KR19990004968A - 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템에 관한 것으로, 엔진(1)에 의해 가열된 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(2)와, 상기 라디에이터(2)로부터 물을 순환시키기 위한 물펌프(3), 상기 물펌프(3)와 라디에이터(2)를 연결하는 냉각수관(4a,4b), 이 냉각수관(4a,4b)에 설치되어 냉각수의 온도에 따라 개폐되는 수온 조절기(5), 이 수온조절기(5)가 개방되었을 때 물의 흐름을 제어하기 위해 수온조절기(5)와 냉각수관(4a,4b)을 연결하는 바이패스관(6)으로 구성된 엔진의 냉각수 순환 시스템에 있어서, 상기 엔진(1)의 입구와 출구쪽 냉각수관(4a,4b)에 각각 설치되는 온도 센서(7a,7b)와, 상기 냉각수관(4a,4b) 일측에 설치되어 냉각수의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 수온조절기(5)와 병렬설치되는 솔레노이드밸브(8), 상기 센서(7a,7b)의 출력신호에 따라 상기 솔레노이드밸브(8)를 개폐시키는 제어부(9)로 구성되어, 종래의 기계식 수온조절기와는 달리 온도에 대한 응답성을 높일 수 있으며, 엔진의 각 부하별 온도 제어점을 달리할 수 있어 경부하시에는 냉각수의 수온을 높게하여 냉각손실을 줄여 연비를 향상시킬 수 있고, 고부하시에는 냉각수의 수온을 낮게하여 연료의 자기점화율을 낮추어 녹킹발생을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 또한 체적효율을 향상시킬 수 있음에 따라 엔진의 출력을 보다 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

Description

자동차의 엔진 냉각수 순환시스템

본 발명은 자동차의 엔진냉각수 순환시스템에 관한 것으로, 특히 에진의 냉각손실을 최소화하여 엔진의 성능을 향상시킬 수 잇도록 한 엔진 냉각수 순환시스템에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관을 장착하고 있는 자동차등에서는, 엔진이 가동함에 따라 연소가스에서 발생하는 열이 실린더 헤드와 피스톤, 밸브등으로 전도되게 되고, 이러한 부품들의 온도가 과도하게 높아지게 되면 부품의 재료 강도가 저하되게 되어 고장의 원인이 되거나 수명이 단축되게 되며, 연소상태도 나빠져서 노킹이나 조기점화가 발생하게 되어, 그 결과 엔진의 출력이 저하되게 된다.

또한 냉각이 불완전하게 이루어진 경우에는 실린더벽의 유막이 끊어지는 등의 윤활기능이 저하되게 되고, 오일이 변질되어 이상마모를 일으키게 될뿐 만 아니라 피스톤이 실린더 벽에 눌어붙는 등의 고장이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 내연기관에서는 반드시 냉각수단을 구비하고 있는 바, 오토바이 엔진과 같이 소형인 경우에는 공냉식으로도 충분하지만, 자동차이상에서 사용하는 엔진에서는 거의 대부분 수냉식을 사용하고 있다.

이러한 수냉식 엔진에서는 그 냉매로서 통상 물 또는 물에 적당한 약품을 섞은 물질을 사용하고 있는 바, 이러한 냉각수가 엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드에 마련된 워터 재킷(water jacket)안을 순환하여 냉각 작용을 하도록 되어 있다.

여기서 종래에 사용되는 냉각수 순환시스템을 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(101)에 의해 가열된 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(102)와, 상기 라디에이터(102)로부터 물을 순환시키기 위한 물펌프(103), 상기 물펌프(103)와 라디에이터(102)를 연결하는 냉각수관(104), 이 냉각수관(104)에 설치되어 냉각수의 온도에 따라 개폐되는 수온 조절기(105), 이 수온조절기(105)가 개방되었을 때 물의 흐름을 제어하기 위해 수온조절기(105)와 냉각수관(104)을 연결하는 바이패스관(106)으로 구성되어 있다.

따라서 냉각수 순환시스템은 물펌프(103)를 돌려서 냉각수를 실린더불록과 실린더헤드의 물재킷(도시되지 않음)으로 보낸 다음 가열된 냉각수를 라디에이터(102)로 보내서 방열하며, 다시 물펌프(103)로 순환시키게 된다.

여기서 상기 엔진(101)의 물재킷과 라디에이터(102) 사이의 냉각수관(104)에는 수온조절기(105)가 설치되어 온도에 따라 냉각수의 순환경로를 바꾸어 온도를 조절하게 된다.

즉, 상기한 바이패스관(106)은 단시간에 냉각수의 온도를 높이는 것이 목적으로, 상기 수온조절기(105)가 개방되면 라디에이터(102)로 호르는 물이 차단되고, 가열된 물은 상기 바이패스관(106)을 통해 바로 물펌프(103)로 보내짐에 따라, 상기 냉각수는 라디에이터(102)에 의해 방열되지 않게 채로 물재킷을 통과하게 되어 냉각손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

그런데, 상기 수온조절기는 기계식으로 되어 있는 바, 냉각수의 온도변화에 대한 응답성이 떨어지며 초기 동작시 오버슈트 현상 및 수온조절기가 개폐되는 온도 범위에서 헌팅 현상이 일어나는 문제점이 있게 된다.

또한 엔진의 회전속도, 부하에 관계없이 80-87℃범위가 되어야만 수온조절기의 개폐가 이루어지므로 엔진 상태에 따른 적절한 제어가 되지 않아 손실의 증가 및 각각의 엔진 구성 부품의 내구성을 저하시키게 된다는 문제점이 있었다.

그리고, 통상 상기 수온조절기를 엔진의 출구쪽이나 입구쪽에 설치하여 사용하고 있으나, 입구제어방식에서는 기계적방식의 성능범위한도 내에서는 고른 수온 제어가 가능하나 물펌프의 흡입저항을 저하시키는 캐비테이션을 발생하여 수온조절기를 대형화해야하는 문제가 있고, 출구제어방식은 보수적인 축면에서는 유리한 편이나 제어성이 나빠지기 쉽고 급격한 수온상승에 대해 수온조절기의 추종성이 떨어져 과열이 발생하는 문제점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소시켜, 온도에 대한 응답성을 높일수 있으며, 엔진의 각 부하별 온도 제어점을 달리할 수 있어 경부하시에는 냉각수의 수온을 높게하여 냉각손실을 줄여 연비를 향상시킬 수 있고, 고부하시에는 연료의 자기점화율을 줄여 녹킹 발생을 줄일 수있도록 하여 엔진의 성능을 향상시킬 수 있도록 된 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진(1)에 의해 가열된 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(2)와, 상기 라디에이터(2)로부터 물을 순환시키기 위한 물펌프(3), 상기 물펌프(3)와 라디에이터(2)를 연결하는 냉각수관(4a,4b), 이 냉각수관(4a,4b)에 설치되어 냉각수의 온도에 따라 개폐되는 수온 조절기(5), 이 수온조절기(5)가 개방되었을 때 물의 흐름을 제어하기 위해 수온조절기(5)와 냉각수관(4a,4b)을 연결하는 바이패스관(6)으로 구성된 엔진의 냉각수 순환 시스템에 있어서, 엔진(1)의 입구와 출구쪽 냉각수관(4a,4b)에 각각 설치되는 온도 센서(7a,7b)와, 상기 냉각수관(4a,4b) 일측에 설치되어 냉각수의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 수온조절기(5)와 병렬설치되는 솔레노이드밸브(8), 상기 센서(7a,7b)의 출력신호에 따라 상기 솔레노이드밸브(8)를 개폐시키는 제어부(9)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 냉각수순환시스템은, 출구온도센서와 입구온도센서에 의해 솔레노이드밸브의 개폐시기가 결정되어 계절이나 엔진 상태에 따른 최적의 냉각수 제어를 할 수 있도록 되어, 엔진성능 향상과 연비향상을 높일 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템에 대한 개략도인 구성도,

도 2는 종래기술에 따른 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템에 대한 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요부품에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 라디에이터

3 : 물펌프 4a : 출구쪽 냉각수관

4b : 입구쪽 냉각수관 5 : 수온조절기

6 : 바이패스관 7a : 출구쪽 온도센서

7b : 입구쪽 온도센서 8 : 솔레노이드밸브

9 : 제어부

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템에 대한 개략도인 구성도이고, 도 2는 종래기술에 따른 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템에 대한 개략적인 구성도이다.

상기한 도면에 의하면, 엔진 냉각수 순환시스템은 엔진(1)에 의해 가열된 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(2)와, 상기 라디에이터(2)로부터 물을 순환시키기 위한 물펌프(3), 상기 물펌프(3)와 라디에이터(2)를 연결하는 냉각수관(4a,4b), 이 냉각수관(4a,4b)에 설치되어 냉각수의 온도에 따라 개폐되는 수온 조절기(5), 이 수온조절기(5)가 개방되었을 때 물의 흐름을 제어하기 위해 수온조절기(5)와 냉각수관(4a,4b)을 연결하는 바이패스관(6)으로 구성되어 있다.

여기서 본 발명에 따른 냉각수 순환시스템은 엔진(1)의 입구와 출구쪽 냉각수관(4a,4b)에 각각 설치되는 온도 센서(7a,7b)와, 상기 냉각수관(4a,4b) 일측에 설치되어 냉각수의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 수온조절기(5)와 병렬설치되는 솔레노이드밸브(8), 상기 센서(7a,7b)의 출력신호에 따라 상기 솔레노이드밸브(8)를 개폐시키는 제어부(9)로 구성되어 있다.

이에 따라 상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 냉각수순환시스템은, 출구온도센서와 입구온도센서에 의해 솔레노이드밸브의 개폐시기가 결정되어 계절이나 엔진 상태에 따른 최적의 냉각수 제어를 할 수 있도록 되어, 엔진성능 향상과 연비향상을 높일 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 수온조절기(5)는 본 시스템의 안전장치용으로 설치되는 것으로 95℃정도에서 개방되도록 셋팅함으로써, 상기 솔레노이드밸브(8)가 개폐되지 않을 경우 엔진(1)의 과열을 방지할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한 상기 솔레노이드밸브(8)의 개폐되는 온도를 조절해 주게 되면 즉, 엔진(1)의 조건에 따라 경부하시에는 열림온도를 높게 함으로써 연비를 향상시키고, 고부하시에는 열림온도를 낮게 함으로써 녹킹발생을 저감하고 체적효율을 향상시켜 출력을 보다 증대시킬 수 있게 된다.

이하 본 발명에 따른 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템의 작용과 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저 엔진(1)의 과열을 방지하기 위하여 순환되는 냉각수의 순환경로를 살펴보면 엔진(1)의 물재킷을 통과한 냉각수는 엔진(1)의 출구쪽 냉각수관(4a)을 통해 솔레노이드밸브(8)와 수온조절기(5)를 통해 라디에이터(2)로 공급되고, 라디에이터(2)에서 냉각된 물은 다시 엔진(1)의 입구쪽 냉각수관(4b)을 통해 엔진(1)의 물재킷으로 유입되어 엔진(1)을 식혀주게 된다.

여기서 상기 입구쪽 냉각수관(4b)과 출구쪽 냉각수관(4a) 사이에는 바이패스관(6)이 설치되어 상기 솔레노이드밸브(8)가 닫혔을 때 라디에이터(2)로 통하지 않고 바로 냉각수가 엔진(1)으로 유입되도록 되어 있다.

한편 상기 솔레노이드 밸브(8)를 제어하는 제어부로 차량에 구비된 ECU를 사용함으로써, 상기 ECU는 상기 출구쪽 냉각수관(4a)과 입구쪽 냉각수관(4b)에 각각 설치되어 있는 온도센서(7a,7b)의 출력신호를 인가받아 상기 솔레노이드밸브(8)를 개폐하게 되어 있다.

따라서 본 발명의 적절한 실시에의 따르면 상기 출구쪽 냉각수관(4a)에 설치되어 있는 온도센서(7a)에의해 솔레노이드 밸브(8)의 개방시기가 결정되고, 입구쪽 냉각수관(4b)에 설치되어 있는 온도센서(7b)에 의해 솔레노이드밸브(8)의 폐쇄시기가 결정되도록 함으로써, 온도에 따라 개폐시기를 달리하여 최적의 엔진효율을 얻을 수 있게 되어 있다.

즉, 엔진(1)을 식히고 나오는 냉각수의 온도를 감지하여 온도가 적정온도인 경우에는 솔레노이드밸브(8)를 개방하여 상기 냉각수가 라디에이터(2)로 공급되어 냉각이 되도록 하여 다시 엔진(1)의 물재킷으로 보내게 된다.

여기서 상기 라디에이터(2)를 통과한 물이 과냉되어 있는 경우에는 입구쪽 온도센서(7b)에 감지되어 ECU는 상기 솔레노이드밸브(8)를 폐쇄하게 된다.

따라서 솔레노이드밸브(8)를 통해 라디에이터(2)로 유입되는 물이 솔레노이드밸브(8)의 차단으로 인해 바로 바이패스관(6)을 통해 라디에이터(2)를 통과한 물과 섞이게 되고 이와같이 혼합되어 적정온도로 높아진 물이 엔진(1)의 물재킷으로 유입되게 되는 것이다.

따라서 엔진에는 항상 적정온도의 냉각수가 흐르게 되는 것이다.

한편, 엔진(1)의 물재킷을 통과한 물이 적정온도 이하인 경우에는 출구쪽 온도센서(7a)의 감지에 따라 ECU는 바로 솔레노이드밸브(8)를 닫게 되고 따라서 냉각수는 바이패스관(6)을 통해 바로 엔진(1)의 물재킷으로 유입됨으로써, 라디에이터(2)를 통과하여 더욱 냉각되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이와같이 엔진으로 들어가는 냉각수의 온도와 나오는 냉각수의 온도를 체크하여 솔레노이드밸브를 개폐하여 항상 엔진을 적정온도로 냉각할 수 있음에 따라 엔진의 성능향상과 연비향상을 도모할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템에 의하면, 솔레노이드밸브를 통해 냉각수관을 개폐함으로써, 종래의 기계식 수온조절기와는 달리 온도에 대한 응답성을 높일 수 있으며, 엔진의 각 부하별 온도 제어점을 달리할 수 있어 경부하시에는 냉각수의 수온을 높게하여 냉각손실을 줄여 연비를 향상시킬 수 있고, 고보하시에는 냉각수의 수온을 낮게하여 연료의 자기점화율을 낮추어 녹킹발생을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 체적효율을 향상시킬 수 있음에 따라 엔진의 출력을 보다 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 엔진(1)에 의해 가열된 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(2)와, 상기 라디에이터(2)로부터 물을 순환시키기 위한 물펌프(3), 상기 물펌프(3)와 라디에이터(2)를 연결하는 냉각수관(4a,4b), 이 냉각수관(4a,4b)에 설치되어 냉각수의 온도에 따라 개폐되는 수온 조절기(5), 이 수온조절기(5)가 개방되었을 때 물의 흐름을 제어하기 위해 수온조절기(5)와 냉각수관(4a,4b)을 연결하는 바이패스관(6)으로 구성된 엔진의 냉각수 순환 시스템에 있어서, 상기 엔진(1)의 입구와 출구쪽 냉각수관(4a,4b)에 각각 설치되는 온도 센서(7a,7b)와, 상기 냉각수관(4a,4b) 일측에 설치되어 냉각수의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 수온조절기(5)와 병렬설치되는 솔레노이드밸브(8), 상기 센서(7a,7b)의 출력신호에 따라 상기 솔레노이드밸브(8)를 개폐시키는 제어부(9)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 냉각수 순환시스템.