KR102478096B1 - 유량제어밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 V형 엔진에 유량제어밸브를 최적화하여 설치하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는 양측에 병렬 배치된 복수의 실린더블록에서 토출된 냉각수가 상시 유입되는 각각의 실린더헤드; 각 실린더헤드에서 토출된 냉각수가 합쳐져서 내부에 상시 유입되도록 헤드포트가 구비되고, 내부에 유입된 냉각수를 라디에이터와 오일열교환기와 히터코어 측에 토출하도록 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트가 각각 구비된 유량제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각회로가 소개된다.

Description

유량제어밸브{FLOW CONTROL VALVE}
본 발명은 V형 엔진과 같이 복잡한 냉각회로를 갖는 엔진에 유량제어밸브를 최적화하여 구비한 차량용 냉각회로와 그 유량제어밸브에 관한 것이다.
차량의 시동 초기 냉간 조건에서 엔진은 충분히 웜업된 조건 대비 연비가 좋지 않다. 그 이유는, 냉간시 오일 온도가 낮은 상태에서 오일의 높은 점도로 인해 엔진의 마찰이 크고, 또한 실린더 벽면의 온도가 낮아 벽면으로의 열손실이 크며, 연소 안정성이 떨어지기 때문이다.
따라서, 차량의 연비 향상 및 엔진 내구성 향상을 위해서는 시동 초기에 엔진의 온도를 정상 온도로 빠르게 승온시켜주는 것이 필요하다.
이를 위한 엔진의 열관리 제어는 냉간 시동 시 엔진에서 발생하는 열을 최대한 엔진을 웜업하는데 이용함으로써, 연비, 출력 향상 및 배출가스 저감 효과를 얻는 기술을 말하는 것으로, 대표적인 기술로는 유동정지밸브, 클러치 타입 워터펌프, 전동식 워터펌프, 통합형 유량제어밸브 등이 있다.
이 중 유동정지밸브는 엔진출구 혹은 엔진 공급측에 제어 가능한 밸브를 달아 엔진 웜업시 엔진의 냉각수 유동을 정지하여 엔진 웜업 시간을 단축한다. 이와 비슷하게 클러치 타입 워터펌프와 전동식 워터펌프도 동일하게 제어하여 엔진의 빠른 웜업을 구현한다.
반면 통합형 유량제어밸브는 엔진내 냉각수를 단순 정지하는 제어 뿐만 아니라 가변으로 유량을 미소제어하여 오일 워머 혹은 ATF 워머 등에 승온된 냉각수를 우선 공급하여 엔진 오일과 변속기 오일, 그리고 엔진 전체의 온도를 동시에 빠르게 승온할 수 있어 최적의 엔진 빠른 웜업을 구사할 수가 있다.
하지만, V형 엔진이 탑재된 차량의 경우, 냉각라인이 복잡하게 구성되어 있어, 통합유량제어밸브를 적용하기 어렵고, 이에 V형 엔진에 통합유량제어밸브의 적용이 가능한 냉각회로의 구성이 요구되고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 2004-137981 A
본 발명은 V형 엔진과 같이 복잡한 냉각회로를 갖는 엔진에 유량제어밸브를 최적화하여 구비한 차량용 냉각회로와 그 유량제어밸브를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 냉각회로의 구성은, 양측에 병렬 배치된 복수의 실린더블록에서 토출된 냉각수가 상시 유입되는 각각의 실린더헤드; 각 실린더헤드에서 토출된 냉각수가 합쳐져서 내부에 상시 유입되도록 헤드포트가 구비되고, 내부에 유입된 냉각수를 라디에이터와 오일열교환기와 히터코어 측에 토출하도록 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트가 각각 구비된 유량제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 양측에 병렬로 배치된 실린더헤드에 형성된 워터자켓의 냉각수가 하나로 합쳐져 유량제어밸브로 연결되는 합류지점이 성형될 수 있다.
또한, 상기 실린더블록에서 토출된 냉각수가 EGR쿨러에 상시 유입되도록 EGR냉각유로가 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 유량제어밸브의 구성은, 양측에 병렬 배치된 복수의 실린더블록에서 토출되어 각 실린더헤드에 유입된 냉각수가 합쳐져서 밸브하우징의 내부에 상시 유입되도록 헤드포트가 구비되고, 헤드포트를 통해 유입된 냉각수를 라디에이터와 오일열교환기와 히터코어 측에 토출하도록 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트가 각각 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한, 상기 유량제어밸브는, 상기 헤드포트와, 라디에이터포트와, 열교환기포트 및 히터코어포트가 각각 구비된 밸브하우징; 회전력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부의 회전력을 제공받아 상기 밸브하우징 내에서 소정 각도로 회전하고, 회전각도가 변화함에 따라 상기 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트를 선택적으로 개폐하여 냉각수의 유동량을 조절하는 밸브몸체;를 포함할 수 있다.
이때에, 상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 중간부분에 해당하는 제2구간에서 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트가 모두 폐쇄되도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 일방 끝부분까지 이어진 제1구간에서는 히터코어포트만이 개방되도록 구성할 수 있다.
여기서, 상기 제1구간의 중간부분에서 일방 끝부분까지 히터코어포트의 개도율이 최대가 되도록 구성할 수 있다.
아울러, 상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 타방을 향해 회전됨에 따라 열교환기포트와 히터코어포트와 라디에이터포트가 순차적으로 개방되도록 구성할 수 있다.
이에, 상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 타방으로 이어진 제3구간에서는 열교환기포트만이 개방되도록 구성할 수 있다.
여기서, 상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 열교환기포트가 개방되기 시작하여 열교환기포트의 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하고, 상기 제3구간에서 타방으로 이어진 제4구간의 경계지점에 도달하기 전에 열교환기포트의 개도율이 최대가 되도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 제3구간에서 타방으로 이어진 제4구간에서는 열교환기포트와 히터코어포트가 개방되도록 구성할 수 있다.
이에, 상기 제3구간과 제4구간의 경계지점에서 히터코어포트가 개방되기 시작하여 히터코어포트의 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하되, 제4구간에서 타방으로 이어진 제5구간의 경계지점에 도달하기 전에 히터코어포트의 개도율이 최대가 되도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 제4구간에서 타방 끝부분까지 이어진 제5구간에서는 열교환기포트와 히터코어포트와 라디에이터포트가 개방되도록 구성할 수 있다.
이에, 상기 제4구간과 제5구간의 경계지점에서 라디에이터포트가 개방되기 시작하여 상기 라디에이터포트의 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하되, 상기 제5구간의 중간부분에서 타방 끝부분까지 라디에이터포트의 개도율이 최대가 되도록 구성할 수 있다.
아울러, 상기 밸브몸체의 외주면과 마주하는 각 포트의 인렛 또는 아웃렛 사이에는 씰링기구가 구비할 수 있다.
그리고, 상기 씰링기구는, 일면이 상기 포트의 인렛 또는 아웃렛의 끝부분 테두리에 밀착 구비된 탄성재의 밸브링; 일면이 상기 밸브몸체의 외주면에 밀착되는 링 형상의 개스킷; 상기 밸브링의 타면과 개스킷의 타면 사이에서 개스킷의 타면을 감싸는 형상으로 밀착 구비되어 개스킷을 지지하는 개스킷서포트;를 포함할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, V형 엔진에서 냉각수를 실린더헤드의 전단에서 하나로 합친 후에 유량제어밸브에 유입함으로써, 실린더헤드와 유량제어밸브 사이의 냉각라인을 단순화하는바, V형 엔진의 냉각회로에 유량제어밸브를 최적화하여 설치 가능한 효과가 있다.
더불어, 유량제어밸브 단독의 작동만으로 3개의 포트를 한 번에 가변 제어함으로써, 엔진 전체의 온도를 상향하는 가변 온도 제어 기술과 엔진의 빠른 웜업을 구현하여 연비 개선을 극대화하는 장점이 있다.
또한, 차량의 운전 조건에 따라 유량제어밸브의 제어 구간을 다양하게 구성함은 물론, 이들 제어 구간을 순차적으로 거치며 작동 제어되는바, 유량제어밸브의 작동거리 및 작동횟수가 감소되는 효과도 있다.
더불어, 난방우선구간 설정에 따라 히터코어 측의 유량을 극대화함으로써, 불필요한 냉각수 유량 손실이 없어 연비개선 효과와 난방성능의 극대화를 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 유량제어밸브가 배치된 냉각회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 실린더블록 및 실린더헤드의 워터자켓 형상을 예시하여 나타낸 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 유량제어밸브의 외관 형상을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 유량제어밸브 내부에 구비된 밸브몸체의 형상을 예시하여 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 씰링기구의 결합 구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 씰링기구를 구성하는 밸브링의 다른 실시예 형상을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 유량제어밸브의 회전각도에 따른 개도선도를 도시한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 차량용 냉각회로를 개략적으로 도시한 것으로, 본 발명의 유량제어밸브(1)는 상기 냉각회로 상에 구비될 수 있다.
구체적으로 설명하면, V형 엔진과 같이 양측에 병렬 배치된 복수의 실린더블록(42)에서 냉각수가 토출되고, 토출된 냉각수가 각각의 실린더헤드(41)에 상시 유입되도록 구성된다.
그리고, 상기 유량제어밸브(1)에는 상기 실린더헤드(41)의 냉각수출구와 연결되는 헤드포트(12)가 구비되어, 상기 헤드포트(12)를 통해 실린더헤드(41)에서 토출된 냉각수가 유량제어밸브(1) 내부에 유입된다.
특히, 각 실린더헤드(41)에서 토출된 냉각수는 헤드포트(12)의 전단에서 합쳐져서 헤드포트(12)에 유입되는데, 도 2와 같이 실린더블록(42)에 형성된 워터자켓(42a)의 냉각수가 실린더헤드(41)에 형성된 워터자켓(41a)으로 유입되고, 상기 실린더헤드(41)의 워터자켓(41a)에는 냉각수가 합쳐지는 합류지점(통로)를 성형하게 되고, 이로 인해 냉각수의 유동을 하나로 합치기 위한 별도의 부품을 마련하지 않고도 헤드포트(12)의 전단에서 냉각수의 유동을 하나로 합칠 수 있게 된다.
또한, 상기 유량제어밸브(1)에는 3개의 토출포트가 각각 마련되고, 상기 각 토출포트는 라디에이터(43)와, 오일쿨러 또는 오일워머 등과같은 열교환기(44)와, 히터코어(45)에 각각 연결되어 유량제어밸브(1)에서 토출되는 냉각수가 유동될 수 있다.
여기서, 상기 토출포트는 라디에이터포트(13)와, 열교환기포트(14) 및 히터코어포트(15)일 수 있는 것으로, 상기 토출포트에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다. 미설명부호 S는 냉각수온도센서이고, W/P는 워터펌프일 수 있다.
즉, 상기한 구성에 따르면, 복수의 실린더가 병렬 형태로 마주하여 배치된 V형 엔진에서 냉각수를 실린더헤드(41)의 전단에서 하나로 합친 후에 유량제어밸브(1)에 유입하도록 구성함으로써, 실린더헤드(41)와 유량제어밸브(1) 사이의 냉각라인을 단순화하는바, V형 엔진의 냉각회로에 유량제어밸브(1)를 최적화하여 설치 가능하게 된다.
아울러, 상기 실린더블록(42)에서 토출된 냉각수가 EGR쿨러(46)에 상시 유입되도록 EGR냉각유로(46a)가 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 EGR냉각유로(46a) 상에 EGR쿨러(46)가 배치되고, 상기 EGR냉각유로(46a)의 일단이 실린더블록(42)에 연결되며, 상기 EGR냉각유로(46a)의 타단이 워터펌프(W/P)의 전단에 연결될 수 있다.
즉, 상기 EGR냉각유로(46a)가 실린더블록(42)에 연결됨으로써, 엔진 본체의 열량을 흡수한 냉각수가 EGR쿨러(46)에 상시 공급 및 순환될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 유량제어밸브(1)는, 양측에 병렬 배치된 복수의 실린더블록(42)에서 토출되어 각 실린더헤드(41)에 유입된 냉각수가 합쳐져서 밸브하우징(10)의 내부에 상시 유입되도록 헤드포트(12)가 구비되고, 헤드포트(12)를 통해 유입된 냉각수를 라디에이터(43)와 오일열교환기(44)와 히터코어(45) 측에 토출하도록 라디에이터포트(13)와 열교환기포트(14)와 히터코어포트(15)가 각각 마련되어 구성이 될 수 있다.
상기 유량제어밸브(1)는 밸브하우징(10)과, 구동부(30) 및 밸브몸체(20)를 포함하여 구성이 될 수 있는데, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 먼저 밸브하우징(10)은 엔진의 실린더헤드(41)로부터 토출되는 냉각수가 내부에 유입되도록 헤드포트(12)가 구비될 수 있다. 그리고, 밸브하우징(10)의 내부에 유입된 냉각수를 토출하도록 라디에이터포트(13)와, 열교환기포트(14) 및 히터코어포트(15)가 각각 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 헤드포트(12)는 실린더헤드(41)의 냉각수출구와 연결되는 것으로, 밸브하우징(10)의 단부에 파이프 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 라디에이터포트(13)는 라디에이터(43)가 배치된 유로와 연결되는 것으로, 상기 밸브하우징(10)의 측면 일부에 파이프 형상으로 마련될 수 있다.
또, 상기 열교환기포트(14)는 오일쿨러 또는 오일워머 등의 열교환기(44)가 배치된 유로와 연결된 것으로, 상기 밸브하우징(10)의 측면 일부에 파이프 형상으로 마련될 수 있고, 또 히터코어포트(15)는 히터코어(45)가 배치된 유로와 연결된 것으로, 이 역시 상기 밸브하우징(10)의 측면 일부에 파이프 형상으로 마련될 수 있다.
구동부(30)는 밸브하우징(10)의 상부에 장착되어 회전력을 제공하는 것으로, 바람직하게는 모터일 수 있다.
아울러, 밸브몸체(20)는 내부가 중공 형성된 통 형상으로 형성된 것으로, 그 축방향을 따라 회전축이 구비되고, 상기 회전축에 구동부(30)로부터 회전력이 제공되어 상기 밸브하우징(10)의 내부에서 소정각도 범위 내에서 회전 작동된다. 이때에, 상기 구동부(30)는 제어기(C)로부터 입력되는 신호에 따라 구동이 될 수 있다.
이러한, 상기 밸브몸체(20)는 그 회전각도가 변화함에 따라 라디에이터포트(13)와 열교환기포트(14) 및 히터코어포트(15)와 선택적으로 연통되도록 밸브몸체(20)의 측면에 원주방향을 따라 유량조절홀이 개별적으로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 밸브몸체(20)는, 상기 밸브몸체(20)가 회전하는 축방향을 따라 3단의 제1,2,3레이어부(21a, 21b, 21c)로 구분될 수 있는 것으로, 상기 제1,2,3레이어부(21a, 21b, 21c)에 제1,2,3유량조절홀(22a, 22b, 22c)이 각각 형성되고, 상기 각 유량조절홀과 중첩되는 위치에 라디에이터포트(13)의 인렛과, 열교환기포트(14)의 인렛 및 히터코어포트(15)의 인렛이 각각 위치하도록 구성할 수 있다.
즉, 상기 밸브몸체(20)가 회전됨에 따라 각 유량조절홀이 그와 대향된 위치에 배치된 각 포트의 인렛 내경과 중첩되면 해당 포트가 개방되면서 냉각수의 유동이 이루어지고, 반대로 각 유량조절홀이 그와 대향된 위치에 배치된 각 포트의 인렛과 겹쳐지지 않으면 해당 포트가 폐쇄되면서 상기 포트를 통해서는 냉각수의 유동이 이루어지지 않게 된다.
다만, 상기 헤드포트(12)의 아웃렛은 상기 밸브하우징(10)의 내부공간과 상시 개방 상태를 유지하도록 구성됨으로써, 실린더헤드(41)에서 배출되는 냉각수가 밸브몸체(20)의 내부에 상시 유입될 수 있다.
그리고, 도 7과 같이, 상기 밸브몸체(20)의 외주면과 마주하는 각 포트의 인렛 및 아웃렛 사이에는 씰링기구(25)가 구비될 수 있다.
도 7과 함께 도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 라디에이터포트(13)의 인렛과, 이와 마주하는 밸브몸체(20) 외주면 사이에 씰링기구(25)가 구비될 수 있고, 또한 상기 열교환기포트(14)의 인렛과, 이와 마주하는 밸브몸체(20)의 외주면 사이에 씰링기구(25)가 구비될 수 있으며, 또 상기 히터코어포트(15)의 인렛과, 이와 마주하는 밸브몸체(20)의 외주면 사이에 씰링기구(25)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 씰링기구(25)가 상기 밸브하우징(10) 내면에 형성된 포트의 입구에 장착되면서 밸브몸체(20)에 직접적으로 접촉됨으로써, 면압을 형성하고 기밀을 유지하여 각 포트를 통해 유동되는 냉각수의 리크를 방지하게 된다.
이러한, 씰링기구(25)는 밸브링(27)과 개스킷(28)과 개스킷서포트(29)를 포함하여 구성이 될 수 있는 것으로, 상기 씰링기구(25)의 구조에 대해 조금 더 구체적으로 설명하면, 밸브링(27)은 고무 등의 탄성재로 이루어지는 것으로, 밸브의 일면이 상기 포트의 인렛 또는 아웃렛의 끝부분 테두리에 밀착 구비될 수 있다.
예컨대, 각 포트의 인렛 또는 아웃렛 끝부분 테두리를 따라 링홈(26)이 형성되어, 상기 링홈(26)에 밸브링(27)이 끼워질 수 있다. 그리고, 상기 밸브링(27)의 단면이 도 7과 같이 'X' 형상 또는 도 8과 같이 'K' 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 개스킷(28)이 링 형상으로 형성되어, 개스킷(28)의 일면이 밸브몸체(20)의 외주면에 밀착될 수 있다.
예컨대, 상기 밸브몸체(20)에 밀착되는 개스킷(28) 일면 방향의 내주면 테두리는 밸브몸체(20)의 외주면 곡률 형상에 대응하도록 오목한 라운드 형상으로 형성됨으로써, 상기 밸브몸체(20)의 외주면과 개스킷(28) 사이의 접촉면적을 증대시키게 된다.
또한, 상기 밸브링(27)의 타면과 개스킷(28)의 타면 사이에는 개스킷(28)의 타면을 감싸는 형상으로 개스킷서포트(29)가 밀착 구비되어 개스킷(28)을 지지하도록 구성할 수 있다.
즉, 밸브몸체(20)의 외주면이 개스킷(28)에 밀착되면서 개스킷(28)을 밸브링(27) 방향으로 밀게 됨으로써, 상기 밸브몸체(20)가 압박하는 함에 의해 밸브링(27)이 탄성상태로 압축될 수 있게 된다. 따라서, 밸브링(27)의 탄성복원력이 개스킷(28)에 제공됨으로써, 개스킷(28)과 밸브몸체(20)의 밀착면 사이에 면압을 형성하게 되고, 이에 각 포트를 통해 유동하는 냉각수의 리크를 방지할 수 있게 된다.
한편, 첨부된 도 9는 본 발명에 따른 유량제어밸브(1)의 회전각도에 대한 개도선도를 도시한 것으로서, 상기 개도선도의 X축은 밸브의 전체 회전각도(좌측 끝부분과 우측 끝부분 사이의 구간)이고, Y축은 각 포트의 개도율을 나타낸다.
이를 참조하여 설명하면, 상기 밸브몸체(20)의 전체 회전작동 구간 중 중간부분에 해당하는 제2구간에서 라디에이터포트(13)와 열교환기포트(14)와 히터코어포트(15)가 모두 폐쇄되도록 구성할 수 있다.
예컨대, 밸브몸체(20)의 회전각도 45~60°구간에서 라디에이터포트(13)와 열교환기포트(14)와 히터코어포트(15)의 인렛이 밸브몸체(20)에 의해 막혀지게 되고, 헤드포트(12)를 통해서만 소량이 냉각수만이 유입됨으로써 엔진 외부로 흐르는 냉각수의 유량을 최소화하여 엔진 온도를 최대한 빠르게 승온시킬 수 있게 된다.
아울러, 상기 밸브몸체(20)의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 일방 끝부분까지 이어진 제1구간에서는 히터코어포트(15)만이 개방되도록 구성할 수 있다.
부연하면, 상기 밸브몸체(20)의 일방 끝부분을 포함하는 일부 구간에서 히터코어포트(15)가 100% 개방상태가 되도록 구성하고, 이어서 제1구간과 제2구간의 경계지점까지 히터코어포트(15)의 개도율이 점진적으로 작아지도록 구성할 수 있다.
예컨대, 밸브몸체(20)의 회전각도 0~45°구간은 히터의 강한 난방성능이 요구되는 구간으로, 히터코어포트(15)의 인렛이 개방되고, 라디에이터포트(13)와 열교환기포트(14)는 폐쇄됨으로써, 냉각수의 유동을 히터코어(45)에 집중시키게 되는바, 히터의 강한 난방성능을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 상기 밸브몸체(20)의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 타방을 향해 회전됨에 따라 열교환기포트(14)와 히터코어포트(15)와 라디에이터포트(13)가 순차적으로 개방되도록 구성할 수 있다.
즉, 냉각수의 유동정지구간에 해당하는 제2구간 이후에 엔진오일쿨러 및 ATF워머 등이 배치된 유로인 열교환기포트(14)를 개방하고, 이어서 히터코어(45)가 배치된 유로인 히터코어포트(15)를 개방한 후, 라디에이트포트가 배치된 라디에이터포트(13)를 개방함으로써, 냉각수의 최대 냉각구간에 진입하기 전에 오일의 온도를 먼저 승온하게 되는바, 마찰 성능 개선을 통해 연비를 향상시키게 된다.
아울러, 상기 밸브몸체(20)의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 타방으로 이어진 제3구간에서는 열교환기포트(14)만이 개방되도록 구성할 수 있다.
예컨대, 제3구간에서는 열교환기포트(14)의 인렛이 개방되고, 라디에이터포트(13)와 히터코어포트(15)는 폐쇄됨으로써, 냉각수의 유동을 오일열교환기(44)에 집중시켜 오일을 빠르게 승온시킬 수 있게 된다.
부연하면, 상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 열교환기포트(14)가 개방되기 시작하여 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하되, 제3구간과 제4구간의 경계지점에 도달하기 전에 열교환기포트(14)의 개도율이 100% 개방상태가 되도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 제3구간에서 타방으로 이어진 제4구간에서는 열교환기포트(14)와 히터코어포트(15)가 개방되도록 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 제4구간에서는 열교환기포트(14)의 인렛과 히터코어포트(15)의 인렛이 개방되고, 라디에이터포트(13)의 인렛은 폐쇄 상태를 유지하게 된다.
부연하면, 상기 제3구간과 제4구간의 경계지점에서 히터코어포트(15)가 개방되기 시작하여 그 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하되, 제4구간과 제5구간의 경계지점에 도달하기 전에 히터코어포트(15)의 개도율이 100% 개방상태가 되도록 구성할 수 있다. 이때에, 상기 제4구간에서의 열교환기포트(14)의 개도율은 100% 개방상태가 되도록 유지할 수 있다.
또한, 상기 제4구간에서 타방 끝부분까지 이어진 제5구간에서는 열교환기포트(14)와 히터코어포트(15)와 라디에이터포트(13)가 모두 개방되도록 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 제5구간에서는 열교환기포트(14)의 인렛과 히터코어포트(15)의 인렛은 물론 라디에이터포트(13)의 인렛이 개방 상태를 유지하게 된다.
부연하면, 상기 제4구간과 제5구간의 경계지점에서 라디에이터포트(13)가 개방되기 시작하여 그 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하되, 상기 제5구간에 포함된 타방 끝부분에 도달하기 전에 라디에이터포트(13)의 개도율이 100% 개방상태가 되도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 제4구간과 제5구간의 경계지점에서 히터코어포트(15)의 개도율이 작아지기 시작할 수 있고, 상기 제5구간에서의 열교환기포트(14)의 개도율은 100% 개방상태가 되도록 유지할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 유량제어밸브(1)는, 구동부(30)의 회전력에 의해 밸브몸체(20)의 회전 작동이 가능하고, 회전 작동하는 작동각 변화에 따라 상기한 포트들의 개도율이 변화함으로써, 라디에이터포트(13)와, 열교환기포트(14)와, 히터코어포트(15)의 개방량을 제어하여 차량의 운전조건에 따라 냉각수 유동을 적절하게 제어하게 된다.
즉, 유량제어밸브(1)의 작동에 의해 라디에이터포트(13)와, 열교환기포트(14) 및 히터코어포트(15)의 개방량이 제어됨으로써, 유량제어밸브(1)의 작동만으로 3개의 포트를 한 번에 가변할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 차량의 운전 조건에 따라 유량제어밸브(1)의 제어 구간을 다양하게 구성함은 물론, 이들 제어 구간을 순차적으로 거치며 작동 제어되는바, 유량제어밸브(1)의 작동거리 및 작동횟수가 감소된다.
더욱이, 난방최대구간 설정에 따라 히터코어(45) 측의 유량을 극대화하면서 오일열교환기(44) 측으로의 불필요한 냉각수 유량 손실이 없어 연비개선 효과와 난방성능의 극대화를 구현하게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 유량제어밸브 10 : 밸브하우징
12 : 헤드포트 13 : 라디에이터포트
14 : 열교환기포트 15 : 히터코어포트
20 : 밸브몸체 21a, 21b, 21c : 제1,2,3레이어부
22a, 22b, 22c : 제1,2,3유량조절홀
25 : 씰링기구 26 : 링홈
27 : 밸브링 28 : 개스킷
29 : 개스킷서포트 30 : 구동부
41 : 실린더헤드 41a : 실린더헤드 워터자켓
42 : 실린더블록 42a : 실린더블록 워터자켓
43 : 라디에이터 44 : 열교환기
45 : 히터코어 46 : EGR쿨러

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 양측에 병렬 배치된 복수의 실린더블록에서 토출되어 각 실린더헤드에 유입된 냉각수가 합쳐져서 밸브하우징의 내부에 상시 유입되도록 헤드포트가 구비되고, 헤드포트를 통해 유입된 냉각수를 라디에이터와 오일열교환기와 히터코어 측에 토출하도록 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트가 각각 마련된 유량제어밸브;를 포함하고,
    상기 유량제어밸브는,
    상기 헤드포트와, 라디에이터포트와, 열교환기포트 및 히터코어포트가 각각 구비된 밸브하우징;
    회전력을 제공하는 구동부; 및
    상기 구동부의 회전력을 제공받아 상기 밸브하우징 내에서 소정 각도로 회전하고, 회전각도가 변화함에 따라 상기 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트를 선택적으로 개폐하여 냉각수의 유동량을 조절하는 밸브몸체;를 포함하여 구성이 되고,
    상기 밸브몸체는,
    상기 밸브몸체가 회전하는 축방향을 따라 다단의 레이어부로 구분되고, 다단의 레이어부에 원주방향을 따라 다수의 유량조절홀이 각각 형성되며, 상기 각 유량조절홀과 중첩되는 위치에 라디에이터포트의 인렛과, 열교환기포트의 인렛 및 히터코어포트의 인렛이 각각 위치하도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 중간부분에 해당하는 제2구간에서 라디에이터포트와 열교환기포트와 히터코어포트가 모두 폐쇄되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 일방 끝부분까지 이어진 제1구간에서는 히터코어포트만이 개방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1구간의 중간부분에서 일방 끝부분까지 히터코어포트의 개도율이 최대가 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 타방을 향해 회전됨에 따라 열교환기포트와 히터코어포트와 라디에이터포트가 순차적으로 개방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 밸브몸체의 전체 회전작동 구간 중 제2구간에서 타방으로 이어진 제3구간에서는 열교환기포트만이 개방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 열교환기포트가 개방되기 시작하여 열교환기포트의 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하고, 상기 제3구간에서 타방으로 이어진 제4구간의 경계지점에 도달하기 전에 열교환기포트의 개도율이 최대가 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제3구간에서 타방으로 이어진 제4구간에서는 열교환기포트와 히터코어포트가 개방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3구간과 제4구간의 경계지점에서 히터코어포트가 개방되기 시작하여 히터코어포트의 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하되, 제4구간에서 타방으로 이어진 제5구간의 경계지점에 도달하기 전에 히터코어포트의 개도율이 최대가 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제4구간에서 타방 끝부분까지 이어진 제5구간에서는 열교환기포트와 히터코어포트와 라디에이터포트가 개방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제4구간과 제5구간의 경계지점에서 라디에이터포트가 개방되기 시작하여 상기 라디에이터포트의 개도율이 점진적으로 커지도록 구성하되, 상기 제5구간의 중간부분에서 타방 끝부분까지 라디에이터포트의 개도율이 최대가 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  16. 청구항 4에 있어서,
    상기 밸브몸체의 외주면과 마주하는 각 포트의 인렛 또는 아웃렛 사이에는 씰링기구가 구비된 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 씰링기구는,
    일면이 상기 포트의 인렛 또는 아웃렛의 끝부분 테두리에 밀착 구비된 탄성재의 밸브링;
    일면이 상기 밸브몸체의 외주면에 밀착되는 링 형상의 개스킷;
    상기 밸브링의 타면과 개스킷의 타면 사이에서 개스킷의 타면을 감싸는 형상으로 밀착 구비되어 개스킷을 지지하는 개스킷서포트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
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