KR20040094684A - 엔진 유입 가스 온도 제어 방법, 액체/기체 열 교환기 및엔진 유입 공기 온도 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

자동차 엔진에 유입되는 가스의 온도를 제어하기 위한 방법, 열 교환기 및 이런 가스의 온도를 제어하기 위한 장치가 제공된다.
상기 방법에 따르면, 가스는 내연 기관(58)에 유입되기 전에 액체/기체 열 교환기(2, 12) 내에서 순환되고, 필요에 따른 이 가스(84)의 가열 및/또는 냉각을 위해 고온의 액체 및/또는 저온의 액체가 상기 액체/기체 열 교환기(2, 12) 내에서 순환된다. 상기 액체/기체 열 교환기는 단일 스테이지를 포함하거나, 고온 스테이지와 저온 스테이지인 이중 스테이지를 포함할 수 있다. 이것은 재순환 배기 가스를 엔진 유입 전에 냉각시킬 때 사용될 수도 있다.

Description

엔진 유입 가스 온도 제어 방법, 액체/기체 열 교환기 및 엔진 유입 공기 온도 제어 장치{METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF GASES FED INTO THE ENGINE OF A MOTOR VEHICLE, EXCHANGER, AND DEVICE FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF SAID GASES}
현대적인 자동차의 엔진은 점차 높은 비용량(specific capacity)을 갖는 추세이다. 많은 양의 공기가 엔진의 연소실 내로 유입되는데, 이는 그 안에 더 많은 연료를 분사하기 위해서이기도 하다. 엔진에 유입되는 흡기 공기가 압축되는 것은 이런 이유 때문이다. 그러나, 최근에는 압축 레벨이 점점 더 높아지는 추세이며, 따라서 압축으로 인한 공기의 실질적인 가열이 발생하기도 한다. 그러므로, 공기는 엔진에 유입되기에 앞서 냉각되어야만 한다. 일반적으로 주위 공기/과급 공기 열 교환기인 과급(supercharging) 공기 냉각기가 제공되는 것은 이런 이유 때문이다. 흡기 공기의 압축비가 증가함에 따라 과급 공기 냉각기의 크기 역시 증가하게 되며, 따라서 냉각기의 전체적인 규격이 모두 증가하게 된다. 결과적으로, 차량의 전방부에 냉각기를 수납하는 것이 점차 어려워지고 있다.
일반적으로 물인 엔진 냉각 유체를 사용하여 냉각을 실행하는 과급 공기 냉각기 역시 공지되어 있다. 과급 공기를 냉각하기 위해 엔진 냉각수를 사용하면, 차량의 전방부에 공간이 남게 되고, 엔진 냉각에 있어서공기 속도와 온도 면의 제한 사항이 줄어들고, 또 공기 조화 응축기에 있어서 공기 속도 면의 제한 사항이 줄어든다. 그러나, 이러한 공지된 열 교환기의 전문적인 기능은 과급 공기를 냉각시키는 것이다.
또한, 엔진의 비용량 증가 추세와 별개로, 환경 규정에서는 고체 및 기체 오염 물질 배출 레벨을 절감시킬 것을 요구하고 있다. 이런 이유로 촉매 컨버터가 사용되며, 디젤 엔진에서는 분진 필터가 사용된다. 촉매 컨버터와 분진 필터의 촉매는 엔진의 시동시 가능한 한 신속하게 그 작용이 촉진되어야 한다. 이 때문에 시동 단계에서 엔진에 유입되는 공기의 가열이 필요하다. 이를 위해, 전용 열 교환기가 사용되어 엔진 냉각수와의 열 교환에 의해 흡기 공기를 가열한다. 이 열 교환기는 디젤 엔진에서 분진 필터의 재생성 단계 동안에도 작동된다.
또한, 낮고 부분적인 엔진 부하에서 질소 산화물이 형성되는 것을 줄이기 위해, 배기 가스의 일부분을 배기부에서 흡기부로 재순환시킴으로써, 연소 온도를 낮추고 질소 산화물의 형성을 감소시킬 수 있다. 이러한 가스의 냉각을 개선하기 위해, 온도가 약 500℃까지 도달할 수 있는 배기 가스와 온도가 약 100℃인 엔진 냉각수 사이에 열 교환기가 도입되어 왔다. 이런 유형의 열 교환기는 많은 디젤 엔진에 장착되어 있다.
즉, 엔진 연소실에 유입되는 가스의 가열 또는 냉각이 필요하여 3개의 개별적 열 교환기가 존재하게 되었으며, 이들은 과급 공기를 냉각하기 위한 열교환기, 시동시 엔진에 유입되는 가스를 가열하기 위한 열 교환기, 그리고 재순환된 배기 가스용 냉각기이다.
상기 3개의 열 교환기는 제조 비용이 높을 뿐만 아니라 엔진 격실에서 차지하는 부피도 큰 편이다.
발명의 요약
본 발명은, 전술된 단점을 해결한, 자동차에 유입되는 가스의 온도 제어 방법에 관한 것이다. 이 방법은 열 교환기의 수를 줄일 수 있고, 따라서 열 교환기의 비용과 전체 규격을 감소시킨다.
본 발명에 따르면 상기 결과는, 엔진 유입 가스가 내연 기관으로의 유입에 앞서 액체/기체 열 교환기 내에서 순환된다는 것과, 필요에 따른 가스의 가열 및/또는 냉각을 위해 고온 액체 및/또는 저온 액체가 액체/기체 열 교환기 내에서 순환된다는 것에 의해 성취된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 사용되는 액체/기체 열 교환기에 관한 것이다.
변형예로서, 열 교환기는 단일 스테이지 열 교환기이고, 열 교환기 내에서저온 액체나 고온 액체 또는 양 액체의 혼합물을 순환시키기 위해 밸브 수단이 제공된다.
바람직한 변형예에서, 이 액체/기체 열 교환기는, 엔진 흡기 공기가 통과하는 부분과, 배기 가스의 재순환된 일부가 통과하는 부분을 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 액체/기체 열 교환기는, 고온 액체가 순환될 수 있는 고온 스테이지와, 저온 액체가 순환될 수 있는 저온 스테이지와, 고온 및 저온 액체의 순환을 필요에 따라 제어하기 위한 상호 연결 수단을 포함한다.
이 실시예의 특정 변형예에서, 상기 교환기의 고온 스테이지는, 엔진 흡기 공기가 통과하는 부분과, 배기 가스의 재순환된 일부가 통과하는 부분을 포함한다.
이 열 교환기의 저온 스테이지 역시, 엔진 흡기 공기가 통과하는 부분과, 배기 가스의 재순환된 일부가 통과하는 부분을 포함할 수 있다.
전술된 다중 스테이지의 변형예에서, 엔진 흡기 공기는 스테이지들을 연속적으로 통과하도록 순환되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 열 교환기는 그러한 작동 모드에서의 엔진 흡기 공기 순환을 가능하게 한다.
다중 스테이지 또는 단일 스테이지 열 교환기와 관련하여, 뜨겁거나 찬 액체는, 엔진 흡기 공기가 통과하는 부분 또는 부분들의 레벨에서, 그리고 배기 가스의 재순환된 일부가 통과하는 부분 또는 부분들의 레벨에서 연속적으로 순환되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 열 교환기는 그러한 작동 모드에서의 액체 순환을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은, 특히 자동차의 엔진인 열 기관에 유입되는 가스의 온도를제어하기 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는 열 기관과 고온용 주 냉각 라디에이터 사이에서 열 전달 유체를 순환시키기 위한 주 펌프가 장착된 주 루프를 포함한다. 보조 루프가 저온용 보조 라디에이터를 포함하며, 시스템은, 본 발명에 따른 액체/기체 라디에이터와, 필요에 따른 엔진 유입 가스의 가열 및/또는 냉각을 위해 액체/기체 열 교환기 내에서 열 전달 유체를 순환시키기 위한 상호 연결 수단을 포함한다.
상기 제어 장치는, 단일 스테이지 열 교환기와, 상기 열 교환기 내에서 내연 기관을 바로 떠난 고온의 열 전달 유체나, 저온용 라디에이터를 떠난 저온의 열 전달 유체, 또는 양 유체의 적정 혼합물을 순환시키기 위한 3방향 밸브를 포함한다.
상기 제어 장치는, 단일 스테이지 열 교환기와, 추가 순환 펌프가 장착된 고온 유체 회로 상의 지로(branch)와, 내연 기관을 바로 떠난 고온의 열 전달 유체나, 저온용 라디에이터에서 냉각된 저온의 열 전달 유체, 또는 양 유체의 적정 혼합물을 순환시키기 위한 밸브를 포함한다.
상기 제어 장치는, 이중 스테이지 열 교환기와, 상기 열 교환기의 고온 스테이지 내에서 내연 기관을 떠난 고온의 열 전달 유체를 순환시키고, 상기 열 교환기의 저온 스테이지 내에서 저온용 라디에이터에서 냉각된 저온의 열 전달 유체를 순환시키거나, 또는 적절한 스테이지 내에서 양 유체의 적정 혼합물을 순환시키기 위한 3방향 밸브를 포함한다.
상기 제어 장치는, 이중 스테이지 열 교환기와, 상기 열 교환기의 고온 스테이지 내에서 내연 기관을 바로 떠난 고온의 열 전달 유체를 순환시키기 위한 2방향밸브와, 상기 열 교환기의 저온 스테이지 내에서 저온용 라디에이터에서 냉각된 저온 열 전달 유체를 순환시키기 위한 순환 펌프가 장착된 추가 루프를 포함한다.
본 발명은 내연 기관, 특히 자동차의 엔진에 유입되는 가스의 온도를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 사용되는 액체/기체 열 교환기에 관한 것이다.
본 발명의 기타 다른 특징과 장점은, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 하기에 설명되는 예시적 실시예들을 통해 추가로 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단일 스테이지 액체/기체 열 교환기를 도시하는 개략도,
도 2는 2개의 열 교환부를 포함하는 본 발명에 따른 열 교환기를 도시하는 개략도,
도 3은 고온 스테이지와 저온 스테이지를 포함하는 본 발명에 따른 열 교환기를 도시하는 개략도,
도 4와 도 5는 단일 스테이지 냉각기와 이중 스테이지 냉각기 사이의 차이점을 도시하는 2개의 다이어그램,
도 6은, 고온 스테이지와 저온 스테이지를 포함하며 상기 고온 스테이지는 2개의 열 교환부를 구비하는, 본 발명에 따른 열 교환기를 도시하는 개략도,
도 7은, 도 6의 열 교환기와 유사한 열 교환기로서 저온 스테이지가 제 2 열 교환부를 더 포함하는 열교환기를 도시하는 도면,
도 8 내지 도 11은, 자동차의 열 기관에 유입되는 가스의 온도를 제어하기 위한, 본 발명에 따른 장치의 4개의 비한정적 실시예를 도시하는 도면.
도 1에서, 참조 부호 2로 표시된 액체/기체 열 교환기는 단일 스테이지를 포함한다. 이 열 교환기는 액체와 가스 사이의 열 교환을 가능하게 한다. 상기 가스는 열 기관의 흡기 공기로 구성된다. 상기 액체는 자동차의 엔진용 냉각수로 구성된다. 열 교환기(2) 내에는 고온(HT)의 물, 저온(LT)의 물, 또는 양 유체의 혼합물이 순환될 수 있다. 저온의 물이 열 교환기(2)를 통해 순환할 때, 열 교환기(2)는 과급 공기 냉각기로서 작용한다. 압축기(6)에서 압축 및 가열된 흡기 공기는, 화살표(8)에 의해 도시된 것처럼 엔진의 흡기 챔버로 송풍되기 전에, 열 교환기를 통과함으로써 냉각된다. 반대로, 엔진에 유입되는 공기를 가열하기 위해서는, 즉 예를 들어 차량 시동 단계 또는 분진 필터 재생성 단계에서는, 라디에이터 내에서 고온의 물이 순환됨으로써, 엔진에 유입되는 공기가 가열된다. 저온의 물은 예를 들어 저온용 라디에이터로부터 나온다. 고온의 물은 열 기관의 배기부(outlet)에 위치된 지로 연결부(branch connection)로부터 나온다.
도 2는, 도 1의 열 교환기와 유사하나 엔진 흡기 공기(15)가 통과하도록 의도된 제 1 열 교환부(14)와, 재순환된 배기 가스가 통과하도록 의도된 제 2 열 교환부(16)를 포함하는 단일 스테이지 열 교환기(12)를 도시한다. 전술된 실시예에서처럼, 냉각액은 엔진 냉각수로 구성되며, 이 냉각수는 3방향 밸브(4)의 상태에 따라 저온(LT)의 물, 고온(HT)의 물 또는 양 유체의 혼합물일 수 있다. 열 교환부(14)는 도 1에 도시된 열 교환기(2)와 동일한 방식으로 작동한다.
저온의 물이 열 교환기(12) 내에서 및 그에 따라 교환부(14) 내에서 순환할 때, 엔진 과급 공기는 압축기(6)에서의 압축 후에 가열되고, 엔진에 송풍되기 전에 냉각된다. 반대로, 엔진에 유입되는 공기를 가열하기 위해서는, 즉 예를 들어 차량 시동 단계에서는, 열 교환기(12) 내에서 고온의 물이 순환된다. 재순환된 배기 가스는 화살표(18)에 의해 도시된 것처럼 열 교환부(16)에 들어간다. 온도가 500℃ 까지 높아진 이런 가스들은 온도가 약 100℃인 고온의 물에 의해 냉각될 수 있다.
또한, 냉각 효과 및 소망하는 효과를 더 향상시키기 위해 냉각수로 재순환 가스(18)를 냉각시키는 것도 가능한데, 이로써 질소 산화물의 형성을 감소시킬 수 있다.
전술된 각각의 경우에서, 냉각액은 고온이거나 저온이거나 도시된 예에서는, 엔진에 유입된 공기를 갖는 열 교환부(14)와 먼저 교차하고, 이어서 배기 가스를 냉각시키기 위한 열 교환부(16)와 교차한다. 이 방법은, 열 교환기를 오염시킬 수 있는 배기 가스의 과도한 냉각을 방지하기 때문에 바람직하다. 그러나, 한편으로는 연속적인 상태에서의 역순서를 고려할 수도 있다.
배기 가스는 낮은 부하에서 냉각되어야 한다. 이 상태에서는, 열 기관이 필요로 하는 동력(power)이 낮기 때문에 엔진 과급 공기를 강하게 냉각시킬 필요가 없다. 과급 공기의 냉각이 특히 필요한 경우는 부하가 높을 때이다. 결과적으로, 단일 열 교환기(12)는, 중간 정도 부하의 경우, 열 기관에 유입되는 2개의 가스 양자 모두는 아니더라도 그 중 적어도 하나를 냉각시킬 수 있다. 열 교환기 통과 후에, 공기(15)와 재순환 가스(18)는 혼합물(M)을 형성하도록 혼합되어 엔진에 송풍된다.
도 3은, 엔진 흡기 공기와 연속적으로 교차하도록 설계된 고온 스테이지(24) 및 저온 스테이지(26)를 포함하는 열 교환기(22)의 일 실시예를 도시한다. 엔진 흡기 공기를 예를 들어 0℃인 소정의 실외 주변 온도 이상으로 가열하기 위해서, 혹은 분진 필터 재생성 단계에서, 저온 스테이지(26) 내에서는 저온의 물의 순환이 차단되고, 고온 스테이지(26) 내에서는 고온의 물의 순환이 활성화된다. 따라서, 열 교환기(22)는 그 고온 스테이지(24)를 통해 흡기 히터의 역할을 한다.
반대로, 열 교환기(22)가 과급 공기 냉각기로서 사용될 때는, 터보 압축기(turbocompressor)(6)로부터의 공기가 먼저 고온 스테이지(24), 즉 엔진으로부터의 고온의 물과 교차한 스테이지를 통과하고, 이어서 저온 스테이지(26)를 통과하는데, 처음의 스테이지(24)를 통과하면서 이미 냉각되었던 공기는 이 저온 스테이지(26)에서 저온용 라디에이터로부터의 저온의 물에 의해 더 냉각된다. 저온 스테이지(26)는 엔진 부하가 더 낮은 경우라면 홀로 사용될 수도 있다. 고온 스테이지 및 저온 스테이지 내에서의 고온의 물과 저온의 물의 순환은 목적에 따라 밸브 및 펌프와 같은 상호 연결 수단의 사용을 통해 제어된다.
이중 스테이지 열 교환기(22)는 단일 스테이지 열 교환기(2)보다 더 나은 열 효율을 나타낸다. 도 4 및 도 5가 이러한 두 가지 유형의 열 교환기 사이의 차이점을 도시한다. 어느 경우에서나, 냉각될 과급 공기는 200℃의 온도에서 열 교환기에 유입된다. 고온의 물의 온도는 100℃로 추정되며, 저온의 물의 온도는 50℃이다. 열 교환기(22)의 경우(도 5), 열(thermal power)의 실질적 부분이 고온 스테이지(24) 내에서 100℃ 물과의 열 교환에 의해 소산되어, 저온 스테이지(26) 상에서 배기 온도 레벨(65℃)이 얻어진다. 즉, 저온용 라디에이터(30)는 보조 역할을 할 뿐이다. 반대로, 단일 스테이지 열 교환기(2)의 경우(도 4), 저온의 물(50℃)을 통해 전체 열이 추출된다. 결과적으로, 열 교환기 배기부에서의 동일한 과급 공기 배기 온도(65℃)에 대해, 저온용 라디에이터(32)는 영역(33)으로 도시된 것처럼 예를 들어 25%의 추가적 열 교환 영역을 가져야 하며, 이에 따라 비용이 상승하게 된다.
도 6은, 고온의 물(37)이 통과하는 고온 스테이지(36)와, 예를 들어 저온용 라디에이터로부터 받은 저온의 물(39)이 통과하는 저온 스테이지(38)를 포함하는 열 교환기(34)를 도시한다. 고온 스테이지(36)는, 엔진 흡기 공기(41)가 통과하는 열 교환부(40) 및 화살표(43)로 도시된 바와 같은 재순환된 배기 가스(43)가 통과하는 열 교환부(42), 2개의 열 교환부를 포함한다. 엔진 흡기 공기를 위한 열 교환부(40)는 도 3의 열 교환기(22)처럼 작동한다. 엔진에 유입되는 공기는 먼저 고온 스테이지에 의해, 그리고 이어서 저온 스테이지에 의해 냉각될 수 있다. 이 외에, 엔진 시동 상태 또는 분진 필터 재생성 상태에서, 엔진에 유입되는 공기는 고온의 물과의 열 교환에 의해 가열될 수도 있다. 재순환된 배기 가스를 위한 제 2 열 교환부(42)는 단일 스테이지를 포함한다. 배기 가스는 고온의 물과의 열 교환에 의해 독자적으로 냉각되므로, 열 교환기(34)의 손상과 관련된 잠재적 문제점이 해소될 수 있다.
도 7에 도시되어 있는 열 교환기(44)는, 배기 가스 냉각용 열 교환부(42)가 고온 스테이지 및 저온 스테이지를 포함한다는 점 외에는, 도 6에 도시된 열 교환기(34)와 동일하다. 즉, 배기 가스는 먼저 고온의 물과의 열 교환에 의해 냉각되고, 이어서 저온의 물과의 열 교환에 의해 냉각된다. 이에 의해, 배기 가스의 냉각이 향상되며, 나아가서는 질소 산화물의 형성이 더욱 감소될 수 있다.
도 8은 자동차의 열 기관에 유입되는 가스의 온도를 제어하기 위한 수단을 전체적으로 도시한다. 이 장치는 주 루프(52)와, 참조 부호 54로 표시된 보조 루프를 포함한다.
주 루프(52)는 차량의 열 기관(58)에 연결되는 엔진 라인(56)을 포함한다. 기계적 또는 전기적 펌프(60)가 엔진(58) 냉각 회로를 제공한다. 또한, 주 루프(52)는, 엔진 냉각용 열 전달 유체가 통과하는 주 라디에이터(64) 또는 고온용 라디에이터가 장착된 라디에이터 라인(62)을 포함한다. 라디에이터 라인(62)과 평행하게 단락 라인(short-circuit line)(66)이 설치되어 있다.
주 루프는 가열 라인(68)을 더 포함하며, 여기에는 유닛 히터(70) 또는 승차 공간 난방용 라디에이터가 장착된다. 참조 부호 721, 722및 723으로 표시된 연결부를 구비한 3방향 조정 밸브(72)가 사용되어, 열 기관(58)의 냉각용 열 전달 유체를 단락 라인(66) 내에서 혹은 고온 라디에이터(64) 내에서 순환시킨다. 조정 밸브는 열 전달 유체의 온도에 반응한다. 임계 온도, 예를 들어 100℃ 이하에서, 조정 밸브(72)는 단락 라인(66)을 통해 열 전달 유체를 순환시킨다. 반대로, 열 전달 유체의 온도가 이 임계치를 초과하면, 조정 밸브(72)의 연결부(723)가 폐쇄되고 연결부(721, 722)가 개방됨으로써, 열 전달 유체는 고온용 라디에이터(64)를 통과하여 냉각된다.
보조 루프(54)는 열 기관 냉각 회로의 배기부에 연결된 라인(74)을 포함한다. 이 라인(74)에는 과급 공기 냉각기 밸브(VSAC)(76)가 연결되어 있다. 상기 밸브(76)는 참조 부호 761, 762및 763으로 각각 표시된 3개의 연결부를 구비하는 3방향 조정 밸브이다. 연결부(762)는 저온용 라디에이터(78)에 연결되고, 연결부(763)는 라인(80)에 연결된다. 상기 라인(80)에 본 발명에 따른 열 교환기가 삽입되어 있다. 도시된 예에서, 열 교환기는 도 1 및 도 2에 도시된 열 교환기(2, 12)와 같은 단일 스테이지 열 교환기이다. 라인(82)이 저온용 라디에이터의 배기부를 열 교환기(2, 12)의 흡기부에 연결시킨다.
도 8에 도시되어 있는 열 에너지 제어 장치는 흡기 공기 가열 상태 또는 과급 공기 냉각 상태로 작동할 수 있다. 엔진 시동시에는 흡기 공기를 가열할 필요가 있다. 이를 위해, 과급 공기 냉각기 밸브(76)의 연결부(761, 763)가 개방되며 연결부(762)는 폐쇄된다. 고온인 열 전달 유체가 엔진(58)을 떠나 열 교환기(2, 12)를 통과함으로써, 화살표(84)로 표시된 엔진 유입 공기가 가열된다. 반대로, 과급 공기의 냉각을 위해서는, 밸브(76)의 연결부(761, 762)가 개방되며 연결부(763)가 폐쇄된다. 엔진으로부터 나온 고온의 열 전달 유체는 이어서 저온용 라디에이터(78)로 보내져 거기서 냉각된다. 이것은 라인(82)을 통해 열 교환기(2, 12)의 상류에 도달한다. 즉, 저온의 열 전달 유체가 열 교환기를 통과함으로써, 화살표(84)로 표시되는, 라디에이터를 떠나는 공기가 냉각된다.
도 9는 도 8에 도시된 에너지 제어 장치의 변형예를 도시한다. 이 변형예에서는, 보조 루프(54)가 저온 펌프(86)를 포함한다. 과급 공기 냉각 밸브(VSAC)(76)는 열 교환기(2, 12)의 배기부에 위치되어 있다. 저온 펌프(86)가 작동하지 않을 때는, 앞서 설명된 바와 같이 시스템이 흡기 공기 히터로서 작동한다. 열 기관(58)을 떠난 고온의 열 전달 유체는 바로 열 교환기(2, 12)에 유입되어, 화살표(84)로 표시된 열 교환기 유입 공기를 가열한다. 반대로, 저온 펌프(86)가 작동될 때는 고온 회로에 대한 지로 연결부(branch connection)가 형성된다. 연결부(761, 763)가 개방된다. 열 전달 유체는 저온용 라디에이터 내에서의 순환에 의해 냉각된다. 따라서, 과급 공기(84)의 냉각이 이루어진다.
도 10에 도시된 장치는, 열 교환기가 고온 스테이지와 저온 스테이지를 구비한 이중 스테이지 열 교환기라는 점을 제외하면, 도 8에 도시된 것과 동일하다. 즉, 이 열 교환기는 도 3의 열 교환기(22), 도 6의 열 교환기(34), 혹은 도 7의 열 교환기(44)일 수 있다. 밸브(76)의 연결부(761, 762, 763)가 개방되면, 열 교환기(22, 34, 44)가 이중 스테이지 과급 공기 냉각기로서 작동한다. 연결부(761, 762)가 개방되고 연결부(763)가 폐쇄되면, 열 교환기는 단일 스테이지 과급 공기 냉각기로서 작동한다. 연결부(761, 763)가 개방되고 연결부(762)가 폐쇄되면, 열 교환기는 단일 스테이지 과급 공기 히터로서 작동한다.
도 11에 도시된 제어 장치는, 열 교환기가 도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 유형의 이중 열 교환기라는 점을 제외하면, 도 9에 도시된 것과 동일하다. 내연 기관(58)의 배기부로부터 나온 라인(74)은 바로 고온 스테이지를 통과한다. 저온용 라디에이터(78)를 통과하는 저온 순환 루프가 저온 펌프(86)에 의해 순환으로 설정된다. 저온의 유체가 열 교환기(22, 34, 44)의 저온 스테이지를 통과한다.
과급 공기 냉각기 밸브(106)는 참조 부호 1061, 1062로 각각 표시된 2개의 연결부만을 갖는 2방향 밸브이다. 밸브(106)의 연결부(1061, 1062)가 개방되고, 저온 펌프(86)가 작동하지 않으면, 엔진(58)을 떠난 뜨거운 열 전달 유체는 바로 고온 스테이지를 통과하여 엔진 유입 공기를 가열한다(엔진 시동 단계). 동일한 밸브(106) 상태에서 저온 펌프(86)가 작동되면, 과급 공기의 이중 스테이지 냉각이 이루어진다. 밸브(106)가 폐쇄되고 펌프(86)가 작동하면, 단일 스테이지 과급 공기 냉각기가 구성된다.
열 교환기가 이중의 스테이지를 가질 때는, 고온 스테이지와 저온 스테이지 사이에서 열 브리지(thermal bridge)를 제한할 필요가 있다. 이것은, 2개의 스테이지의 공통 핀으로부터 물질을 제거하거나, 도 3의 점선(28)에 의해 도시된 동등 방법에 의해 이루어진다.

Claims (11)

  1. 특히 자동차의 엔진인 내연 기관(58)에 유입되는 가스의 온도를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 가스는 상기 내연 열 기관(58)에 유입되기 전에 액체/기체 열 교환기(2, 12, 22, 34, 44) 내에서 순환되며,
    필요에 따른 가스(84)의 가열 및/또는 냉각을 위해, 상기 액체/기체 열 교환기 내에서 고온의 액체 및/또는 저온의 액체가 순환되는 것을 특징으로 하는
    엔진 유입 가스 온도 제어 방법.
  2. 제 1 항의 방법에서 사용되는 액체/기체 열 교환기에 있어서,
    상기 열 교환기는 단일 스테이지 열 교환기(2, 12)이며,
    상기 열 교환기(2, 12) 내에서 저온의 액체, 또는 고온의 액체, 또는 양 액체의 혼합물을 순환시키기 위해 밸브 수단(4)이 제공되는 것을 특징으로 하는
    액체/기체 열 교환기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    엔진 흡기 공기(15)가 통과하는 부분(14)과,
    배기 가스의 재순환된 일부(18)가 통과하는 부분(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    액체/기체 열 교환기.
  4. 제 1 항의 방법에서 사용되는 액체/기체 열 교환기에 있어서,
    고온의 액체가 내부에 순환될 수 있는 고온 스테이지(24, 36)와,
    저온의 액체가 내부에 순환될 수 있는 저온 스테이지(26, 38)와,
    상기 고온 및 저온 액체의 순환을 필요에 따라 제어하기 위한 밸브 수단(76, 86, 106)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    액체/기체 열 교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고온 스테이지(36)는, 엔진 흡기 공기(41)가 통과하는 부분(40)과, 배기 가스의 재순환된 일부(43)가 통과하는 부분(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    액체/기체 열 교환기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저온 스테이지(38) 역시 상기 배기 가스의 재순환된 일부(43)가 통과하는 부분(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    액체/기체 열 교환기.
  7. 열 기관(58)과 고온 냉각용 주 라디에이터(64) 사이에서 열 전달 유체를 순환시키기 위한 주 펌프(60)가 장착된 주 루프(52)와,
    저온용 보조 라디에이터(78)를 구비하는 보조 루프(54)를 포함하는, 특히 자동차의 엔진인 열 기관(58)에 유입되는 가스의 온도를 제어하기 위한 장치에 있어서,
    제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 액체/기체 라디에이터(2, 12, 22, 34, 44)와,
    상기 엔진(58) 유입 가스(84)의 가열 및/또는 냉각을 위해 상기 열 전달 유체를 상기 액체/가스 열 교환기 내에서 순환시키는 상호 연결 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    엔진 유입 공기 온도 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    단일 스테이지 열 교환기(2, 12)와,
    상기 열 교환기 내에서 상기 내연 기관(58)을 바로 떠난 고온의 열 전달 유체, 또는 상기 저온용 라디에이터(78)를 떠난 저온의 열 전달 유체, 또는 양 유체의 적정 혼합물을 순환시키기 위한 3방향 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는
    엔진 유입 공기 온도 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    단일 스테이지 열 교환기(2, 12)와,
    추가 순환 펌프(86)가 장착된, 상기 고온 유체 회로 상의 지로(branch)와,
    상기 열 기관(58)을 바로 떠난 고온의 열 전달 유체, 또는 상기 저온용 라디에이터(78)에서 냉각된 저온의 열 전달 유체, 또는 양 유체의 혼합물을 순환시키기 위한 밸브(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    엔진 유입 공기 온도 제어 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    이중 스테이지 열 교환기(22, 34, 44)와,
    상기 내연 기관(58)을 떠난 고온의 열 전달 유체를 상기 열 교환기의 고온 스테이지 내에서 순환시키고, 또 상기 저온용 라디에이터(68)에서 냉각된 저온의 열 전달 유체를 상기 열 교환기의 저온 스테이지 내에서 순환시키는 3방향 밸브(76)를 포함하는
    엔진 유입 공기 온도 제어 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    이중 열 교환기(22, 34, 44)와,
    상기 내연 기관(58)을 바로 떠난 고온의 열 전달 유체를 상기 열 교환기(22, 34, 44)의 고온 스테이지 내에서 순환시키기 위한 2방향 밸브(106)와,
    상기 저온용 라디에이터(78)에서 냉각된 저온의 열 전달 유체를 상기 열 교환기(22, 34, 44)의 저온 스테이지 내에서 순환시키기 위한 순환 펌프(86)가 장착되어 있는 추가 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는
    엔진 유입 공기 온도 제어 장치.
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