 배치되는 경우에, 냉각수 펌프유닛은 엔진의 냉각수 입구 측에 배치되는데, 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 분배되는 냉각수를 각각 제어하기 위한 연구가 진행되고 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 실린더 블럭으로 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하여 웜업 시간을 단축하여, 연료소모를 줄이고, 난방성능을 향상시킬 수 있는 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템을 제공하는 것이다.
또한, 냉각수의 온도가 설정 수치 이상으로 높아지는 경우에, 냉각수를 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 공급함으로써 냉각성능을 향상시킬 수 있는 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템은, 실린더 블럭 위에 배치되는 실린더 헤드로 구성된 엔진블럭, 상기 엔진블럭의 냉각수 배출 측에 배치되고, 냉각부품들로 분배되는 냉각수를 각각 제어하는 냉각수 제어 밸브유닛, 상기 엔진블럭의 냉각수 입구 측에 배치되고, 냉각수를 펌핑하되, 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 블럭으로 분배되는 냉각수를 제어하도록 구성된 냉각수 펌프유닛, 및 상기 냉각수 제어 밸브유닛을 제어하여, 상기 냉각부품들로 분배되는 냉각수를 제어하고, 상기 냉각수 펌프유닛을 제어하여, 상기 실린더블럭으로 공급되는 냉각수를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 펌프유닛은, 회전중심축을 중심으로 회전하도록 구성된 임펠러, 상기 임펠러에서 펌핑된 냉각수가 흐르는 제1 펌핑 통로와 제2 펌핑 통로가 형성되는 펌프 바디, 상기 제1 펌핑 통로와 상기 제2 펌핑 통로를 각각 개폐하는 제1 차단 벽과 제2 차단 벽이 형성되는 슬라이더, 및 상기 슬라이더를 밀거나 당겨서 상기 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 개폐하도록 하거나, 상기 제2 차단 벽이 상기 제2 펌핑 통로를 개폐하도록 하는 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 제어 밸브유닛과 상기 실린더 블럭을 지나는 냉각수온을 각각 감지하도록 구성되는 냉각수온 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 냉각수온에 따라서 상기 액추에이터를 제어하여 상기 슬라이더의 위치를 움직임으로서, 상기 슬라이더에 형성된 상기 제1,2차단 벽이 상기 제1,2펌핑 통로를 개폐시키거나, 상기 제1,2펌핑 통로의 개도율을 제어하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 냉각수온이 제1설정온도 미만인 제1조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터를 제어하여 상기 제1,2차단 벽이 상기 제1,2펌핑 통로를 폐쇄하도록 상기 슬라이더의 위치를 움직일 수 있다.
상기 제어부는 냉각수온이 제1설정온도 이상이고, 제2설정온도 미만인 제2조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터를 제어하여 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로의 일부를 개방하고, 상기 제2 차단 벽은 상기 제2 펌핑 통로를 폐쇄하도록 상기 슬라이더의 위치를 움직일 수 있다.
상기 제어부는 냉각수온이 제2설정온도 이상이고, 제3설정온도 미만인 제3조건이라고 판단되면, 상기 냉각수제어밸브유닛을 제어하여, 상기 냉각수수요처들로 분배되는 냉각수를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 냉각수온이 제3설정온도 이상인 제4조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터를 제어하여 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 개방하고, 상기 제2 차단 벽은 상기 제2 펌핑 통로를 개방하도록 상기 슬라이더의 위치를 움직일 수 있다.
상기 임펠러는 회전중심축을 따라서 냉각수를 흡입하고, 방사방향으로 냉각수를 펌핑하는 원심형이고, 상기 제1,2펌핑 통로는 상기 임펠러의 방사방향을 따라서 형성될 수 있다.
상기 임펠러에 연결된 샤프트가 상기 슬라이더의 중심부를 관통하고, 상기 슬라이더는 상기 샤프트를 따라서 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 슬라이더의 양측에 상기 제1,2차단 벽이 연결될 수 있다.
상기 액추에이터는 상기 샤프트를 따라서 상기 슬라이더를 움직일 수 있다.
상기 제어부는, 엔진의 회전속도, 연료분사량, 및 상기 실린더 블럭을 지나는 냉각수온에 따라서, 상기 냉각수 펌프유닛을 제어하여 상기 실린더 블럭을 지나는 냉각수의 흐름을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛은 회전중심축을 중심으로 회전하도록 구성된 임펠러, 상기 임펠러에서 펌핑된 냉각수가 흐르는 제1 펌핑 통로와 제2 펌핑 통로가 형성되는 펌프 바디, 상기 제1 펌핑 통로와 상기 제2 펌핑 통로를 각각 개폐하는 제1 차단 벽과 제2 차단 벽이 형성되는 슬라이더, 및 상기 슬라이더를 밀거나 당겨서 상기 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 개폐하도록 하거나, 상기 제2 차단 벽이 상기 제2 펌핑 통로를 개폐하도록 하는 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 임펠러는 회전중심축을 따라서 냉각수를 흡입하고, 방사방향으로 냉각수를 펌핑하는 원심형이고, 상기 제1,2펌핑 통로는 상기 임펠러의 방사방향을 따라서 양측에 형성될 수 있다.
상기 임펠러에 연결된 샤프트가 상기 슬라이더의 중심부를 관통하고, 상기 슬라이더는 상기 샤프트를 따라서 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 슬라이더의 양측에 상기 제1,2차단 벽이 형성될 수 있다.
상기 액추에이터는 상기 샤프트를 따라서 상기 슬라이더를 움직일 수 있다.
상기 슬라이더의 움직임에 따라서 상기 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 먼저 열도록, 상기 제1 차단 벽은 상기 제2 차단 벽의 길이보다 짧게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 엔진의 냉간 조건에서 실린더블럭에 냉각수 제로 플로우(zero flow) 상태를 구현하여, 웜업 시간을 단축할 수 있고, 연료소모를 줄일 수 있으며, 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 냉각수가 설정온도 이상으로 가열된 경우에, 냉각수를 실린더 블럭과 실린더 헤드로 흐르도록 하여, 냉각성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 엔진의 회전수 또는 부하에 따라서 실린더 블럭의 냉각수온도를 제어하여, 연료소모를 줄일 수 있고, 엔진의 내구성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 엔진의 회전속도 및 운전조건에 따라서 냉각수 유량을 제어하여, 냉각시스템의 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛을 갖는 엔진 냉각시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 실린더 헤드로 냉각수를 펌핑하는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 냉각수를 펌핑하는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수의 제1온도조건에서 냉각수의 흐름을 보여주는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수의 제2온도조건에서 냉각수의 흐름을 보여주는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수의 제3온도조건에서 냉각수의 흐름을 보여주는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템을 제어하는 제어방법을 보여주는 플로우 차트다.
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 펌프유닛을 갖는 엔진 냉각시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 엔진 냉각시스템은 실린더 블럭(110), 실린더 헤드(100), 냉각수 펌프유닛(105), 냉각수 제어 밸브유닛(140), 저압 이지알 쿨러(155), 히터 코어(165), 이지알 밸브(160), 리저버(150), 라디에이터(135), 변속기 오일워머(130), 오일 쿨러(125), 고압 이지알 쿨러(120), 및 써모스탯(115)을 포함한다.
상기 실린더 블럭(110) 위에 상기 실린더 헤드(100)가 배치된다. 여기서, 상기 실린더 블럭(110)과 상기 실린더 헤드(100)를 엔진블럭(도면 부호 미표시)으로 지칭할 수 있다.
상기 냉각수 펌프유닛(105)은 상기 엔진블럭에서 냉각수 입구측에 배치되고, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 상기 엔진블럭에서 냉각수 출구측에 배치된다.
상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 상기 저압 이지알 쿨러(155)와 상기 히터 코어(165)를 지나는 냉각수를 제어하고, 상기 이지알 밸브(160)를 지나는 냉각수를 제어하며, 상기 라디에이터(135)를 지나는 냉각수를 제어하고, 상기 변속기 오일워머(130)와 상기 오일 쿨러(125)를 지나는 냉각수를 제어할 수 있다.
상기 리저버(150)는 상기 라디에이터(135)로 연결된 냉각수라인에 연결되고, 상기 리저버(150)의 냉각수는 상기 냉각수 펌프유닛(105)의 흡입측으로 연결된다. 그리고, 상기 써모스탯(115)은 냉각수온에 따라서 개폐되며, 이는 설계사양에 따라서 설치위치가 변경될 수 있고, 설치되지 않을 수 있다.
상기 실린더 블럭(110)을 흐르는 냉각수온을 감지하는 냉각수온 센서(145)가 배치되고, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)을 흐르는 냉각수온을 감지하는 냉각수온 센서(145)가 배치된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)이 냉각부품들로 냉각수를 분배하는 구조 등에 대해서는 공지기술을 참조한다. 아울러, 상기 냉각부품들(히터 코어, 및 라디에이터 등)의 구조 및 기능에 대해서도 공지기술을 참조한다.
상기 냉각수 펌프유닛(105)은 냉각부품들로부터 배출되는 냉각수를 흡입하고, 펌핑한다. 그리고, 상기 냉각수 펌프유닛(105)은 엔진의 회전속도(RPM), 운전부하(연료 분사량), 냉각수온 등에 따라서 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블럭(110)으로 펌핑되는 냉각수를 제어할 수 있다. 상기 냉각수 펌프유닛(105)의 구조에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 냉각수 펌프유닛(105)은 회전력 소스(250), 샤프트(215), 임펠러(230), 펌프 바디(240), 흡입통로(263), 제1 펌핑 통로(261), 제2 펌핑 통로(262), 슬라이더(220), 제1 차단 벽(222), 제2 차단 벽(224), 및 액추에이터(210)를 포함하고, 상기 액추에이터(210)와 상기 회전력 소스(250)는 상기 제어부(200)에 의해서 제어될 수 있다.
상기 펌프 바디(240)의 안에는 상기 임펠러(230)가 회전 가능하게 배치되고, 상기 임펠러(230)의 중심부를 관통하여 샤프트(215)가 고정된다. 상기 샤프트(215)와 동축상에 상기 임펠러(230)의 전방으로 흡입통로(263)가 형성되고, 상기 회전중심축의 방사방향 양측으로 제1 펌핑 통로(261)와 제2 펌핑 통로(262)가 형성된다.
상기 회전력 소스(250)는 모터 또는 엔진의 출력축일 수 있고, 상기 모터는 상기 샤프트(215)를 통해서 상기 임펠러(230)의 회전력을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 임펠러(230)의 회전에 따라서 상기 흡입통로(263)를 통해서 냉각수를 흡입하고, 상기 제1,2펌핑 통로(261, 262)를 통해서 상기 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블럭(110)으로 냉각수를 펌핑할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 펌핑 통로(261)는 상기 실린더 헤드(100)의 냉각수 입구측에 연결되고, 상기 제2 펌핑 통로(262)는 상기 실린더 블럭(110)의 냉각수 입구측에 연결된다.
상기 샤프트(215)는 상기 슬라이더(220)의 중심부를 관통하고, 상기 슬라이더(220)는 상기 샤프트(215)를 따라서 축 방향으로 왕복하여 움직이도록 배치되고, 상기 액추에이터(210)는 로드(211)를 통해서 상기 슬라이더를 앞뒤로 움직일 수 있다.
상기 슬라이더(220)의 양측에 상기 제1,2차단 벽(222, 224)이 형성된다. 여기서, 상기 슬라이더(220)가 제1,2차단 벽(222, 224)을 포함할 수 있으며, 상기 제1,2차단 벽(222, 224)은 상기 제1,2펌핑 통로(261, 262)를 개폐하도록 형성된다.
상기 슬라이더(220)가 상기 임펠러(230) 측으로 이동한 상태에서, 상기 제1,2차단 벽(222, 224)은 상기 제1,2펌핑 통로(261, 262)를 폐쇄한다. 그리고, 상기 슬라이더(220)가 상기 임펠러(230)에서 멀어지면, 상기 제1,2차단 벽(222, 224)은 상기 제1,2펌핑 통로(261, 262)를 개방한다. 여기서, 상기 제1,2차단 벽(222, 224)은 상기 샤프트(215)와 나란하게 형성된다.
아울러, 상기 제1 차단 벽(222)은 짧게 형성되고, 상기 제2 차단 벽(224)은 길게 형성되어, 상기 슬라이더(220)의 움직임에 따라서 상기 제1 차단 벽(222)이 상기 제1 펌핑 통로(261)를 먼저 개방하고, 상기 제2 차단 벽(224)이 상기 제2 펌핑 통로(262)를 나중에 개방한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어부(200)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제어부(200)는 냉각수온이 제1설정온도 미만인 제1조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터(210)를 제어하여 상기 슬라이더(220)의 위치를 제어하고, 상기 제1,2차단 벽(222, 224)이 상기 제1,2펌핑 통로(261, 262)를 폐쇄하도록 할 수 있다.
따라서, 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블럭(110)으로 냉각수가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 각 냉각부품들로 공급되는 냉각수를 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전체적인 냉각수온은 상기 냉각수 제어 밸브유닛에 배치되는 냉각수온 센서에서 감지되고, 상기 실린더 블럭(110)의 냉각수온은 상기 실린더 블럭에 배치되는 냉각수온 센서에 의해서 감지될 수 있다.
그리고, 상기 냉각수온 센서(145)에서 감지되는 실린더 블럭(110)의 냉각수온과 운전조건에 따라서 상기 제2 펌핑 통로(262)의 개도율이 제어될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 실린더 헤드로 냉각수를 펌핑하는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제어부(200)는 운전조건에 따라서 상기 액추에이터(210)를 통해서 상기 슬라이더(220)를 후방으로 설정거리 움직임으로써 상기 제1 차단 벽(222)이 상기 제1 펌핑 통로(261)를 개방할 수 있다. 여기서, 상기 제2 차단 벽(224)은 상기 제2 펌핑 통로(262)를 폐쇄한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 냉각수를 펌핑하는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제어부(200)는 운전조건에 따라서 상기 액추에이터(210)를 통해서 상기 슬라이더(220)를 후방으로 설정거리 움직여서, 상기 제1 차단 벽(222)이 상기 제1 펌핑 통로(261)를 개방하고, 상기 제2 차단 벽(224)이 상기 제2 펌핑 통로(262)를 개방할 수 있다.
따라서, 상기 실린더 헤드(100) 측으로는 냉각수가 흐르고, 상기 실린더 블럭(110) 측으로는 냉각수가 흐르지 않는다.
도 1을 다시 참조하면, 상기 제어부(200)는 냉각수온이 제1설정온도 미만인 제2조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터(210)를 제어하여 제1 차단 벽(222)이 상기 제1 펌핑 통로(261)를 폐쇄하고, 상기 제2 차단 벽(224)은 상기 제2 펌핑 통로(262)를 폐쇄하도록 상기 슬라이더(220)의 위치를 제어할 수 있다.
따라서, 상기 실린더 헤드(100) 및 상기 실린더 블럭(110)을 따라서 냉각수가 흐르지 않고, 냉간조건에서 웜업시간을 단축하고, 연료소모를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수의 제1온도조건에서 냉각수의 흐름을 보여주는 구성도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 제어부(200)는 냉각수온이 제1설정온도 이상이고, 제2설정온도 미만인 제2조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터(210)를 제어하여 제1 차단 벽(222)이 상기 제1 펌핑 통로(261)를 개방하고, 상기 제2 차단 벽(224)은 상기 제2 펌핑 통로(262)를 폐쇄하도록 상기 슬라이더(220)의 위치를 제어할 수 있다.
따라서, 상기 실린더 헤드(100)를 따라서 냉각수가 흐르고, 상기 실린더 블럭(110)을 따라서 냉각수가 흐르지 않는다.
그리고, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 상기 저압 이지알 쿨러(155)와 상기 히터 코어(165)로 냉각수를 분배하고, 상기 이지알 밸브(160)로 냉각수를 분배하고, 상기 변속기 오일워머(130), 상기 오일 쿨러(125), 및 상기 고압 이지알 쿨러(120)로 냉각수를 분배하며, 상기 라디에이터(135) 측으로는 냉각수의 흐름을 차단한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수의 제2온도조건에서 냉각수의 흐름을 보여주는 구성도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 제어부(200)는 냉각수온이 제2설정온도 이상이고, 제3설정온도 미만인 제3조건이라고 판단되면, 상기 냉각수 제어밸브유닛(140)을 제어한다.
따라서, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 상기 저압 이지알 쿨러(155)와 상기 히터 코어(165)로 냉각수를 분배하고, 상기 이지알 밸브(160)로 냉각수를 분배하고, 상기 변속기 오일워머(130), 상기 오일 쿨러(125), 및 상기 고압 이지알 쿨러(120)로 냉각수를 분배하며, 상기 라디에이터(135) 측으로 냉각수를 분배한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수의 제3온도조건에서 냉각수의 흐름을 보여주는 구성도이다.
상기 제어부(200)는 냉각수온이 제3설정온도 이상이고, 제4설정온도 미만인 제4조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터(210)를 제어하여 제1 차단 벽(222)이 상기 제1 펌핑 통로(261)의 일부를 개방하고, 상기 제2 차단 벽(224)은 상기 제2 펌핑 통로(262)의 일부를 개방하도록 상기 슬라이더(220)의 위치를 움직인다.
그리고, 상기 제어부(200)는 냉각수온이 제3설정온도 이상인 제4조건이라고 판단되면, 상기 액추에이터(210)를 제어하여 제1 차단 벽(222)이 상기 제1 펌핑 통로(261)를 개방하고, 상기 제2 차단 벽(224)은 상기 제2 펌핑 통로(262)를 개방하도록 상기 슬라이더(220)의 위치를 움직일 수 있다. 따라서, 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블럭(110)을 따라서 냉각수가 흐른다(도 4 참조).
그리고, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 상기 저압 이지알 쿨러(155)와 상기 히터 코어(165)로 냉각수를 분배하고, 상기 이지알 밸브(160)로 냉각수를 분배하고, 상기 변속기 오일워머(130), 상기 오일 쿨러(125), 및 상기 고압 이지알 쿨러(120)로 냉각수를 분배하며, 상기 라디에이터(135) 측으로 냉각수를 분배한다(도 7 참조).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템을 제어하는 제어방법을 보여주는 플로우 차트다.
도 8을 참조하면, S800에서 엔진이 가동되고, S810에서 운전조건이 감지된다. 여기서, 운전조건은 엔진의 회전속도(RPM), 부하(연료분사량), 및 냉각수온을 포함할 수 있다.
S820에서 고속 및 고부하 조건인지 판단된다. 여기서, 상기 엔진의 운행조건이 고속 및 고부하 조건으로 판단되면, S830이 수행되고, 운행조건이 고속 및 고부하 조건이 아니면 S835가 수행된다.
S830에서, 상기 실린더 블럭(110)의 냉각수온이 섭씨 105도 이상인 것으로 판단되면, S840이 수행되고, 상기 실린더 블럭(110)의 냉각수온이 제1설정값 미만인 것으로 판단되면, S850이 수행된다.
또한, S835에서, 상기 실린더 블럭(110)의 냉각수온이 섭씨 110도 이상인 것으로 판단되면, S840이 수행되고, 상기 실린더 블럭(110)의 냉각수온이 제2설정값 미만인 것으로 판단되면, S850이 수행된다.
S840에서, 상기 냉각수 펌프유닛(105)은 상기 실린더 블럭(110)으로 냉각수를 순환시킨다. 그리고, S850에서는 상기 냉각수 펌프유닛(105)은 상기 실린더 블럭(110)으로 냉각수를 순환시키지 않는다.
시동오프 신호에 의해서, S860에서 엔진이 정지되고, 제어가 종료된다. 엔진이 정지되지 않으면, 제어 플로우가 리턴되어 S810을 다시 수행한다.
본 발명의 실시예에서, 설정값은 발명의 내용을 설명하기 위해서 정의된 것이며, 설계사양에 따라서 변경될 수 있고, 운전조건에 따라서 연산되거나, 운전조건에 따라서 선택될 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.
100: 실린더 헤드 105: 냉각수 펌프유닛
110: 실린더 블록 115: 써모스탯
120: 고압 이지알 쿨러 125: 오일 쿨러
130: 변속기 오일워머 135: 라디에이터
140: 냉각수 제어 밸브유닛 145: 수온 센서
150: 리저버 155: 저압 이지알 쿨러
160: 이지알 밸브 165: 히터 코어
200: 제어부 210: 액추에이터
250: 회전력 소스 215: 샤프트
220: 슬라이더 230: 임펠러
240: 펌프 바디 263: 흡입통로
261: 제1 펌핑 통로 222: 제1 차단 벽
262: 제2 펌핑 통로 224: 제2 차단 벽

Claims (16)

  1. 실린더 블럭 위에 배치되는 실린더 헤드로 구성된 엔진블럭; 및
    상기 엔진블럭의 냉각수 입구 측에 배치되고, 냉각수를 펌핑하되, 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 블럭으로 분배되는 냉각수를 제어하도록 구성된 냉각수 펌프유닛;을 포함하며,
    상기 냉각수 펌프유닛은, 회전중심축을 중심으로 회전하도록 구성된 임펠러와, 상기 임펠러에서 펌핑된 냉각수가 흐르는 제1 펌핑 통로와 제2 펌핑 통로가 형성되는 펌프 바디와, 상기 제1 펌핑 통로와 상기 제2 펌핑 통로를 각각 개폐하는 제1 차단 벽과 제2 차단 벽이 형성되는 슬라이더와, 상기 슬라이더를 밀거나 당겨서 상기 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 개폐하도록 하거나 상기 제2 차단 벽이 상기 제2 펌핑 통로를 개폐하도록 하는 액추에이터를 포함하고,
    상기 임펠러는 상기 회전중심축을 따라서 냉각수를 흡입하며, 방사방향으로 냉각수를 펌핑하는 원심형이고, 상기 제1,2펌핑 통로는 상기 임펠러의 방사방향을 따라서 형성되며,
    상기 임펠러에 연결된 샤프트가 상기 슬라이더의 중심부를 관통하고, 상기 슬라이더는 상기 샤프트를 따라서 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 슬라이더의 양측에 상기 제1,2차단 벽이 연결된 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진블럭의 냉각수 배출 측에 배치되고, 냉각부품들로 분배되는 냉각수를 각각 제어하는 냉각수 제어 밸브유닛; 및
    상기 냉각수 제어 밸브유닛을 제어하여, 상기 냉각부품들로 분배되는 냉각수를 제어하고, 상기 냉각수 펌프유닛을 제어하여, 상기 실린더블럭으로 공급되는 냉각수를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    냉각수온에 따라서 상기 액추에이터를 제어하여 상기 슬라이더의 위치를 움직임으로서, 상기 슬라이더에 형성된 상기 제1,2차단 벽이 상기 제1,2펌핑 통로를 개폐시키거나, 상기 제1,2펌핑 통로의 개도율을 제어하도록 하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    냉각수온이 제1설정온도 미만인 제1조건이라고 판단되면,
    상기 액추에이터를 제어하여 상기 제1,2차단 벽이 상기 제1,2펌핑 통로를 폐쇄하도록 상기 슬라이더의 위치를 움직이는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    냉각수온이 제1설정온도 이상이고, 제2설정온도 미만인 제2조건이라고 판단되면,
    상기 액추에이터를 제어하여 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로의 일부를 개방하고,
    상기 제2 차단 벽은 상기 제2 펌핑 통로를 폐쇄하도록 상기 슬라이더의 위치를 움직이는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    냉각수온이 제3설정온도 이상인 제4조건이라고 판단되면,
    상기 액추에이터를 제어하여 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 개방하고,
    상기 제2 차단 벽은 상기 제2 펌핑 통로를 개방하도록 상기 슬라이더의 위치를 움직이는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 샤프트를 따라서 상기 슬라이더를 움직이는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    엔진의 회전속도, 연료분사량, 및 상기 실린더 블럭을 지나는 냉각수온에 따라서,
    상기 냉각수 펌프유닛을 제어하여 상기 실린더 블럭을 지나는 냉각수의 흐름을 제어하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  12. 회전중심축을 중심으로 회전하도록 구성된 임펠러;
    상기 임펠러에서 펌핑된 냉각수가 흐르는 제1 펌핑 통로와 제2 펌핑 통로가 형성되는 펌프 바디;
    상기 제1 펌핑 통로와 상기 제2 펌핑 통로를 각각 개폐하는 제1 차단 벽과 제2 차단 벽이 형성되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 밀거나 당겨서 상기 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 개폐하도록 하거나, 상기 제2 차단 벽이 상기 제2 펌핑 통로를 개폐하도록 하는 액추에이터;를 포함하고,
    상기 액추에이터는 샤프트를 따라서 상기 슬라이더를 움직이는 냉각수 펌프유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 임펠러는 회전중심축을 따라서 냉각수를 흡입하고, 방사방향으로 냉각수를 펌핑하는 원심형이고,
    상기 제1,2펌핑 통로는 상기 임펠러의 방사방향을 따라서 양측에 형성된 냉각수 펌프유닛.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 임펠러에 연결된 샤프트가 상기 슬라이더의 중심부를 관통하고,
    상기 슬라이더는 상기 샤프트를 따라서 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 슬라이더의 양측에 상기 제1,2차단 벽이 형성되는 냉각수 펌프유닛.
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 슬라이더의 움직임에 따라서 상기 제1 차단 벽이 상기 제1 펌핑 통로를 먼저 열도록, 상기 제1 차단 벽은 상기 제2 차단 벽의 길이보다 짧게 형성되는 냉각수 펌프유닛.
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