KR19980044426A - 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진에 냉각수를 압송하고 순환시키는 워터 펌프에 관한 것으로서, 특히 자동차의 주변 온도 및 엔진의 냉각 성능에 따라 워터 펌프의 구동력을 자동으로 조절함으로써 엔진의 냉각 성능이 향상됨은 물론 엔진의 연소 성능도 향상되도록 한 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프에 관한 것이다.

상기 본 발명은 엔진으로 흡입되는 공기를 감지하는 흡기온 센서(95)와, 냉각수의 온도를 감지하는 수온 센서(55)와, 상기 흡기온 센서(95)와 수온 센서(55)의 감지 결과를 입력 받아 엔진에 필요한 냉각수 유량을 산정하고 제어 신호를 출력하는 ECU(80)와, 상기 ECU(80)의 제어 신호에 따라 작동 속도가 조절되어 냉각수의 토출량이 조절되는 가변 전류식 워터 펌프(60)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 엔진의 가변식 워터 펌프

본 발명은 자동차 엔진에 냉각수를 압송하고 순환시키는 워터 펌프에 관한 것으로서, 특히 자동차의 주변 온도 및 엔진의 냉각 성능에 따라 워터 펌프의 구동력을 자동으로 조절함으로써 엔진의 냉각 성능이 향상됨은 물론 엔진의 연소 성능도 향상되도록 한 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진은 도 1에 도시된 바와 같이 에어 클리너(7)에서 정화된 공기를 서지 탱크(2)와 흡기 매니폴드(3)를 통해 엔진 본체(1)의 연소실 내로 흡입하고, 상기 흡입된 공기와 연료를 혼합하여 연소실 내의 압축과 폭발행정을 거치면서 동력을 발생시키게 된다.

상기 엔진 본체(1) 연소실 내의 동력 발생 과정에서 고온 고압의 연소가스가 생성되고, 이 고온은 실린더와, 실린더 헤드 및 실린더 블록에 흡수되어 엔진 본체(1) 전체를 고온으로 가열시키게 된다. 상기 엔진 본체(1)의 온도가 과도하게 상승하면, 실린더의 변형을 일으키거나 실린더 벽의 유막이 파괴되어 윤활 불량이 되며 심할 때는 엔진 본체(1)를 손상시키는 결과를 가져온다. 또한 연소 상태도 나빠지고 노킹이나 조기점화를 일으켜 엔진의 출력은 급격히 저하된다.

상기와 같은 문제 때문에 엔진을 냉각시키게 되는데, 엔진 냉각 방식에는 외기를 이용하여 엔진의 외부를 직접 냉각하는 공랭식과 냉각수를 엔진 본체(1) 내부로 순환시켜 냉각하는 수냉식이 있다.

여기서, 상기 수냉식 엔진 냉각 방법에서 엔진 본체(1)의 측면에 설치된 워터 펌프(5)에 의해 냉각수를 실린더 블록 및 실린더 헤드의 워터 재킷으로 순환시키고, 상기 엔진 본체(1)에 순환된 냉각수를 라디에이터(6)로 끌어들여 방열하며 데워진 물은 또다시 상기 워터 펌프(5)를 이용해 순환시키고 있다.

특히, 상기 종래 자동차 엔진의 워터 펌프는 연소실의 동력에 의해 회전 운동되는 크랭크 축의 동력을 전달받아 작동되는데, 일반적으로 원심 펌프가 사용되고 그 속도는 상기 크랭크 축의 1.2 ~ 1.6배 정도이다.

그리고, 상기 워터 펌프(5)에는 팬이 설치되어 있어서 강제적으로 상기 라디에이터(6)로 보내고, 외기를 접촉시켜 방열 효과를 좋게 한다. 또한 상기 엔진 본체(1)의 워터 재킷과 라디에이터(6) 사이에는 서모스탯이 설치되어 있어서 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 순환 경로를 변환하게 되어 있다.

그러나, 상기와 같이 구성되고 작동되는 종래의 자동차 엔진의 워터 펌프는 엔진 본체(1)의 냉각 정도와 엔진의 회전수와는 상관없이 크랭크 축의 동력을 전달받아 일정한 속도로 작동되기 때문에 겨울철 운전시나 극한 지역에서는 필요 이상의 작동으로 엔진이 과냉되어 엔진의 연소 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엔진의 흡기온과 냉각수온에 따라 워터 펌프의 회전 속도가 조절되게 함으로써 엔진의 과냉 및 과열을 방지하여 냉각성능을 향상시키고 더불어 엔진의 연소 성능도 향상되도록 한 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 자동차 엔진의 워터 펌프 설치 구조를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프의 설치 구조를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

50 : 엔진 본체 55 : 수온 센서

60 : 가변 전류식 워터 펌프 70 : 가변 전류 콘트롤러

80 : ECU 90 : 에어 크리너

95 : 흡기온 센서

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프는, 엔진으로 흡입되는 공기를 감지하는 흡기온 센서와, 냉각수의 온도를 감지하는 수온 센서와, 상기 흡기온 센서와 수온 센서의 감지 결과를 입력 받아 엔진에 필요한 냉각수 유량을 산정하고 제어 신호를 출력하는 ECU와, 상기 ECU의 제어 신호에 따라 작동 속도가 조절되어 냉각수의 토출량이 조절되는 가변 전류식 워터 펌프로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진에 필요한 냉각수 유량을 산정하고 제어 신호를 출력하는 ECU(80)와, 상기 ECU(80)의 제어 신호에 따라 전류를 조절하는 가변 전류 콘트롤러(70)와, 상기 가변 전류 콘트롤러(70)의 전류에 의해 작동 속도가 조절되어 냉각수 토출량이 조절되는 가변 전류식 워터 펌프(60)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 ECU(80)는 에어 클리너(90) 등의 흡기 계통에 설치되어 흡기 온도를 감지하는 흡기온 센서(95)와, 엔진 본체(50)의 냉각수 통로 상에 설치되어 냉각수의 온도를 감지하는 수온 센서(55)에 각각 연결되어 감지 결과를 입력 받게 된다.

그리고, 상기 가변 전류식 워터 펌프(60)는 상기 가변 전류 콘트롤러(70)에 의해 제공되는 전류의 세기에 따라 냉각수를 순환시키는 회전 속도가 변화되게 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 ECU(80)는 에어 클리너(90)를 통해 흡입되는 흡기 온도와 엔진 본체(50)를 순환하는 냉각수의 온도를 흡기온 센서(95)와 수온 센서(55)로 부터 각각 입력받는다. 즉, 엔진에 흡입되는 공기는 자동차의 주변 온도와 관계되고, 상기 냉각 수온은 엔진 본체(1)의 온도와 관계되기 때문에 엔진 본체(1)를 적절한 온도로 냉각시키기 위해서는 주변 온도와 엔진의 온도가 고려되어야 한다.

이와 같이 흡기온과 냉각수온이 입력된 상기 ECU(80)는 적절한 냉각수의 유량 및 순환 속도를 산출하고 그에 알맞은 신호를 가변 전류 콘트롤러(70)에 보내게 된다. 상기 ECU(80)의 신호를 받은 상기 가변 전류 콘트롤러(70)는 적당한 전류를 가변 전류식 워터 펌프(60)에 제공하여 작동되도록 한다.

즉, 상기 수온 센서(55)와 흡기온 센서(95)의 감지 결과가 엔진의 온도가 높거나 흡기 온도가 낮으면 상기 ECU(80)에서 이를 판단하여 가변 전류 콘트롤러(70)를 제어하여 상기 가변 전류식 워터 펌프(60)에 일정 크기 이상의 전류를 제공토록 한다. 따라서, 상기 가변 전류식 워터 펌프(60)가 빠른 속도로 회전되어 엔진 본체(50)를 냉각하는 냉각수량은 많아지게 된다.

상기와 다르게 엔진의 온도가 낮거나 주위의 온도가 높으면 상기 ECU(80)에서 이를 판단하여 상기 가변 전류식 워터 펌프(60)에 일정 이하의 전류를 제공한다. 이때, 상기 가변 전류식 워터 펌프(60)는 느리게 회전되거나 회전되지 않아 엔진 본체(50)를 냉각하는 냉각수량은 적어지게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명에 의한 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프는 자동차 주변 온도와 엔진의 온도에 따라 적절하게 냉각수의 순환 속도를 조절하기 때문에 엔진의 과열 및 과냉을 방지하고 연소 성능을 향상시키는 이점이 있다.

상기 본 발명은 엔진의 냉각 시스템 및 히터의 성능을 시험할 때 개발 시험의 단순화로 개발비를 저감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 엔진으로 흡입되는 공기를 감지하는 흡기온 센서와, 냉각수의 온도를 감지하는 수온 센서와, 상기 흡기온 센서와 수온 센서의 감지 결과를 입력 받아 엔진에 필요한 냉각수 유량을 산정하고 제어 신호를 출력하는 ECU와, 상기 ECU의 제어 신호에 따라 작동 속도가 조절되어 냉각수의 토출량이 조절되는 가변 전류식 워터 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가변 전류식 워터 펌프는 상기 ECU의 제어 신호에 따라 전류의 세기를 조절하는 가변 전류 콘트롤러가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 가변식 워터 펌프.