KR20100116605A - 냉각 제어를 위한 방법 및 장치와 엔진 - Google Patents

Abstract

라디에이터 액체용 라디에이터(2) 및 엔진을 위한 급기용 냉각기(2')와 같은 적어도 하나의 냉각 장치(2; 2', 2')를 특히 팬에 의해 발생된 공기류로 공랭시킬 수 있도록 한, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은, 팬의 원주 방향으로 구동하되 바람직하기로는 팬 카울링(3)과 연통하는 공기류 내에서 구동하는 팬 링으로부터 팬이 돌출한 돌출 정도(a)에 의해 공기류 형태를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 특히 대별되는 특징은, 상기 공기류 구성을, 요구에 따라서, 상기 팬 링(4)의 가동부(6)를 팬(1)의 축방향(1')으로 재위치시킴으로써 상기 돌출 정도(a)에 의해 제어하는 방식으로, 최적화하는 단계이다. 본 발명은 이러한 방법을 실행하는 장치 및 엔진에도 관련된다.

Description

냉각 제어를 위한 방법 및 장치와 엔진{METHOD AND ARRANGEMENT FOR CONTROL OF COOLING AND AN ENGINE}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 도입부에 따른 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 특허청구범위 제9항의 도입부에 따른 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 특허청구범위 제20항에 따른 엔진에 관한 것이다.

상기한 것과 실질적으로 관련된 기술은 이미 공지된 것이 있다. 라디에이터 액체 및 급기(charge air)를 자동차의 냉각팬으로 냉각시키기 위해서는, 그 냉각팬을 고정 팬 링에 대해서 배치하되 경우에 따라서는 상기 고정 팬 링으로부터 돌출되게 배치하여야, 다양한 작동 상황에 적절하게 부응하는 절충안, 즉 각기 다른 작동 상황의 변화에 대해 부응하는 범위까지 포괄하는 절충안인 특정된 공기류 형태(air flow configuration)를 형성할 수 있다. 이는 융통성이 결여된 해결책으로서, 냉각을 현재의 작동 조건, 즉 변동하는 냉각 요구를 포함하며 자동차의 움직임에 의해 야기되는 팬 속도 및 통풍량에 따라 달라지는 현재의 작동 조건에 따라서 조절하는 것이 가능하지 않다.

이와 관련하여, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들에 대한 비교적 간단하고 저렴하며 융통성 있는 해결책으로서, 냉각을 각기 다른 작동 조건들에 맞추어 신속하고 정확하게 조정할 수 있게 하는 해결책을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적들은 특허청구범위 제1항, 제9항 및 제20항 각각에 따른 특징을 갖는 방법, 장치 및 엔진에 의해 달성된다.

본 발명의 추가 이점들은 상기 독립청구항들 각각의 종속청구항에 따른 실시예에 의해 제공된다.

본 발명은 다음과 같은 첨부 도면과 함께 아래의 상세한 설명을 숙지할 때에 더욱 잘 이해할 수 있으며, 아래와 같은 도면 전체에 걸쳐서 동일한 부재에는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명에 따른 팬 냉각 장치의 제1 실시예를 도시하는 것으로 이를 관통하는 축방향 단면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 실질적으로 도 1에 따른 실시예의 축방향 단면을 더 상세하게 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 팬 링의 가동부(可動部)의 축방향 재위치를 위한 장치의 제1 실시예로서, 재위치가 회전 운동에 의해 실행되는 제1 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 팬 링의 가동부(可動部)의 축방향 재위치를 위한 장치의 제2 실시예로서, 재위치가 똑바른 축방향 직선 운동에 의해 실행되는 제2 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 자동차의 라디에이터의 특히 라디에이터 액체를 냉각하도록 구성된 자동차 팬의 공기류 형태를 특히 팬 링의 축방향 가동부에 의해서 최적화하는 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 1에서, 도면 부호 1은 팬을 나타내는 것으로, 상기 팬은 특히 라디에이터 액체용 자동차 라디에이터(2)를 공랭시키기 위한 것이면서 자동차 엔진의 속도에 따라 가변하는 속도에서, 여기서 그 종속 관계는 통상적으로는 소위 연결 가변도(variable degree of connection)라고 하는 것에 의해서 가변적일 수 있는 것임, 실질적으로 공지의 방식으로 회전하도록 구성한 팬 블레이드로서 도시되어 있다.

도면 부호 2'은 자동차 엔진의 급기(charge air)를 냉각하는 냉각기를 나타내는 것으로, 상기 냉각기는 점선으로 도시되어 있다. 도면 부호 2"은 자동차의 공기 공화 장치와 관련된 냉각용 AC 응축기를 나타내는 것이다. 일례로 공랭식 오일 냉각기와 같은 추가 냉각 장치들도 있을 수 있다.

도면 부호 3은, 팬의 원주 방향으로 작동하며, 팬에 의해 발생한 공기류가 팬에 의해 공기를 안으로 끌어들이는 라디에이터로 이르며 그 라디에이터를 통과하도록 구성되어 있는, 팬 카울링(fan cowling)을 나타내는 것이다. 팬을 강제 통풍 방식으로 한 구성도 생각할 수 있다.

도면 부호 4는 팬의 원주 방향으로 작동하며 팬 카울링과 공기류 연결을 유지하도록 되어 있으며 팬 링으로부터의 팬의 축방향 돌출 정도를 변화시킬 수 있도록 구성된 팬 링을 나타내는 것이다.

이를 위해 팬 링은, 팬 카울링 쪽으로 향하며 바람직하기로는 팬 카울링에 인접해 있는 것이 좋은 팬 링의 부분에 인접한 고정부(5)와, 팬의 축방향(1')으로의 재위치에 의해, 팬 링으로부터 돌출하는 팬 부분(7)의 축방향 크기, 즉 팬 링에 대한 팬의 돌출 정도를 변화시켜서 팬이 팬 링으로부터 돌출될 수 있도록 하기 위해, 상기 고정부에 대해서 움직일 수 있는 부분(6)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 돌출 정도는 팬의 공기류 형태의 일부를 구성한다. 또한 상기 돌출 정도는, 각기 다른 속도에서 팬에 의해 부여된 공기류 속도를 변화시키고 그에 의해 아래와 같은 것을 예로 들 수 있는 자동차의 여러 가지 작동 파라미터들에 기초하여 요구에 따라서 공기류 형태를 최적화하기 위한 이용 가능한 파라미터를 나타낸다.

자동차의 여러 가지 작동 파라미터들의 예로는,

- 팬의 속도,

- 자동차 속도(자동차의 움직임에 의해 야기된 통풍),

- 라디에이터에서의 냉각 라디에이터 액체 요구,

- 엔진에서의 냉각 급기 요구,

- AC 응축기의 요구,

- EGR 냉각 요구,

- 기어 박스 오일의 냉각 요구, 그리고

- 기타 등등.

라디에이터 액체용 라디에이터(2)와 급기용 냉각기(2')에 있어서, 특정 속도와 관련한 최적 공기류(공기류 덩어리)는 라디에이터 액체용 라디에이터(2)와 급기용 냉각기(2')에서 서로 동일하지 않은데, 그 이유는 이들 두 냉각 장치들은 특히나 위치 및 크기 등이 서로 다르기 때문이다. 다시 말해, 이것이 특히 의미하는 바는, 공기류 형태의 최적화가, 냉각된 라디에이터 액체를 대량으로 요구하고 있는 것에 응답하여서 그러한 냉각된 라디에이터 액체와 관련해서나, 혹은 여러 요구량들의 조합, 즉 냉각된 물에 대한 최대가 아닌 특정된 요구량과 팬의 특정 속도에서의 냉각된 급기에 대한 최대가 아닌 특정된 요구량과의 조합과 관련해서 행해질 수 있다는 것이다.

최적화는 각기 다른 속도에서 팬에 의해 마련된 공기류에 주로 의거하여 행해지는데, 그 최적화를 위해서는, 팬의 돌출 정도와 팬으로부터 나온 공기류 간의 바람직하기로는 경험에 의해 결정된 관계가 각기 다른 속도와 관련한 최적화의 근거라는 결론에 이르게 된다.

2개의 냉각 장치의 최적 공기류와 관련하여 위에서 설명한 것의 배경에 있어서, 팬의 돌출 정도와 공기류 간의 관계는 팬의 여러 속도와 관련하여서 그에 따라서 결정되고, 바람직하기로는 2개의 냉각 장치(2, 2')에 대해서 경험적으로 결정된다.

특히 상기한 바와 같은 최적화를 실행하기 위해서, 일례로 자동차의 중앙 제어 장치(central control unit) 형태를 취하는 제어 장치(8, 도 5 참조)가 있는데, 상기 제어 장치로는 팬 속도, 엔진 속도, 엔진 출력, 냉매 온도 등을 포함하는, 도면 부호 8'으로 표시된, 대량의 자동차 작동 데이터를 연속해서 공급받는다.

제어 장치는 각기 다른 팬의 속도에 대해서 경험적으로 결정되는 것이 바람직한 팬의 돌출 정도와 팬으로부터 나온 공기류 간의 관계의 형태로 된 정보를 포함하고, 상기 정보는 수신된 여러 작동 파라미터들과 작동 상황들에 기초하여 현재의 속도에서의 공기류 형태를 요구에 따라 제어되는 방식으로 최적화하는 데에 사용된다.

팬 링의 가동부의 축방향 움직임이 공기류 형태에 작용할 수 있도록 하기 위해, 상기 최적화를 위한 상기 제어 장치로부터 나온 제어 신호(8")에 기초한 자동적 축방향 재위치를 위한 장치들(9, 도 5 참조)이 마련된다.

자동적 축방향 재위치를 위한 장치들은 전기식, 유압식, 전자기식, 공압식으로 구성하거나, 기타 적절한 종류의 것이나 그 적절한 종류의 것들의 조합으로 구성할 수 있다.

가동 팬 링 부분의 재위치를 실행하기 위한 여러 해결책들도 생각할 수 있다. 한 가지 실시 형태에 따르면(도 3 참조), 도면에 개략적으로 도시하는 바와 같이, 가동부를 고정부에 대해서 회전시킴으로써 재위치가 실행되게 할 수 있다. 또 다른 실시 형태에 따르면(도 4 참조), 도면에 개략적으로 도시하는 바와 같이, 팬 링의 가동부를 고정부에 대해서 축방향으로 곧바르게 재위치시킴으로써 재위치가 실행되게 할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 방법과 기능은 필시 위에서 실질적이고도 충분하게 나타낸 바와 같다.

따라서 냉각 팬의 공기류 형태는, 팬이 팬 링으로부터 돌출하는 돌출 정도가 가변되고, 그에 의해 팬의 특정 속도에서 팬에 의해 마련된 공기류가 가변되는 방식으로, 팬 링의 가동부에 의해 결정되고 제어된다. 이와 같은 방식에서, 공기류는 현재의 냉각 요구에 부합될 수 있고, 그에 의해 최적화가 가능해진다.

또한, 돌출 정도(팬의 돌출 정도)는 팬의 효율이 소망하는 작동점이나 특정 작동 상황에서 각 팬에 대해서 최대화되게 하는 방식으로 가변된다고도 말할 수 있다.

상기 제어에는, 적절한 상황에서 팬 속도를 제어하되, 바람직하기로는, 라디에이터 액체 냉각 장치에 대한 냉각 요구 및 열교환기와 관련된 기타 요구에 의해 결정된 냉각 공기에 대한 요구에 의해서 팬 속도를 제어하는 것이 포함된다.

라디에이터 액체와 관련하여 최대 냉각이 요구되는 여러 상황에서, 공기류 형태는 그 상황에 따라서 최적화되는데, 라디에이터 액체를 위한 라디에이터(2)가 최대 냉각을 받고 공기류 형태가 그에 따라서 최적화되게 하는 방식으로, 최적화된다. 위와 같은 작동 상황은, 제동 중에, 라디에이터 액체의 냉각과 관련하여서 고용량일 것을 요구하는 요구를 포함하는 리타더(retarder)에 의해 발생한다.

라디에이터 액체 및 급기 모두와 관련하여 높은 냉각 용량이 요구되는 여러 상황에서, 공기류 상태는, 라디에이터(2) 및 냉각기(2')가 가능한 한 많이 냉각되어서 공기류 상태가 그에 따라서 최적화될 수 있게 하는 방식으로, 최적화된다. 위와 같은 작동 상황은 엔진으로부터 높은 출력이 취해지는 때가 그에 해당될 수 있다.

급기와 관련하여 높은 냉각 용량이 요구되는 여러 상황에서, 공기류 형태는, 냉각기(2')가 가능한 한 많이 냉각되어서 공기류 상태가 그에 따라 최적화될 수 있게 하는 방식으로, 최적화된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 냉각과 관련하여 더 많이 고려되고, 복합적이고, 완전해진 요구를 제어 기준으로 채택할 수 있다.

따라서 최적화를 가동시키는 것은, 연속적으로 제공되는, 현재의 작동 상황 및 그에 대응하는 요구들을 정의하는 여러 파라미터 값들에 기초하여 제어 장치에 의해서 실행된다.

이상에서 본 발명은 양호한 실시예들과 그 실시예들의 예와 관련하여 설명되었다.

본 발명의 기본 기술 사상을 벗어나지 않으면서 더 많은 실시예들을 생각해낼 수 있으며 구성의 부수적인 수정 및 구성의 추가도 생각해낼 수 것은 당연하다.

따라서, 팬 링의 고정부와 가동부 간의 연결은 더 많은 스크류형, 일례로 코르크스크류형의 연결을 생각해낼 수 있다. 베이요넷 소켓 장치와 유사한 구성도 생각해낼 수 있다.

따라서, 본 발명은 위에서 설명한 실시예들에 한정되는 것으로 간주되어서는 안 되고, 특허청구범위에 나타낸 범위 내에서 바꿀 수 있다.

Claims (20)

1. 라디에이터 액체용 라디에이터 및 엔진을 위한 급기용 냉각기와 같은 적어도 하나의 냉각 장치를 특히 팬에 의해 발생된 공기류로 공랭시킬 수 있도록 한, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법으로서, 팬의 원주 방향으로 구동하되 바람직하기로는 팬 카울링과 연통하는 공기류 내에서 구동하는 팬 링으로부터 팬이 돌출한 돌출 정도에 의해 공기류 형태를 결정하는 단계를 포함하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법에 있어서,
   상기 공기류 구성을, 요구에 따라서, 상기 팬 링(4)의 가동부(6)를 팬(1)의 축방향(1')으로 재위치시킴으로써 상기 돌출 정도(a)에 의해서 제어하는 방식으로, 최적화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   연속하는 상기 최적화는,
   - 팬의 속도,
   - 자동차 속도(자동차의 움직임에 의해 야기된 통풍),
   - 라디에이터에서의 냉각 라디에이터 액체 요구,
   - 엔진에서의 냉각 급기 요구,
   - AC 응축기에서의 요구,
   - EGR 냉각 요구, 및
   - 기어 박스 오일의 냉각 요구 중에서, 적어도 하나에 의거하여 행해지는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   공기류에 대한 최적화 단계가 팬(1)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
4. 제1항, 제2항, 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최적화는, 자동차의 중앙 제어 장치와 같은 제어 장치(8)에 의해 실행행되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
5. 제1항, 제2항, 제3항, 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 장치(8)에, 팬 링의 가동부(6)의 축방향 위치에 따라서 팬에 의해 제공된 공기류와 팬의 속도 간의 관계와 관련된 정보를, 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 관계를 경험적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최적화를 수행하는 제어 장치로부터 나온 제어 신호(8")에 의거하여 팬 링의 가동부(6)를 축방향으로 자동으로 재위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   요구에 따른 최적화를, 자동차의 엔진으로부터 취해지는 출력에 의거하여 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 방법.
9. 라디에이터 액체용 라디에이터 및 엔진을 위한 급기용 냉각기를 특히 팬에 의해 발생된 공기류로 공랭시키도록 구성된, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치로서, 상기 공기류 형태가, 팬의 원주 방향으로 구동하는 팬 링으로부터 팬이 돌출한 돌출 정도에 의해 영향을 받도록 구성한, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치에 있어서,
   상기 공기류 형태가, 요구에 따라서, 상기 팬 링(4)의 가동부(6)를 팬(1)의 축방향(1')으로 재위치시킴으로써 상기 돌출 정도(a)에 의해서 제어될 수 있게 하는 방식으로 최적화되게 한 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 팬 링(4)은 라디에이터 액체용 라디에이터(2)에 인접한 팬 카울링(3)과 연통하는 공기류인 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    요구에 따라서 연속적으로 실행되게 제어되는 상기 최적화는,
    - 팬의 속도,
    - 자동차 속도(자동차의 움직임에 의해 야기된 통풍),
    - 라디에이터에서의 냉각 라디에이터 액체 요구,
    - 엔진에서의 냉각 급기 요구,
    - AC 응축기에서의 요구,
    - EGR 냉각 요구, 및
    - 기어 박스 오일의 냉각 요구 중에서 적어도 하나에 의거하여 행해지는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
12. 제9항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최적화는 팬(1)에 의해 제공된 공기류에 관련된 것임을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
13. 제9항, 제10항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최적화를 위해, 자동차의 중앙 제어 장치와 같은 제어 장치(8)가 마련된 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 팬 링의 가동부(6)의 축방향 위치에 따라서 팬에 의해 제공된 공기류와 팬의 속도 간의 관계와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 정보는 경험적으로 결정된 것임을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
16. 제13항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(8)는, 상기 최적화를 위한 상기 제어 장치로부터 나온 제어 신호(8")에 의거하여 팬 링의 가동부(6)를 축방향으로 자동으로 재위치시키는 것임을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
17. 제13항, 제14항, 제15항, 및 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 자동차의 엔진으로부터 취해지는 출력에 의거하여, 요구에 따른 최적화를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
18. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 장치에 있어서,
    상기 팬 링(4)은, 팬 링이 바람직하기로는 팬 카울링(3)에 인접할 수 있게 지나게 하는 고정부(5)와; 상기 고정부에 대해서 바람직하기로는 삽통식으로 배치되고, 팬 링으로부터 돌출하는 팬 부분(7)을 축방향으로 재위치시킴으로써 변화될 수 있게 구성된 가동부(6)로, 이루어진 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
19. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 한에 있어서,
    링 가동부를 축방향으로 재위치시킴으로써, 또는 링 가동부를 팬 링의 축방향(1')을 중심으로 해서 회전시킴으로써, 팬 링의 가동부(6)가 축방향으로 재위치되게 하는 장치(9)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 냉각 팬의 공기류 형태에 의한 냉각을 제어하는 장치.
20. 트럭 또는 버스와 같은 자동차용 엔진에 있어서,
    라디에이터 액체의 냉각 및 엔진용 급기의 냉각을 위한 제9항 내지 제19항 중 어느 한 항에 다른 장치가 마련된 것을 특징으로 하는, 자동차용 엔진.

Images