KR102565353B1

KR102565353B1 - 엔진 냉각 시스템

Info

Publication number: KR102565353B1
Application number: KR1020180111038A
Authority: KR
Inventors: 문승동
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2023-08-14
Also published as: US20200088086A1; DE102018221037A1; KR20200031927A

Abstract

실린더 블록의 내부에 형성된 제1워터자켓; 실린더 헤드의 내부에 형성된 제2워터자켓; 워터펌프에서 배출된 냉각수가 제1워터자켓 및 제2워터자켓를 통과하고, 라디에이터를 거쳐 다시 워터펌프로 순환되도록 워터펌프, 제1워터자켓, 제2워터자켓 및 라디에이터와 연결된 메인라인; 제1워터자켓 또는 제2워터자켓과 별도로 실린더에 형성된 제3워터자켓; 및 워터펌프에서 배출된 냉각수가 제3워터자켓을 통과하고, 라디에이터를 통과하지 않고 바로 워터펌프로 순환되도록 워터펌프 및 제3워터자켓과 연결된 서브라인;을 포함하는 엔진 냉각 시스템이 소개된다.

Description

엔진 냉각 시스템{ENGINE COOLING SYSTEM}

본 발명은 엔진 냉각 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로 엔진의 승온 속도를 개선하기 위한 엔진 냉각 시스템에 관한 것이다.

엔진의 연소실에서 발생한 열은 실린더 헤드와 실린더 블록, 흡배기 밸브 및 피스톤 등으로 전달된다. 이들 구성 부품은 그 온도가 과도하게 상승되면, 열변형이 일어나거나 실린더 내벽의 유막이 파괴되어 윤활 불량현상이 일어나게 되고, 이로 인한 열적 장애가 발생한다.

또한, 엔진의 열적 장애는 연소불량, 노킹 등의 이상연소를 발생시켜 피스톤이 용손되는 등의 중대한 손상을 줄 수 있고, 열효율 및 출력이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 엔진의 각 부품의 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지하기 위해 냉각수를 순환시켜 냉각하는 냉각 시스템이 적용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진(10)의 냉각 시스템의 구성도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 엔진(10)의 냉각 시스템은 냉각수를 순환시키는 워터펌프(20)에서 공급된 냉각수는 엔진(10)의 실린더 블록(11)과 실린더 헤드(12)의 내부에 각각 위치된 워터자켓(30,40)으로 공급된다. 워터자켓(30,40)을 순환하는 냉각수가 연소실에 대응하는 주위의 금속면을 냉각시킨다.

실린더 블록(11) 및 실린더 헤드(12)를 통과한 냉각수는 분기되어 라디에이터(60)를 거치거나, 라디에이터(60)를 바이패스하여 다시 워터펌프(20)로 재순환될 수 있다. 라디에이터(60)에는 써모스탯(70)이 더 마련되어 냉각수의 온도에 따라 라디에이터(60)를 통과하거나 바이패스하도록 제어될 수 있다.

엔진(10)의 과도한 냉각은 출력과 연비의 악화 및 실린더의 저온 마모 등의 문제점이 있어 엔진(10)을 냉각하는 냉각수의 온도는 적정하게 유지되도록 제어된다. 즉, 엔진(10)의 워밍업(Warming-up) 조건 등 엔진(10)을 냉각하는 냉각수의 온도가 낮은 경우에는 냉각수를 빠르게 승온시킬 필요가 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1875620 B

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진의 승온이 필요한 경우 냉각수의 온도를 빠르게 승온시키기 위하여 엔진의 실린더를 냉각하는 별도의 워터자켓 및 서브라인을 포함한 엔진 냉각 시스템을 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진 냉각 시스템은 실린더 블록의 내부에 형성된 제1워터자켓; 실린더 헤드의 내부에 형성된 제2워터자켓; 워터펌프에서 배출된 냉각수가 제1워터자켓 및 제2워터자켓를 통과하고, 라디에이터를 거쳐 다시 워터펌프로 순환되도록 워터펌프, 제1워터자켓, 제2워터자켓 및 라디에이터와 연결된 메인라인; 제1워터자켓 또는 제2워터자켓과 별도로 실린더에 형성된 제3워터자켓; 및 워터펌프에서 배출된 냉각수가 제3워터자켓을 통과하고, 라디에이터를 통과하지 않고 바로 워터펌프로 순환되도록 워터펌프 및 제3워터자켓과 연결된 서브라인;을 포함한다.,

제3워터자켓은 실린더 헤드의 내부에서 배기 측에 위치되어 내부의 냉각수가 배기가스에 의해 가열될 수 있다.

메인라인의 제1워터자켓 및 제2워터자켓를 통과한 냉각수가 라디에이터를 바이패스하여 워터펌프로 바로 순환되도록 연결된 바이패스라인; 및 메인라인에서 바이패스라인으로 분기되는 지점에 위치하여 냉각수의 온도를 기반으로 냉각수의 흐름을 제어하는 써모스탯;을 더 포함할 수 있다.

서브라인은 제3워터자켓을 통과한 냉각수가 워터펌프로 순환되기 전에 EGR 쿨러 또는 히터를 통과하도록 제3워터자켓과 워터펌프 사이에서 EGR 쿨러 또는 히터와 연결될 수 있다.

워터펌프에서 메인라인과 서브라인으로 분기되는 지점에 위치하여 메인라인과 서브라인으로 각각 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하는 제1밸브; 및 엔진의 상태를 기반으로 제1밸브의 개도를 제어함으로써 메인라인과 서브라인으로 각각 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.

제어기는 엔진의 승온이 요구되는 경우, 서브라인으로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시키도록 제1밸브의 개도를 제어할 수 있다.

서브라인에서 분기되어 메인라인으로 연결된 연결라인; 서브라인에서 연결라인으로 분기되는 지점에 위치되어 서브라인으로 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하는 제2밸브; 및 냉각수의 온도를 기반으로 제2밸브의 개도를 제어함으로써 서브라인에서 제3워터자켓을 통과한 냉각수가 연결라인을 통해 메인라인으로 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.

제어기는 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이하일 때, 연결라인을 통하여 서브라인에서 메인라인으로 공급되는 냉각수를 차단하도록 제2밸브의 개도를 제어할 수 있다.

본 발명의 엔진 냉각 시스템에 따르면, 별도의 워터자켓을 형성함에 따라 냉각수 온도를 빠르게 승온시키는 효과를 갖는다.

또한, 상대적으로 짧은 경로의 서브라인으로 냉각수를 순환시킴으로써 유동저항이 감소되어 냉각수를 더 빠르게 순환시켜 승온 속도를 향상시키는 효과를 갖는다.

또한, 저온의 엔진이 빠르게 승온되어 엔진의 출력과 연비가 향상되고, 실린더의 저온 마모를 방지하는 효과를 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 냉각 시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 냉각 시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 냉각 시스템의 제1워터자켓, 제2워터자켓 및 제3워터자켓을 도시한 것이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진(10)의 냉각 시스템의 구성도를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진(10)의 냉각 시스템의 제1워터자켓(30), 제2워터자켓(40) 및 제3워터자켓(50)을 도시한 것이다.

도 2 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진(10)의 냉각 시스템은 실린더 블록(11)의 내부에 형성된 제1워터자켓(30); 실린더 헤드(12)의 내부에 형성된 제2워터자켓(40); 워터펌프(20)에서 배출된 냉각수가 제1워터자켓(30) 및 제2워터자켓(40)를 통과하고, 라디에이터(60)를 거쳐 다시 워터펌프(20)로 순환되도록 워터펌프(20), 제1워터자켓(30), 제2워터자켓(40) 및 라디에이터(60)와 연결된 메인라인(110); 제1워터자켓(30) 또는 제2워터자켓(40)과 별도로 실린더에 형성된 제3워터자켓(50); 및 워터펌프(20)에서 배출된 냉각수가 제3워터자켓(50)을 통과하고, 라디에이터(60)를 통과하지 않고 바로 워터펌프(20)로 순환되도록 워터펌프(20) 및 제3워터자켓(50)과 연결된 서브라인(100);을 포함한다.

엔진(10)은 내부에 실린더의 구조를 갖는 실린더 블록(11)과 실린더 블록(11)의 상부에서 실린더의 천장을 이루는 실린더 헤드(12)로 구성된다. 실린더 블록(11) 및 실린더 헤드(12) 모두 연소에 따른 압력과 온도를 견뎌야 하고, 이를 위해 실린더 블록(11)의 내부 및 실린더 헤드(12)의 내부에 각각 워터자켓(30,4-0)을 형성하여 냉각수를 순환시켜 냉각한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진(10)의 냉각 시스템은 엔진(10)의 실린더 블록(11) 내부에 형성된 제1워터자켓(30) 및 실린더 헤드(12) 내부에 형성된 제2워터자켓(40)을 포함한다. 워터펌프(20)는 엔진(10)이 구동됨에 따라 냉각수를 펌핑하여 냉각수를 순환시키는 동력을 제공한다.

실린더 헤드(12)는 엔진(10)의 실린더에서 연소반응이 발생함에 따라 특히 열이 많이 발생하는 것으로, 제2워터자켓(40)은 실린더 헤드(12)의 상부와 하부를 분리하여 냉각하는 분리형 워터자켓(41,42)의 구조를 가질 수 있다. 또한, 상부와 하부를 일체화한 구조도 가능하다.

실린더 블록(11)에는 엔진(10)에 공급되는 오일을 냉각하는 오일쿨러(13)가 더 포함되어 제1워터자켓(30)과 순차적으로 연결될 수 있다.

메인라인(110)은 워터펌프(20)에서 배출된 냉각수가 제1워터자켓(30) 및 제2워터자켓(40)를 통과하고, 라디에이터(60)를 거쳐 다시 워터펌프(20)로 순환되도록 워터펌프(20), 제1워터자켓(30), 제2워터자켓(40) 및 라디에이터(60)와 연결된다.

워터펌프(20)를 통해 배출된 냉각수는 제1워터자켓(30)과 제2워터자켓(40)을 순차적으로 통과하여 실린더의 블록과 실린더의 헤드를 차례로 냉각시킬 수 있다. 제2워터자켓(40)과 워터펌프(20) 사이에는 라디에이터(60)가 마련된다. 따라서, 제2워터자켓(40)에서 배출된 냉각수는 메인라인(110)을 통해 라디에이터(60)를 거쳐 다시 워터펌프(20)로 순환된다.

이와 별도로, 제1워터자켓(30) 또는 제2워터자켓(40)과 별도로 제3워터자켓(50)이 실린더에 형성될 수 있다. 서브라인(100)은 워터펌프(20)와 제3워터자켓(50)을 연결하여 워터펌프(20)에서 배출된 냉각수가 제3워터자켓(50)을 통과시키고, 제3워터자켓(50)을 통과한 냉각수는 라디에이터(60)를 통과하지 않고 바로 워터펌프(20)로 순환되도록 워터펌프(20) 및 제3워터자켓(50)과 연결된다. 즉, 서브라인(100)에는 라디에이터(60)가 별도로 연결되지 않고 바로 워터펌프(20)로 다시 순환된다.

이에 따라, 본 발명의 엔진(10)의 냉각 시스템은 별도의 워터자켓을 형성함에 따라 냉각수 온도를 빠르게 승온시키는 효과를 갖고, 또한 상대적으로 짧은 경로의 서브라인(100)으로 냉각수를 순환시킴으로써 유동저항이 감소되어 냉각수를 더 빠르게 순환시켜 승온 속도를 향상시키는 효과를 갖는다.

메인라인(110)의 제1워터자켓(30) 및 제2워터자켓(40)를 통과한 냉각수가 라디에이터(60)를 바이패스하여 워터펌프(20)로 바로 순환되도록 연결된 바이패스라인(120); 및 메인라인(110)에서 바이패스라인(120)으로 분기되는 지점에 위치하여 냉각수의 온도를 기반으로 냉각수의 흐름을 제어하는 써모스탯(70);을 더 포함할 수 있다.

써모스탯(70)(Thermostat)은 메인라인(110)의 제1워터자켓(30) 및 제2워터자켓(40)과 라디에이터(60) 사이에 위치되고, 밸브의 변위를 발생시킴으로써 라디에이터(60)로 흐르는 냉각수의 유량을 조절하는 것이다. 이에 따라, 냉각수가 적정 온도(예를 들어, 80~90℃)를 유지하도록 하는 것이다.

구체적으로, 써모스탯(70)은 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상인 경우, 냉각수가 메인라인(110)을 통해 라디에이터(60)를 거쳐 워터펌프(20)로 순환되도록 하고, 냉각수가 설정된 온도 이하인 경우 냉각수가 바이패스라인(120)을 통해 라디에이터(60)를 거치지 않고 워터펌프(20)로 바로 순환되도록 하는 것이다.

써모스탯(70)은 기계식 써모스탯으로 내장된 왁스의 팽창에 따라 단순히 밸브를 개폐하는 방식일 수도 있고, 전자식 써모스탯으로 차량의 주행상태나 부하상태에 따라 히터의 발열량 조절을 통해 왁스의 팽창을 제어하여 밸브의 개폐율을 조정함으로써 라디에이터(60)를 순환하는 냉각수의 유량을 조절하여 냉각수 온도를 가변적으로 제어할 수 있다.

전자식 써모스탯을 이용하는 경우, 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)가 써모스탯(70)과 함께 배치될 수 있다.

제3워터자켓(50)은 실린더 헤드(12)의 내부에서 배기 측에 위치되어 내부의 냉각수가 배기가스에 의해 가열될 수 있다. 실린더 헤드(12)는 엔진(10)의 실린더에서 특히 열이 많이 발생하는 부분이고, 실린더 헤드(12)의 배기 측은 배기열에 의하여 가열됨으로써 흡기 측에 대비하여 상대적으로 빠르게 온도가 상승된다.

따라서, 제3워터자켓(50)이 실린더 헤드(12)의 배기 측 내부에 마련되어 배기가스 또는 실린더 헤드(12)와 열교환을 통해 빠르게 가열됨에 따라 제3워터자켓(50) 내부의 냉각수가 빠른 속도로 승온되는 효과를 갖는다.

서브라인(100)은 제3워터자켓(50)을 통과한 냉각수가 워터펌프(20)로 순환되기 전에 EGR 쿨러 또는 히터(140)를 통과하도록 제3워터자켓(50)과 워터펌프(20) 사이에서 EGR 쿨러 또는 히터(140)와 연결될 수 있다.

히터(140)는 차량의 실내온도를 제어하기 위하여 공조장치 등에서 발열하는 것일 수 있다. 히터는 제3워터자켓(50)에서 워터펌프(20)로 연결되는 서브라인(100)에 연결되어 냉각수를 가열할 수 있다.

EGR 쿨러(140)는 엔진(10)의 배기가스를 재순환하여 엔진(10)의 흡기에 공급하는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치에서 EGR 가스를 냉각하는 것이다. EGR 쿨러는 EGR 가스를 냉각하는 별도의 워터자켓으로 형성될 수 있다. EGR 쿨러는 EGR 가스와 열교환함으로써 내부의 냉각수를 가열할 수 있다.

즉, 제3워터자켓(50)에서 워터펌프(20)로 순환되기 전의 서브라인(100)에 EGR 쿨러 또는 히터(140)가 위치되어, 냉각수가 EGR 쿨러 또는 히터(140)와 열교환하도록 연결되어 EGR 쿨러 또는 히터(140)에 의해 추가적으로 냉각수를 빠르게 승온시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.

워터펌프(20)에서 메인라인(110)과 서브라인(100)으로 분기되는 지점에 위치하여 메인라인(110)과 서브라인(100)으로 각각 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하는 제1밸브(80); 및 엔진(10)의 상태를 기반으로 제1밸브(80)의 개도를 제어함으로써 메인라인(110)과 서브라인(100)으로 각각 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 제어기(미도시);를 더 포함할 수 있다.

제1밸브(80)는 워터펌프(20)에서 배출된 냉각수가 메인라인(110)과 서브라인(100)으로 분기되는 지점에 마련될 수 있다. 제1밸브(80)는 3-way 밸브일 수 있고, 제1밸브(80)의 개도가 제어됨에 따라 메인라인(110)과 서브라인(100)으로 각각 공급되는 냉각수의 유량을 제어될 수 있다.

제어기(미도시)는 냉각수의 온도를 적절하게 제어하기 위한 것으로, ECU(Electronic Control Unit)의 일부 또는 하위 제어기(미도시)일 수 있다.

제어기(미도시)는 엔진(10)의 상태를 기반으로 제1밸브(80)의 개도를 제어할 수 있다. 엔진(10)의 상태란 엔진(10)의 구동 상태를 의미하거나 엔진(10)의 온도를 의미할 수 있다. 제어기(미도시)는 온도센서(미도시)와 연결되어 온도센서의 측정 온도 정보를 입력받을 수 있다.

제어기(미도시)는 엔진(10)의 승온이 요구되는 경우, 서브라인(100)으로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시키도록 제1밸브(80)의 개도를 제어할 수 있다. 엔진(10)의 승온이 요구되는 경우는, 냉간 시동시와 같이 엔진 구동 효율을 높이기 위하여 엔진(10)의 온도가 상승될 필요가 있는 경우일 수 있다.

특히, 엔진(10)이 저온상태이거나, 엔진(10) 구동의 초기 상태인 경우에는 냉각수가 서브라인(100)으로 최대한 공급되도록 제어할 수 있다. 엔진(10)의 구동이 충분히 진행된 상태에는 메인라인(110)과 서브라인(100)으로 각각 적절하게 냉각수의 유량이 공급되도록 제어할 수 있다.

더 구체적으로, 엔진(10)의 구동이 충분히 진행된 상태에는 엔진(10)의 온도, 엔진(10)의 구동 RPM 또는 연료 분사량 등을 기반으로 메인라인(110)과 서브라인(100)으로 각각 공급되는 냉각수의 유량을 제어할 수 있다.

이에 따라, 엔진(10)의 저온 상태에 서브라인(100)으로 최대한 냉각수를 공급하도록 제어하는 효과를 갖는다.

또한, 서브라인(100)에서 분기되어 메인라인(110)으로 연결된 연결라인; 서브라인(100)에서 연결라인(130)으로 분기되는 지점에 위치되어 서브라인(100)으로 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하는 제2밸브(90); 및 냉각수의 온도를 기반으로 제2밸브(90)의 개도를 제어함으로써 서브라인(100)에서 제3워터자켓(50)을 통과한 냉각수가 연결라인(130)을 통해 메인라인(110)으로 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 제어기(미도시);를 더 포함할 수 있다.

연결라인(130)은 제3워터자켓(50)을 통과한 서브라인(100)과 제1워터자켓(30) 및 제2워터자켓(40)을 통과한 메인라인(110) 사이를 연결할 수 있다. 제3워터자켓(50)만을 통과한 서브라인(100)의 압력은 유동저항이 상대적으로 작은 점에서 제1워터자켓(30) 및 제2워터자켓(40)을 통과한 메인라인(110)의 압력보다 높게 유지될 수 있다. 따라서, 연결라인(130)은 제3워터자켓(50)을 통과한 서브라인(100)에서 제1워터자켓(30) 및 제2워터자켓(40)을 통과한 메인라인(110)으로 냉각수가 유동될 수 있다.

연결라인(130)에는 제2밸브(90)가 마련되어 서브라인(100)에서 메인라인(110)으로 공급되는 냉각수의 유량을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제3워터자켓(50)을 통과한 냉각수를 추가로 냉각할 필요가 있는 경우에는 냉각수를 라디에이터(60)를 거쳐서 순환되는 메인라인(110)으로 공급하는 것이다. 반대로, 제3워터자켓(50)을 통과한 냉각수가 추가로 승온될 필요가 있는 경우에는 상대적으로 짧은 유로를 가짐으로써 순환주기가 빠른 서브라인(100)으로 냉각수를 순환시키는 것이다.

제어기(미도시)는 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이하일 때, 연결라인(130)을 통하여 서브라인(100)에서 메인라인(110)으로 공급되는 냉각수를 차단하도록 제2밸브(90)의 개도를 제어할 수 있다.

제2밸브(90)의 위치에 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)가 마련될 수 있다. 즉, 제3워터자켓(50)를 통과한 냉각수의 온도를 이용하여 메인라인(110)과 서브라인(100) 사이의 냉각수 흐름을 제어함으로써 냉각수의 냉각여부를 판단하는 것이다.

온도센서(미도시)는 제3워터자켓(50)을 통과한 냉각수의 온도를 측정하고, 제어기(미도시)는 온도센서에서 측정한 냉각수의 온도를 기설정된 온도와 비교할 수 있다. 기설정된 온도는 냉각수의 승온이 필요한지 여부를 판단하는 온도일 수 있다.

제3워터자켓(50)을 통과한 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이하인 경우, 냉각수의 빠른 승온을 위하여 제2밸브(90)를 제어하여 연결라인(130)의 냉각수 흐름을 차단할 수 있다. 이에 따라, 냉각수의 승온이 필요한 경우 승온 속도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

추가로, 냉각수의 온도가 기설정된 위험온도 이상인 경우, 제2밸브(90)를 최대로 열어 제3워터자켓(50)을 통과한 서브라인(100)의 냉각수가 메인라인(110)으로 최대한 공급되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 냉각수가 최대한 라디에이터(60)를 거쳐 워터펌프(20)로 순환됨에 따라 방열효과를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 엔진 20 : 워터펌프
30 : 제1워터자켓 40 : 제2워터자켓
50 : 제3워터자켓 60 : 라디에이터
70 : 써모스탯 80 : 제1밸브
90 : 제2밸브 100 : 서브라인
110 : 메인라인 120 : 바이패스라인
130 : 연결라인 140 : EGR 쿨러 또는 히터

Claims

실린더 블록의 내부에 형성된 제1워터자켓;
실린더 헤드의 내부에 형성된 제2워터자켓;
워터펌프에서 배출된 냉각수가 제1워터자켓 및 제2워터자켓를 통과하고, 라디에이터를 거쳐 다시 워터펌프로 순환되도록 워터펌프, 제1워터자켓, 제2워터자켓 및 라디에이터와 연결된 메인라인;
제1워터자켓 또는 제2워터자켓과 별도로 실린더에 형성된 제3워터자켓;
워터펌프에서 배출된 냉각수가 제3워터자켓을 통과하고, 라디에이터를 통과하지 않고 바로 워터펌프로 순환되도록 워터펌프 및 제3워터자켓과 연결된 서브라인;을 포함하고,
서브라인에서 분기되어 메인라인으로 연결된 연결라인; 및
서브라인에서 연결라인으로 분기되는 지점에 위치되어 메인라인으로 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하는 제2밸브;를 더 포함하는 엔진 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
제3워터자켓은 실린더 헤드의 내부에서 배기 측에 위치된 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
메인라인의 제1워터자켓 및 제2워터자켓를 통과한 냉각수가 라디에이터를 바이패스하여 워터펌프로 바로 순환되도록 연결된 바이패스라인; 및
메인라인에서 바이패스라인으로 분기되는 지점에 위치하여 냉각수의 온도를 기반으로 냉각수의 흐름을 제어하는 써모스탯;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
서브라인은 제3워터자켓을 통과한 냉각수가 워터펌프로 순환되기 전에 EGR 쿨러 또는 히터를 통과하도록 제3워터자켓과 워터펌프 사이에서 EGR 쿨러 또는 히터와 연결된 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
워터펌프에서 메인라인과 서브라인으로 분기되는 지점에 위치하여 메인라인과 서브라인으로 각각 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하는 제1밸브; 및
엔진의 상태를 기반으로 제1밸브의 개도를 제어함으로써 메인라인과 서브라인으로 각각 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
청구항 5에 있어서,
제어기는 엔진의 승온이 요구되는 경우, 서브라인으로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시키도록 제1밸브의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
냉각수의 온도를 기반으로 제2밸브의 개도를 제어함으로써 서브라인에서 제3워터자켓을 통과한 냉각수가 연결라인을 통해 메인라인으로 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.
청구항 7에 있어서,
제어기는 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이하일 때, 연결라인을 통하여 서브라인에서 메인라인으로 공급되는 냉각수를 차단하도록 제2밸브의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각 시스템.