KR20130143704A

KR20130143704A - 차량 냉각 시스템

Info

Publication number: KR20130143704A
Application number: KR1020137019391A
Authority: KR
Inventors: 졸탄 카르도스; 디에테르 얀스; 오라 루게란드
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-12-31
Also published as: SE1051363A1; US20130333640A1; BR112013014748A2; RU2537112C1; SE535564C2; JP2014501353A; JP5522874B2; WO2012087223A1; EP2655825A1; CN103270270A

Abstract

본 발명은 차량(1)의 연소 엔진을 냉각하기 위한 냉각수가 순환하는 냉각 시스템에 관한 것이다. 냉각 시스템은 제1 라디에이터(13)와, 제1 라디에이터(13)로부터 엔진(2)까지 냉각수를 유도하는 제1 라인 회로(14, 15, 16)와, 엔진(2)으로부터 제1 라디에이터(13)까지 냉각수를 유도하는 제2 라인 회로(17, 18)를 포함한다. 상기 냉각 시스템은, 제1 라디에이터(13)의 상류 위치에 배치된 제2 라디에이터(20)와, 제1 라인 회로 내의 라인(16)으로부터 제2 라디에이터(20)로 냉각수를 유도할 수 있도록 하는 적어도 하나의 라인(21, 24)을 포함하는 제3 라인 회로(21, 22, 24)와, 제2 라디에이터(20)로부터 제1 라인 회로(15)로 냉각수를 유도하고 차량(1)의 매체 또는 구성요소를 냉각하는 적어도 하나의 쿨러(29, 30, 31)를 포함하는 제4 라인 회로(25, 26a 내지 26d, 27)을 포함한다.

Description

차량 냉각 시스템{COOLING SYSTEM IN A VEHICLE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 차량 냉각 시스템에 관한 것이다.

연소 엔진의 냉각 시스템에서 냉각수로 달성할 수 있는 것보다 더 낮은 온도로 냉각이 필요한 구성요소들과 쿨러가 상당수 존재한다. 그러한 쿨러 중 하나가 AC 시스템의 응축기이다. 일반적으로, 응축기는 주변 온도의 공기로 냉각되는 라디에이터의 전방인 차량의 전방부에 배치되어 있다. 그러나, 낮은 온도로 냉각이 필요한 모든 쿨러와 구성요소들을 주변 온도의 공기와 접촉하도록 차량의 라디에이터의 전방에 배치하는 것은 불가능하다. 냉각수가 아닌 냉각 매체로 냉각하는 것도 바람직한 쿨러와 구성요소들의 예는 기어박스 오일용 오일 쿨러, 서보 오일용 오일 쿨러, 브레이크 압축기, 터빈 및 전기 제어 유닛이다.

엔진의 냉각 시스템의 냉각수는 연소 엔진 이외의 다른 매체와 구성요소를 냉각하기 위해서도 많이 사용된다. 냉각 시스템이 냉각하는 어떤 매체 또는 구성요소는 매우 높은 순간 냉각 효과를 필요로 할 수 있다. 이러한 구성 요소의 일례가 유압 리타더이다. 냉각 시스템이 유압 리타더의 유압 오일을 냉각하기 위해 사용되는 경우, 리타더가 활성화되었을 때 매우 큰 냉각 효과를 제공할 필요가 있다. 리타더가 긴 내리막길에서 차량을 제동하는 데 사용되는 경우, 냉각 시스템에 대한 부하가 오래 지속될 수 있으며, 그 결과, 냉각 시스템의 냉각수가 과열될 위험이 있다.

과급 연소 엔진에 공급될 수 있는 공기량은 공기의 압력뿐만 아니라 공기의 온도에 따라 좌우된다. 엔진에 가능한 최대량의 공기를 공급하려면, 압축 공기가 엔진으로 유도되기 전에 과급 공기 쿨러에서 냉각되어야 한다. 일반적으로, 압축 공기는 차량의 전방부에 배치된 과급 공기 쿨러에서 냉각된다. 이로 인해, 압축 공기가 실질적으로 주변 온도에 해당하는 온도로 냉각되도록 할 수 있다. 추운 날씨 조건에서, 공기의 노점 온도 이하일 수 있는 온도로 압축 공기가 과급 공기 쿨러에서 냉각되면, 과급 공기 쿨러에서 액체 형태로 수증기가 침전된다. 주변 공기의 온도가 0℃ 미만인 경우에도, 과급 공기 쿨러에서 침전된 물이 얼음으로 동결할 수 있는 위험이 있다. 이러한 얼음의 형성은 과급 공기 쿨러 내의 공기 흐름 도관의 크고 작은 폐색을 초래할 수 있으며, 그에 따라, 엔진으로의 공기 흐름이 감소되어 오작동 또는 정지로 이어질 수 있다.

EGR(배기 가스 재순환)로 알려진 기술은 연소 엔진의 연소 과정에서 발생된 배기 가스의 일부를 재순환시키는 공지의 방법이다. 재순환 배기 가스가 엔진으로 유입되는 공기와 혼합되어, 그 혼합물이 엔진으로 도입된다. 공기에 배기 가스를 추가하면, 연소 온도가 더 낮아지고, 그에 따라, 배기 가스의 질소 산화물(NOx)의 함량이 감소한다. 이 기술은 오토 엔진과 디젤 엔진 모두에서 사용된다. 재순환 배기 가스는 유입 공기와 혼합되기 전에 적어도 하나의 EGR 쿨러에서 냉각된다. 공지된 방법은 재순환 배기 가스가 실질적으로 주변 온도에 해당하는 온도로 냉각되는 EGR 쿨러를 사용하는 것이다. 배기 가스는 수증기의 노점 미만의 온도로 냉각될 경우 EGR 쿨러 내에서 응축되는 수증기를 포함하고 있다. 주변 공기의 온도가 0℃ 미만인 경우에도, EGR 쿨러에서 응축된 물이 얼음으로 동결할 수 있는 위험이 있다. 이러한 얼음의 형성은 EGR 쿨러 내의 배기 가스 흐름 도관의 크고 작은 폐색을 초래할 수 있으며, 그에 따라, 배기 가스의 질소 산화물 함량의 증가로 이어질 수 있다.

본 발명의 목적은 차량의 많은 구성요소를 낮은 온도로 냉각할 수 있도록 하는 차량 냉각 시스템을 제안하는 것이다. 냉각 시스템의 다른 목적은 순간 피크 부하에 대처할 수 있어야 한다는 것이다. 냉각 시스템의 또 다른 목적은 수증기를 포함한 쿨러에서 얼음의 형성을 방지할 수 있어야 한다는 것이다.

이 목적들 중 첫 번째 목적은 청구항 제1항의 특징부에 명시된 특징들을 특징으로 하는 서두에 언급한 유형의 냉각 시스템에 의해 실현된다. 본 명세서에서 제1 라인 회로라 칭하는 냉각 시스템의 부분에서, 냉각수는 라디에이터에서 냉각된 후 상대적으로 낮은 온도일 것이다. 본 명세서에서 제2 라인 회로라 칭하는 냉각 시스템의 부분에서, 냉각수는 엔진을 냉각한 후 상대적으로 높은 온도일 것이다. 본 발명에 따른 냉각 시스템은 보조 라인 루프를 포함한다. 보조 라인 루프는 일반 라디에이터의 상류 위치에 배치된 제2 라디에이터와 제3 라인 회로를 포함하며, 이에 따라 제1 라인 회로로부터 제2 라인 회로로 비교적 차가운 냉각수를 유도할 수 있다. 제1 라디에이터와 제2 라디에이터는 차량의 전방부에 위치한 영역에 유리하게 설치된다. 여기서, 제2 라디에이터는 제1 라디에이터의 적어도 부분적으로 전방에 배치된다. 여기서, 쿨러 팬과, 차량의 전진 운동으로 생성되는 찬바람은 제1 라디에이터를 통과하기 전에 제2 라디에이터를 통과하는 방향으로 공기 흐름을 제공한다.

이 경우, 비교적 차가운 냉각수가 제1 라인 회로로부터 취해져 제2 라디에이터로 도입되며, 상기 제2 라디에이터에서 냉각수는 제1 라디에이터에서 냉각수를 냉각하는 공기보다 온도가 더 낮은 공기에 의해 추가적인 냉각 단계를 거치게 된다. 이에 따라, 냉각수는 바람직한 상황에서 주변 온도에 가까울 수 있는 낮은 온도로 제2 라디에이터에서 냉각된다. 제2 라디에이터를 떠난 차가운 냉각수는 제4 라인 회로로 도입되며, 제4 라인 회로에서 냉각수-냉각식 쿨러 내의 적어도 하나의 매체 또는 구성요소를 냉각한다. 제4 라인 회로 내의 차가운 냉각수는 낮은 온도로 냉각이 필요한 매체 또는 구성요소를 냉각하기 위해 유리하게 사용된다. 이 경우, 여러 매체 또는 구성요소들은 차량의 전방부에 배치된 쿨러를 가질 필요가 없다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제4 라인 회로는 차량의 각 매체 또는 구성요소를 냉각하기 위해 개별 쿨러를 각각 구비한 적어도 2개의 평행한 라인들을 포함한다. 제4 라인 회로 내의 차가운 냉각수는 낮은 온도로 냉각이 필요한 2개 이상의 매체 또는 구성요소를 냉각하기 위해 유리하게 사용된다. 개별 쿨러를 각각 구비한 다수의 평행한 라인들을 차가운 냉각수가 통과하도록 함으로써, 모든 매체가 동일한 낮은 온도로 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 그러나, 제4 라인 회로에 하나 이상의 쿨러가 서로 직렬로 배열될 수도 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제3 라인 회로는 제2 라인 회로로부터 제2 라디에이터까지 냉각수가 유도될 수 있도록 하는 적어도 하나의 라인을 포함한다. 이 경우, 따뜻한 냉각수가 제2 라디에이터에 유도된다. 이는 냉각 시스템에 큰 부하가 걸릴 때 적절하다. 이 경우, 따뜻한 냉각수는 제1 라디에이터와 제2 라디에이터 모두에서 냉각된다. 이에 따라, 냉각 시스템의 용량이 순간 피크 부하에 맞게 증가할 수 있다. 제3 라인 회로는 밸브 수단을 유리하게 포함하며, 상기 밸브 수단은 제1 위치에서 냉각수를 제1 라인 회로 내의 라인으로부터 제2 라디에이터로 안내하고, 제2 위치에서 냉각수를 제2 라인 회로 내의 라인으로부터 제2 라디에이터로 안내한다. 3방향 밸브일 수 있는 이러한 밸브 수단에 의해, 상대적으로 차가운 냉각수 또는 따뜻한 냉각수가 제2 라디에이터로 교번하여 안내될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 냉각 시스템은 냉각 시스템 내에서 냉각수 온도와 관련된 파라미터를 모니터링하는 센서로부터 정보를 수신하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 상기 센서는 최고 온도가 되는 제2 라인 회로에서의 냉각수의 온도를 유리하게 모니터링한다. 제어 유닛은 컴퓨터 유닛이거나, 그 목적을 위해 적당한 소프트웨어를 구비한 등가물일 수 있다. 제어 유닛은, 냉각수의 온도가 기준값보다 더 높다는 정보를 센서로부터 수신한 경우, 밸브 수단을 제2 위치로 전환할 수 있다. 허용가능한 최고 냉각수 온도일 수 있는 기준값 이상으로 냉각수의 온도가 상승하는 경우, 제어 유닛은 따뜻한 냉각수를 제2 라디에이터로도 자동으로 안내한다. 냉각수의 온도가 기준값 아래로 떨어지면, 제어 유닛은 냉각수의 보조 냉각이 더 이상 필요하지 않을 때 밸브 수단을 제1 위치로 다시 전환할 수 있다. 냉각 시스템은 제2 라인 회로 내의 매체 또는 구성요소를 냉각하기 위한 쿨러를 포함할 수 있다. 이 경우, 엔진을 냉각하고 이미 따뜻해진 냉각수가 차량의 다른 매체 또는 구성요소를 냉각하기 위해 사용된다. 이 구성요소는 유압 리타더에 사용되는 유압 오일을 위한 오일 쿨러일 수 있다. 유압 리타더에 의해 차량이 제동되고 있을 때, 냉각 시스템은 큰 순간 부하를 받을 것이다. 리타더가 활성화되면, 제어 유닛은 즉시 밸브 수단을 제2 위치로 전환함으로써, 따뜻한 냉각수가 제2 라디에이터로 도입되어 냉각 시스템의 용량을 증대시킨다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 제2 라디에이터는 수증기를 포함한 가스상 매체를 냉각하기 위한 쿨러의 상류 위치에 배치된다. 엔진으로 도입되는 가스상 매체는 과급 공기 또는 재순환 배기 가스일 수 있다. 대부분의 디젤 엔진과 많은 가솔린 엔진은 과급된다. 즉, 이들은 엔진으로 도입되는 주변 공기를 흡인하여 압축하는 터보 유닛을 갖는다. 따라서, 압축된 공기는 주변 공기의 수분 함량에 따라 변하는 양의 수증기를 포함한다. 압축된 공기의 노점이 주변 압력의 공기보다 높으면, 과급 공기 쿨러에서 물이 응축될 수 있다. 따라서, 과급 공기 쿨러 내에서 응축된 물이 얼음으로 동결될 수 있기 때문에, 압축된 공기는 0℃ 미만의 온도로 냉각되지 않아야 한다. 엔진의 배기 가스도 주변 공기의 수분 함량에 따라 변하는 양의 수증기를 포함한다. 재순환하는 배기 가스도 주변 공기보다 압력이 높다. 따라서, 많은 경우들에서, 공냉식 EGR 쿨러 내에서 수증기가 응축되는 것을 방지하기가 곤란하다. 따라서, EGR 쿨러 내에서 응축된 물이 얼음으로 동결될 수 있기 때문에, 재순환 배기 가스는 0℃ 미만의 온도로 냉각되지 않아야 한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 냉각 시스템은 쿨러에서 얼음이 형성되었는지의 여부 또는 얼음이 형성될 위험이 있는지의 여부와 관련된 파라미터를 모니터링하는 센서로부터 정보를 수신하고, 쿨러에서 얼음이 형성되었다거나 얼음이 형성될 위험이 있다는 정보를 상기 센서로부터 수신한 경우, 밸브 수단을 제2 위치로 전환하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 상기 센서는 매체가 쿨러를 떠날 때 매체의 온도를 모니터링하는 온도 센서일 수 있다. 매체의 온도가 0℃보다 낮으면,쿨러 내에 얼음이 형성되기 쉽다. 제어 유닛은, 그러한 정보를 수신하면, 밸브 수단을 제2 위치로 전환하여, 따뜻한 냉각수가 제2 라디에이터로 도입되도록 한다. 따라서, 제2 라디에이터를 통과하는 공기는 상승된 온도를 취득하게 될 것이다. 이 따뜻한 공기가 하류 쿨러에 도달하면, 그 쿨러 내에 형성된 얼음을 녹일 것이다. 제어 유닛은, 얼음이 형성될 위험이 없다는 정보를 상기 센서로부터 수신하면, 밸브 수단을 다시 제1 위치로 전환할 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제4 라인 회로는 상기 쿨러를 구비한 라인을 우회하여 냉각수가 안내될 수 있도록 하는 바이패스 라인과 밸브를 포함한다. 이에 따라, 냉각 시스템이 큰 부하를 받을 때, 그리고 과급 공기 쿨러 또는 EGR 쿨러 형태의 쿨러에 얼음이 형성될 때, 따뜻한 냉각수가 제2 라디에이터를 통해 유도될 수 있다. 이러한 상황에서, 제2 라디에이터를 통한 냉각수의 흐름을 증대시키는 것이 또한 유리하다. 바이패스 라인은 냉각수가 제4 라인 회로 내의 쿨러들을 우회하여 유도될 수 있도록 한다. 이에 따라, 제4 라인 회로에서의 압력 강하가 저감됨으로써, 제2 라디에이터를 통한 냉각수의 흐름과 냉각 시스템의 용량이 증대된다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 예를 들어 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 시스템을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 시스템을 도시하고 있다.

도 1은 과급 연소 엔진(2)에 의해 구동되는 차량(1)을 도시하고 있다. 차량(1)은 과급 디젤 엔진에 의해 구동되는 중형 차량일 수 있다. 엔진(2)의 실린더로부터의 배기 가스는 배기 매니폴드(3)를 통해 배기 라인(4)으로 유도된다. 대기압 이상인 배기 라인(4) 내의 배기 가스는 터보 유닛의 터빈(5)으로 유도된다. 이에 따라, 터빈(5)에는 연결 장치를 통해 압축기(6)로 전달되는 구동력이 제공된다. 압축기(6)는 에어 필터(7)를 통해 유입 라인(8)으로 유도되는 공기를 압축한다. 유입 라인(8)에는 과급 공기 쿨러(9)가 제공된다. 과급 공기 쿨러(9)는 차량(1)의 전방부의 영역(A)에 배치된다. 과급 공기 쿨러(9)의 용도는 압축된 공기가 엔진(2)으로 도입되기 전에 이를 냉각하는 것이다. 압축된 공기는 쿨러 팬(10)에 의해 과급 공기 쿨러(9)를 통과하도록 강제되는 공기와 차량의 전진 운동으로 생성되는 찬바람에 의해 과급 공기 쿨러에서 냉각된다. 쿨러 팬(10)은 적당한 연결 장치를 통해 엔진(2)에 의해 구동된다.

엔진(2)은 냉각 시스템 내에서 순환하는 냉각수에 의해 냉각된다. 냉각수는 냉각수 펌프(11)에 의해 냉각 시스템 내에서 순환된다. 또한, 냉각 시스템은 서모스탯(12)을 포함한다. 냉각 시스템의 냉각수는 영역(A)에서 차량(1)의 전방부에 장착된 제1 라디에이터(13)에서 냉각되도록 구성된다. 제1 라디에이터(13)는 영역(A)에서 냉각 공기 흐름 방향으로 과급 공기 쿨러(9)의 하류측에 배치된다. 냉각 시스템은 제1 라디에이터(13)로부터 엔진(2)으로 냉각수를 유도하는 라인(14, 15, 16)들 형태의 제1 라인 회로를 포함한다. 라인(16)에는 냉각수 펌프(11)가 배치된다. 냉각 시스템은 엔진(2)으로부터 제1 라디에이터(13)로 냉각수를 유도하는 라인(17, 18)들 형태의 제2 라인 회로를 포함한다. 라인(17)은 리타더에 사용되는 유압 오일을 냉각하기 위한 리타더 쿨러(19)를 포함한다. 냉각수의 온도가 너무 낮을 때, 서모스탯(12)은 라인(15, 16)을 통해 냉각수를 라인(17)으로부터 엔진(2)으로 유도한다. 그러한 상황에서, 냉각수는 제1 라디에이터(13)에서 냉각되지 않는다.

냉각 시스템은 보조 라인 루프를 포함한다. 보조 라인 루프는 냉각수를 제2 라디에이터(20)로 유도하는 제3 라인 회로를 포함한다. 제3 라인 회로는 제1 라인 회로의 라인(16)에 연결된 라인(21)과, 제2 라인 회로의 라인(17)에 연결된 라인(22)을 포함한다. 제3 라인 회로는 3방향 밸브(23)를 포함한다. 3방향 밸브(23)는, 제1 위치에 있을 때, 라인(21)과 라인(24)으로부터 제2 라디에이터(20)로 상대적으로 차가운 냉각수를 유도한다. 3방향 밸브(23)는, 제2 위치에 있을 때, 라인(22)과 라인(24)으로부터 제2 라디에이터(20)로 따뜻한 냉각수를 유도한다. 제2 라디에이터(20)는 영역(A)에서 냉각 공기 흐름 방향으로 과급 공기 쿨러(9)의 상류측이면서 제1 라디에이터(13)의 상류 위치에서 차량(1)의 전방부에 배치된다. 보조 라인 루프는 제2 라디에이터(20)로부터 차가운 냉각수를 제1 라인 회로 내의 라인(15)으로 유도하는 제4 라인 회로도 포함한다. 제4 라인 회로는 초기 공통 라인(25)을 포함한다. 공통 라인(25)은 4개의 평행한 라인(26a 내지 26d)들로 분할된다. 4개의 평행한 라인(26a 내지 26d)들은 함께 결합하여 공통 라인(27)을 형성하고, 이 공통 라인은 냉각수를 제1 라인 회로 내의 라인(15)으로 유도한다.

제1 평행 라인은 밸브(28)를 구비한 바이패스 라인(26a)의 형태를 취하고 있으며, 상기 밸브에 의해 바이패스 라인(26a)을 통한 흐름이 조절될 수 있다. 제2 평행 라인(26b)은 차량(1)의 AC 시스템의 응축기(29) 형태로 된 쿨러를 포함한다. 냉각수는 응축기(29) 내에서 순환하는 냉매를 응축 온도로 냉각시킨다. 제3 평행 라인(26c)은 차량(1)의 서보 오일을 냉각하는 쿨러(30)를 포함한다. 제4 평행 라인(26d)은 차량(1)의 서보 오일을 냉각하는 쿨러(31)를 포함한다. 이 매체들은 모두 낮은 온도로 냉각되어야 한다. 냉각 시스템은 3방향 밸브(23)와 밸브(28)를 제어하는 제어 유닛(32)을 포함한다. 제어 유닛(32)은 리타더 쿨러(19)의 하류 위치에서 라인(17)의 냉각수의 온도를 모니터링하는 제1 온도 센서(33)와, 과급 공기 쿨러(9)에서 냉각된 후 유입 라인(8)의 과급 공기의 온도를 모니터링하는 제2 온도 센서(34)로부터 정보를 수신한다.

차량 작동시, 냉각수 펌프(11)는 냉각 시스템 내에서 냉각수를 순환시킨다. 제어 유닛(32)은 과급 공기가 과급 공기 쿨러(9)를 떠날 때의 온도에 대한 정보와, 라인(17)의 냉각수의 온도에 대한 정보를 온도 센서(33)로부터 실질적으로 연속적으로 수신한다. 냉각수가 기준값 아래의 허용가능한 온도이고 과급 공기가 기준값 이상의 허용가능한 온도인 경우, 제어 유닛(32)은 3방향 밸브를 제1 위치에 유지한다. 3방향 밸브(23)가 제1 위치에 있을 때, 냉각수 펌프(11)는 라인(16) 내의 냉각수 중 일부를 엔진(2)으로 유도한다. 그 후, 이 일부 냉각수는 리타더 쿨러(19)와 라인(17, 18)들을 통해 제1 라디에이터(13)로 유도된다. 나머지 냉각수는 냉각수 펌프(11)에 의해 라인(21), 3방향 밸브(23) 및 라인(24)을 통해 제2 라디에이터(20)로 유도된다. 이 나머지 냉각수는 제2 라디에이터(20)에서 주변 온도의 공기에 의해 냉각된다. 따라서, 제2 라디에이터(20)를 떠나는 냉각수는 주변 온도에 가까운 온도일 것이다. 차가운 냉각수는 제2 라디에이터(20)로부터 라인(25)으로 유도된다. 이 상황에서, 제어 유닛은 밸브(28)를 폐쇄 위치에 유지한다. 따라서, 차가운 냉각수는 라인(25)으로부터 3개의 라인(26b 내지 26d)을 통해 병렬로 유도될 것이며, 이 라인들에서 응축기(29)의 냉매, 쿨러(30) 내의 기어박스 오일 및 쿨러(31) 내의 서보 오일을 냉각시킨다. 이 매체들은 차가운 냉각수에 의해 매우 양호하게 냉각된다. 평행 라인(26b 내지 26d)들로부터 나온 냉각수는 라인(27)으로 합체되어 라인(15)과 냉각수 펌프(11)로 유도된다.

냉각수의 온도가 기준값 이상으로 상승했다는 정보를 제어 유닛(32)이 수신하는 경우, 냉각 시스템의 큰 용량이 필요하다. 냉각수의 온도가 기준값 이상으로 상승하는 것은 유압 리타더에 의해 차량이 제동되기 때문일 수 있다. 리타더 쿨러(19) 내의 공기를 냉각수가 냉각시켜야 하는 경우에도, 냉각 시스템은 큰 부하를 받게 된다. 이러한 상황에서, 제어 유닛(32)이 3방향 밸브(23)를 제2 위치로 전환시키면, 라인(17) 내의 따뜻한 냉각수 중 일부가 라인(22), 3방향 밸브(23) 및 라인(24)을 통해 제2 라디에이터(20)로 유도될 것이다. 이러한 상황에서, 따뜻한 냉각수는 제1 라디에이터(13)와 제2 라디에이터(20) 모두에서 냉각된다. 그 결과, 제2 라디에이터(20)에서 냉각수와 공기 사이에 큰 온도차가 발생한다. 냉각수를 냉각시키는 냉각 시스템의 용량이 증대된다. 이를 더 증대시키기 위해, 제2 라디에이터(20)를 떠나는 차가운 냉각수가 바이패스 라인(26a)을 통해 주로 유도되도록, 제어 유닛(32)이 밸브(28)를 개방할 수 있다. 이는 보조 라인 루프에서 차가운 냉각수에 대한 유동 저항을 감소시킨다. 제2 라인 회로(20)를 통한 냉각수의 흐름이 증대되며, 그 결과, 냉각 시스템의 용량이 더 증대된다. 제어 유닛(32)은, 냉각수의 온도가 기준값 이하의 허용가능한 수준으로 떨어졌다는 정보를 수신하는 경우, 밸브(28)를 폐쇄하고, 3방향 밸브(23)를 제1 위치로 전환한다.

제어 유닛(32)은, 과급 공기의 온도가 0℃보다 낮다는 정보를 온도 센서(34)로부터 수신하는 경우, 과급 공기 쿨러에 얼음이 형성되고 있음을 인지할 것이다. 그러면, 제어 유닛은 3방향 밸브(23)를 제2 위치로 전환한다. 이에 따라, 라인(17) 내의 따뜻한 냉각수 중 일부는 라인(22), 3방향 밸브(23) 및 라인(24)을 통해 제2 라디에이터(20)로 유도될 것이다. 이에 따라, 제2 라디에이터(20)를 통해 흐르는 공기는 하류의 과급 공기 쿨러(9)에 도달하기 전에 따뜻한 냉각수에 의해 현저한 온도 상승을 겪게 될 것이다. 이에 따라, 과급 공기 쿨러(9)에 도달하는 공기는 확실하게 0℃보다 높은 온도가 될 것이다. 이에 따라, 과급 공기 쿨러(9) 내에 형성된 얼음이 녹을 것이다. 냉각 시스템의 제상 용량을 더 증대시키기 위해, 제2 라디에이터(20)를 떠나는 차가운 냉각수가 바이패스 라인(26a)을 통해 주로 유도되도록, 제어 유닛(32)이 밸브(28)를 개방할 수 있다. 이는 보조 루프를 통한 차가운 냉각수에 대한 유동 저항을 감소시킨다. 제2 라디에이터(20)를 통한 따뜻한 냉각수의 흐름이 증대되며, 그 결과, 과급 공기 쿨러(9)의 제상 용량이 더 증대된다. 제어 유닛(32)은, 과급 공기의 온도가 허용가능한 수준으로 다시 상승하였다는 정보를 수신하는 경우, 밸브(28)를 폐쇄 위치로 전환하고, 3방향 밸브(23)를 제1 위치로 전환할 것이다.

도 2는 대안적 냉각 시스템을 도시하고 있다. 이 경우에서, 연소 엔진(2)은 배기 가스를 재순환시키는 EGR(배기 가스 재순환) 시스템을 구비한다. 여기서는 배기 가스를 재순환시키기 위한 복귀 라인(35)이 배기 라인(4)으로부터 유입 라인(8)까지 연장된다. 복귀 라인(35)은 복귀 라인(35)에서의 배기 가스 흐름을 차단할 수 있는 EGR 밸브(36)를 포함한다. EGR 밸브(36)는 배기 라인(4)으로부터 복귀 라인(35)을 통해 유입 라인(8)으로 유도되는 배기 가스의 양을 무단으로(steplessly) 제어하기 위해 사용될 수도 있다. 복귀 라인(35)은 배기 가스가 유입 라인(8)의 과급 공기와 혼합되어 엔진(2)으로 도입되기 전에 배기 가스를 냉각시키기 위한 EGR 쿨러(37)를 포함한다. 이 경우, 제어 유닛(32)은 EGR 쿨러(37)에서 냉각된 후 재순환하는 배기 가스의 온도를 모니터링하는 온도 센서(38)로부터의 정보도 수신한다.

엔진(2) 작동시, 제어 유닛(32)은 제2 EGR 쿨러(37)에서 냉각된 후 재순환하는 배기 가스의 온도에 대한 정보를 온도 센서(38)로부터 수신한다. 제어 유닛(32)은 수신된 온도값을 기준 온도와 비교한다. 제2 EGR 쿨러(37)에서 얼음의 형성을 방지하기 위해 0℃의 기준 온도를 이용할 수 있다. 재순환 배기 가스의 온도가 기준 온도 이상이라는 정보를 제1 온도 센서(38)로부터 수신하는 즉시, 제어 유닛(32)은 밸브 수단을 제1 위치로 전환할 것이다. 재순환 배기 가스가 기준 온도 아래로 낮아졌다는 정보를 제1 온도 센서(38)로부터 수신하는 경우, 제어 유닛(32)은 밸브 수단(23)을 제2 위치로 전환할 것이다. 이에 따라, 라인(17) 내의 따뜻한 냉각수 중 일부는 라인(22), 3방향 밸브(23) 및 라인(24)을 통해 제2 라디에이터(20)로 유도될 것이다. 제2 라디에이터(20)를 통해 흐르는 공기는 하류의 EGR 쿨러(37)에 도달하기 전에 현저한 온도 상승을 겪게 된다. 이에 따라, EGR 쿨러(37)에 도달하는 공기는 확실하게 0℃보다 높은 온도가 될 것이다. 이에 따라, EGR 쿨러(37) 내에 형성된 얼음이 녹을 것이다. 제어 유닛(32)은, 재순환 배기 가스의 온도가 허용가능한 수준으로 다시 상승하였다는 정보를 수신하는 경우, 3방향 밸브(23)를 제1 위치로 전환할 것이다.

다른 양태에서, 본 실시예는 바이패스 라인(26a)을 갖지 않는다는 것을 제외하고 도 1과 동일한 특징을 갖는다. 3방향 밸브(23)가 제1 위치에 있을 때, 여기서도, 제2 라디에이터(20) 내의 냉각수가 양호하게 냉각될 것이다. 제2 라디에이터로부터의 차가운 냉각수는 응축기(29)의 냉매, 쿨러(30) 내의 기어박스 오일 및 쿨러(31) 내의 서보 오일을 냉각시키기 위해 사용된다. 냉각수의 온도가 너무 높을 경우, 냉각 시스템의 용량을 증대시키는 목적으로 따뜻한 냉각수가 제2 라디에이터(20)를 통해 유도되도록, 3방향 밸브(23)가 제2 위치로 전환될 수 있다. 과급 공기 쿨러(9)를 떠나는 과급 공기의 온도가 너무 낮을 경우, 마찬가지로, 3방향 밸브(23)가 제2 위치로 전환될 것이다. 이 상황에서는, 하류의 과급 공기 쿨러(9)를 제상하는 목적으로 따뜻한 냉각수가 제2 라디에이터(20)를 통해 유도된다.

본 발명은 상술한 실시예들로 결코 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다.

Claims

차량(1)의 연소 엔진을 냉각하기 위한 냉각수가 순환하는 냉각 시스템으로서, 쿨러를 통해 특정 방향으로 유도되는 공기 흐름에 의해 냉각수가 냉각되는 제1 라디에이터(13)와, 제1 라디에이터(13)로부터 엔진(2)까지 냉각수를 유도하는 제1 라인 회로(14, 15, 16)와, 엔진(2)으로부터 제1 라디에이터(13)까지 냉각수를 유도하는 제2 라인 회로(17, 18)를 포함하는, 냉각 시스템에 있어서,
상기 냉각 시스템은, 제2 라디에이터(20)를 통해 흐르는 공기 중 적어도 일부가 제1 라디에이터(13)를 통해서도 흐르도록, 냉각 공기 흐름 방향으로 제1 라디에이터(13)의 상류 위치에 배치된 제2 라디에이터(20)와, 제1 라인 회로 내의 라인(16)으로부터 제2 라디에이터(20)로 냉각수를 유도할 수 있도록 하는 적어도 하나의 라인(21, 24)을 포함하는 제3 라인 회로(21, 22, 24)와, 제2 라디에이터(20)로부터 제1 라인 회로(15)로 냉각수를 유도하고 차량(1)의 매체 또는 구성요소를 냉각하는 적어도 하나의 쿨러(29, 30, 31)를 포함하는 제4 라인 회로(25, 26a 내지 26d, 27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
제4 라인 회로(25, 26a 내지 26d, 27)는 차량(1)의 각 매체 또는 구성요소를 냉각하기 위해 쿨러(29, 30, 31)를 각각 구비한 적어도 2개의 평행한 라인(26b 내지 26d)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
제3 라인 회로(21, 22, 24)는 제2 라인 회로 내의 라인(17)으로부터 제2 라디에이터(20)까지 냉각수가 유도될 수 있도록 하는 적어도 하나의 라인(22, 24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
제3 라인 회로(21, 22, 24)는 밸브 수단(23)을 포함하며, 상기 밸브 수단은 제1 위치에서 냉각수를 제1 라인 회로(14, 15, 16) 내의 라인(16)으로부터 제2 라디에이터(20)로 안내하고, 제2 위치에서 냉각수를 제2 라인 회로(17, 18) 내의 라인(17)으로부터 제2 라디에이터(20)로 안내하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제4항에 있어서,
냉각 시스템이 냉각 시스템 내에서 냉각수 온도와 관련된 파라미터를 모니터링하는 센서(33)로부터 정보를 수신하도록 구성된 제어 유닛(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
제어 유닛(32)은, 냉각수의 온도가 기준값보다 더 높다는 정보를 센서(33)로부터 수신한 경우, 밸브 수단(23)을 제2 위치로 전환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
냉각 시스템이 제2 라인 회로(17, 18) 내의 매체 또는 구성요소를 냉각하기 위한 쿨러(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
제2 라디에이터(20)는, 냉각 공기 흐름 방향에서, 수증기를 포함한 가스상 매체를 냉각하기 위한 쿨러(9, 37)의 상류측의 차량(1) 내 위치에 배치되며, 이에 따라, 제2 라디에이터(20)를 통해 흐르는 공기 중 적어도 일부가 상기 쿨러(9, 37)를 통해서도 흐르는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제4항 및 제8항에 있어서,
냉각 시스템은, 쿨러(9, 37)에서 얼음이 형성되었는지의 여부 또는 얼음이 형성될 위험이 있는지의 여부와 관련된 파라미터를 모니터링하는 센서(34, 38)로부터 정보를 수신하고, 쿨러(9, 37)에서 얼음이 형성되었다거나 얼음이 형성될 위험이 있다는 정보를 상기 센서(34, 38)로부터 수신한 경우, 밸브 수단(32)을 제2 위치로 전환하도록 구성된 제어 유닛(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
제4 라인 회로(25, 26a 내지 26d, 27)는 바이패스 라인(26a)과 밸브(28)를 포함하며, 상기 밸브에 의해 상기 쿨러(29, 30, 31)를 구비한 라인(26b 내지 26d)을 우회하여 냉각수가 바이패스 라인(26a)을 통해 안내될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.