KR20180096790A - Whr 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템에 관한 것이다. 냉각 시스템은 제1 온도(T1)에서 냉각제를 WHR 시스템의 응축기(18)로 안내하는 제1 라인(23), 제2 온도(T2)에서 냉각제를 WHR 시스템의 응축기(18)로 안내하는 제2 라인(24), 상기 라인들(23, 24) 중 적어도 하나의 라인 내의 냉각제의 유속을 조절할 수 있는 밸브 장치(25, 26, 29) 및 상기 라인들(23, 24)로부터 응축기(18)를 향하는 냉각제의 총 양이, 응축기(18) 내 작동 매체가 실제 작동 조건에서 사전에 결정된 응축 온도/압력으로 냉각되게 하는 온도 및 유속을 구비하도록 상기 밸브 장치(25, 26, 29)를 제어하도록 구성된 컨트롤 유닛(20)을 포함한다.

Description

WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 WHR 시스템 및 연소 엔진을 위한 냉각 시스템에 관한 것이다.
차량에서 폐열 에너지를 회수하고, 회수된 폐열 에너지를 기계에너지나 전기에너지로 변환하는 데에 WHR 시스템(Waste Heat Recovery System)이 사용될 수 있다. WHR 시스템은 폐쇄된 회로에서 작동 매체를 가압하여 순환시키는 펌프를 포함한다. 이 회로는 하나 또는 여러 개의 증발기를 포함한다. 증발기에서 작동 매체가 예를 들어 연소 엔진에서 나오는 배기가스 같은 하나 또는 복수의 열원에 의해 가열되어 증발된다. 가압되고 가열된 기상 작동 매체는 그 작동 매체가 팽창하는 팽창기로 향한다. 팽창기는 기계에너지를 발생시키고, 발생된 기계에너지는 차량 또는 차량의 장치를 구동하는 데에 사용될 수 있다. 또는 팽창기는 전기에너지를 발생시키는 발전기에 연결되어 있다. 팽창기를 빠져나온 작동 매체는 응축기를 향한다. 응축기에서 작동 매체는 작동 매체가 응축되는 온도로 냉각된다. 액화된 작동 매체는 다시 작동 매체가 가압되는 펌프를 향한다. 이에 따라, 예를 들면 차량의 연소 엔진에서 나온 배기가스로부터 얻은 폐열 에너지는 WHR 시스템에 의해 회수될 수 있다. 그 결과, WHR 시스템은 연소 엔진의 연료 소모를 줄일 수 있게 된다.
WHR 시스템에서 높은 열효율을 달성하기 위해, 응축기 내에서 작동 매체는 실질적으로 과냉되지 않으면서 가능하면 낮은 응축 온도로 냉각된다. 그 결과로, WHR 시스템에서 높은 열효율을 달성하기 위해, 작동 매체는 적당한 냉각 효과로 냉각되게 된다. 그러나 응축기 내에서 작동 매체의 적당한 냉각 효과는 예를 들면 배기가스로부터 증발기로 공급되는 가열 효과와 함께 작동 조건이 다른 상황에서 변한다. 배기가스로부터 공급되는 열이 급격하게 변할 수 있기 때문에, WHR 시스템이 높은 열효율이 되게 냉각 효과를 연속적으로 제공하는 것이 어렵다.
US2013/0118423호는 순환하는 냉각제가 모터를 냉각시키는 냉각 회로를 도시하고 있다. 냉각 회로는 WHR 시스템의 응축기에서 냉각제가 작동 매체를 냉각시키는 냉각 라인과 작동 매체가 응축기를 지나치게 하는 우회 라인을 포함한다. 우회 라인을 통과하는 냉각제 유동은 특정 압력에서 개방되는 릴리프 밸브에 의해 조절된다.
본 발명의 목적은 WHR 시스템이 높은 열효율을 받는 응축기 내 작동 매체의 응축 온도/압력을 거의 연속적으로 설정하기 위해, WHR 시스템의 응축기 내에 있는 작동 매체의 냉각 효과를 신속하면서도 간단한 방식으로 조절할 수 있는 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징부에 따른 냉각 시스템에 의해 달성된다. 이 경우, 연소 엔진을 냉각시키는 냉각 시스템은 WHR 시스템의 응축기 내의 작동 매체를 냉각시키는 데에도 사용된다. WHR 시스템에서 높은 열효율을 연속적으로 유지하기 위해서는, 작동 조건이 달라짐에 따라 응축기 내 작동 매체의 냉각 효과를 조절하여야만 한다. 냉각 시스템은 온도가 다른 두 냉각제를 응축기로 안내하는 두 개의 라인을 포함한다. 밸브 장치를 사용하여, 이들 라인들 중 적어도 한 라인 내 냉각제의 유속을 조절할 수 있다. 실제 응축 온도/압력이 지나치게 높으면, 냉각 효과가 증대되어야 한다. 이 경우, 밸브 장치를 조절하여, 응축기를 향하는 저온 냉각제의 유속을 증가 및/또는 응축기를 향하는 고온 냉각제의 유속을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 응축기로 안내되는 냉각제가 저온을 수용하여 응축기 내 작동 매체의 냉각 효과를 증대시키고 응축 온도를 낮추게 된다. 다른 한편, 실제 응축 온도/압력이 지나치게 낮은 경우, 밸브 장치를 조절하여, 응축기를 향하는 저온 냉각제의 유속을 감소 및/또는 응축기를 향하는 고온 냉각제의 유속을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 응축기로 안내되는 냉각제가 고온을 수용하여 응축기 내 작동 매체의 냉각 효과를 감소시키고 응축 온도를 높이게 된다. 냉각제 유속과 온도의 조절은 신속하면서도 간단한 방식으로 수행될 수 있다. 이에 의해 다른 작동 조건에서 WHR 시스템의 높은 열효율을 거의 연속적으로 유지할 수 있다. 그러나 실용적인 이유로, 많은 경우에서 WHR 시스템 내에 음압은 피하는 것이 적당하다. 이 경우, 응축기 압력이 1 바 바로 위에 있게 하는 것이 적절하다. 사전에 결정된 압력 범위는 예를 들면 1.1 내지 1.5 바 사이일 수 있다. 작동 매체의 응축 압력은 대응 응축 온도를 구비함에 주목해야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제2 라인은 냉각제가 응축기로 안내되기 전에 제2 온도로 냉각되는 제2 라디에이터를 포함한다. 이 경우, 제1 라인에서보다 제2 라인에서 냉각제의 온도를 상당히 낮게 할 수 있다. 응축기를 향하는 냉각제의 온도는 2개의 라인들 내 냉각제 온도에 의해 규정되는 온도 범위에서 조절될 수 있다. 응축기를 향하는 냉각제의 온도와 응축기 내 작동 매체의 냉각 효과를 제어할 수 있는 능력은 온도 범위의 크기에 따라 증가한다. 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내에서 냉각제가 기류에 의해 냉각될 수 있다. 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 공통의 기류에 의해서도 냉각될 수 있다. 여기서, 제2 라디에이터는 제1 라디에이터의 상류 위치에 위치한다. 이 경우, 제2 라인 내 냉각제는 주변 온도에 근접하는 온도로 냉각될 수 있다. 라디에이터들은 차량 전방부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 밸브 장치는 제1 라인 내에서 유속을 규제하도록 구성된 제1 밸브 부재 및 제2 라인 내에서 유속을 규제하도록 구성된 제2 밸브 부재를 포함한다. 이 경우, 라인들에서의 유속이 개별적으로 그리고 실질적으로 서로 독립적으로 규제될 수 있다. 냉각 시스템은 우회 라인에서 유속을 규제하도록 구성된 제3 밸브 부재를 포함할 수 있다. 작동 조건 중에서, 서모스탯이 냉각제를 우회 라인으로 안내할 때, 제3 밸브 부재를 사용하여 우회 라인 내 냉각제 유동을 감소시킬 수 있다. 제3 밸브 부재가 우회 라인을 통과하는 냉각제 유동을 감소시킬 때, 제1 라인 및 제2 라인을 통과하는 냉각제 유동은 증가하게 될 것이다. 그 결과, 어느 정도 제3 밸브가 닫히면 응축기를 향하는 유속이 증가되게 된다. 이에 따라, 제3 밸브 부재를 사용하여 응축기를 향하는 냉각제 유동을 효과적으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라 응축기 내 작동 매체의 냉각 효과를 효과적으로 변화시킬 수 있게 된다. 상기 밸브 부재들 중 적어도 하나는 무단 방식으로 냉각제 유동을 규제하는 것이 바람직하다. 이 경우, 냉각 유동과 응축기 내 작동 매체의 냉각 효과를 매우 정밀하게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 라인은 냉각 시스템에서 연소 엔진의 하류 그리고 서모스탯의 상류에 위치하는 라인으로부터 응축기로 냉각제를 안내한다. 이 경우, 냉각 시스템에서 고온의 냉각제가 제1 라인을 경유하여 응축기로 안내된다. 제1 라인에서 높은 냉각제 온도는 두 라인들 내 냉각제들 사이의 온도 차이가 큰 것을 선호한다. 제2 라인은 냉각 시스템에서 연소 엔진의 하류 그리고 서모스탯의 상류에 위치하는 라인으로부터 응축기로 냉각제를 안내한다. 이 경우, 제1 라인과 제2 라인은 냉각 시스템에서 동일한 라인으로부터 냉각제를 안내한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 냉각 시스템은 상기 라인들로부터 나온 냉각제들이 응축기로 안내되는 응축기 유입 라인을 포함한다. 응축기 유입 라인은 두 라인들에서 나온 냉각제들이 응축기로 유입되기 전에 잘 혼합되도록 설계될 수 있다. 냉각 시스템은 응축기에 나온 냉각제들이 엔진 유입 라인으로 안내되는 응축기 배출 라인을 포함할 수 있다. 이 경우, 응축기로부터 가열된 냉각제를 사용하여 연소 엔진을 비교적 신속한 방식으로 가열하여 냉 시동 후에 작동 온도에 도달하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 냉각 시스템은 응축기 내 작동 매체의 실제 응축 온도/압력과 관련된 파라미터를 검출하는 센서를 포함할 수 있다. 실제 응축 온도/압력을 다른 작동 조건에서 사전에 결정된 온도/압력으로 조절할 수 있는 조건은 실제 응축 온도/압력에 관한 정보를 수신하는 것이다. 그러한 센서는 응축기 내의 압력 또는 온도를 검출할 수 있다. 또는, 센서는 응축기를 빠져나가는 냉각제의 온도를 검출할 수 있다. 응축기를 빠져나가는 냉각제의 온도는 응축 온도와 밀접하게 관련되어 있다. 컨트롤 유닛은 상기 파라미터를 사용하여 응축기 내 작동 매체의 실제 응축 온도/압력을 예측하고, 실제 응축 온도를 실제 작동 조건에서 사전에 결정된 응축 온도와 비교하고, 이러한 실제 응축 온도와 사전에 결정된 응축 온도 사이의 차이를 없애기 위해 밸브 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 컨트롤 유닛은 다양한 작동 조건에서 사전에 결정된 응축 온도/압력의 저장된 값들에 접근할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, WHR 시스템 내 작동 매체가 에탄올이다. 1바에서 에탄올의 증발 온도는 약 78℃이다. 적당한 레벨에서 냉각제 온도를 에탄올 증발 온도 미만으로 하고, 응축기 내에서 에탄올을 78℃보다 바로 위의 응축 온도로 냉각시키는 것은 상대적으로 용이하다. 그러나 예컨대 R245fa 같은 다른 작동 매체를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 연소 엔진에서 나오는 배기가스를 사용하여 WHR 시스템의 증발기에서 작동 매체를 가열한다. 연소 엔진에서 나오는 배기가스는 다량의 열에너지를 함유하고 있으며, 이는 일반적으로 주위 환경으로 배출된다. WHR 시스템을 사용하면, 배기가스 내에 있는 열에너지 중 많은 부분을 회수할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참고하여 일 예시로 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 냉각 시스템을 도시한 도면이다.
도 1은 개략적으로 도시되어 있는 차량(1)을 구동하는 연소 엔진(2)을 도시하는 도면이다. 연소 엔진(2)은 디젤 엔진일 수 있다. 차량(1)은 중대형 차량일 수 있다. 차량(1)은 냉각 시스템 내에서 냉각제를 순환시키는 펌프(4)가 제공되어 있는 엔진 입구 라인(3)을 포함하는 냉각 시스템을 포함한다. 펌프(4)는 연소 엔진(2)으로 냉각제를 순환시킨다. 냉각제가 연소 엔진(2)을 통해 순환할 때, 냉각제가 엔진 출구 라인(5)에 수용된다. 서모스탯(6)이 엔진 출구 라인(5) 끝 부분에 배치되어 있다. 냉각제 온도가 서모스탯(6)의 규제 온도보다 낮으면 냉각제는 우회 라인(7)을 통해 다시 엔진 유입 라인(3)과 펌프(4)로 안내된다. 냉각제 온도가 서모스탯(6)의 규제 온도보다 높은 경우, 라디에이터 유입 라인(8)은 냉각제를 차량(1) 전방부에 배치되어 있는 제1 라디에이터(9)로 안내한다. 램 공기와 라디에이터 팬(10)은 제1 라디에이터(9)를 통과하는 기류를 냉각시킨다. 냉각제가 제1 라디에이터(9)를 통해 순환할 때, 냉각제는 리턴 라인(11)을 거쳐 다시 엔진 유입 라인(3)과 펌프(4)로 안내된다.
차량에 WHR 시스템(Waste Heat Recovery System)이 제공되어 있다. WHR 시스템은 폐쇄된 회로(13)에서 작동 매체를 가압하여 순환시키는 펌프(12)를 포함한다. 이 경우, 작동 매체는 에탄올이다. 그러나 예컨대 R245fa 같은 다른 종류의 작동 매체를 사용할 수도 있다. 펌프(12)는 작동 매체를 가압하여 증발기(14)로 순환시킨다. 작동 매체는 증발기(14)에서 예를 들면 연소 엔진에서 오는 배기가스에 의해 가열된다. 증발기(14)에서 작동 매체는 작동 매체가 증발하는 온도로 가열된다. 증발기(14)로부터 팽창기(15)로 작동 매체가 순환한다.
가압되고 가열된 작동 매체는 팽창기(15) 내에서 팽창한다. 팽창기(15)는 회전 운동을 발생시키고, 이 회전 운동은 적당한 기계적 트랜스미션(16)을 통해 차량(1)의 파워 트레인의 샤프트(17)로 전달된다. 또는 팽창기(15)는 기계에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기에 연결될 수 있다. 전기에너지는 배터리에 저장될 수 있다. 응축기(18) 내에서 작동 매체는 냉각 시스템에서 나오는 냉각제에 의해 작동 매체가 응축되는 온도로 냉각된다. 응축기(18)에서 나온 작동 매체는 리시버(19)로 안내된다. 펌프(12)는 리시버(19)의 바닥에서 작동 매체를 빨아들여 액체 상태의 작동 매체만이 펌프(12)로 공급되게 한다. 제1 컨트롤 유닛(20)은 WHR 시스템의 작동을 제어한다. 제1 컨트롤 유닛(20)은 펌프(12)와 팽창기(15)의 작동을 제어한다. WHR 시스템은 배기가스에서 나온 열에너지를 기계에너지나 전기에너지로 변환시킬 수 있다.
배기가스의 열에너지 이에 따라 증발기(14) 내 작동 매체의 가열은 작동 조건이 달라짐에 따라 변하게 된다. WHR 시스템에서 높은 열효율을 얻기 위해, 응축기(18) 내 작동 매체는 대응하는 가변 냉각 효과로 냉각되게 된다. 다른 작동 조건에서 응축 압력은 가능하면 낮게 설정되는 것이 바람직하다. 그러나 실제적인 이유로 WHR 시스템 내에는 음압이 방지되는 것이 적절하다. 이들 사실에 비추어 보면, 응축기(18) 내 작동 매체를 1바 바로 위의 응축 압력으로 냉각시키는 것이 적절하다. 결과적으로, 높은 열효율을 유지하기 위해서는, 응축 압력이 1바 바로 위의 압력이 되도록, 배기가스에서 나와 공급되는 열에너지를 고려하여 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 조절하여야 한다. 작동 매체 에탄올의 응축 온도는 응축 압력 1바에서 78℃이다. 이 경우, 응축기(18)에서 78℃ 바로 위의 응축 온도를 달성하는 것이 적당하다.
냉각 시스템은 응축기(18) 내 작동 매체를 냉각하는 회로를 포함한다. 이 회로는 냉각제를 응축기(18)로 안내하는 응축기 유입 라인(12)과 냉각 시스템의 응축기(18)에서 다시 나온 냉각제를 엔진 유입 라인(3)으로 안내하는 응축기 배출 라인(22)을 포함한다. 이 회로는 엔진 배출 라인(5)의 일 지점(5a)에서부터 응축기 유입 라인(21)으로 평행하게 안내하는 제1 라인(23)과 제2 라인(24)을 포함한다. 제1 라인(23)은 그 제1 라인(23) 내에서 무단 방식으로 냉각제 유동을 규제하는 제1 밸브 부재(25)를 포함한다. 제1 냉각 라인 내에서 냉각제의 온도는 T1이다. 온도(T1)는 90-100℃ 사이일 수 있다. 제2 라인(24)은 그 제2 라인(24) 내에서 무단 방식으로 냉각제 유동을 규제하는 제2 밸브 부재(26)와 차량(1)의 전방부에서 제1 라디에이터(9) 전방 위치에 배치되어 있는 제2 라디에이터(27)를 포함한다. 제2 라디에이터(27)에서 냉각제는 주변 온도의 공기에 의해 냉각된다. 제2 라인(24)에서 냉각제가 제2 라디에이터(27)를 빠져 나갈 때 냉각제의 온도는 T2이다. 온도(T2)는 30-50℃ 사이일 수 있다. 모든 환경에서, 냉각제 온도(T2)는 냉각제 온도(T1)보다 상당히 낮다. 이에 따라 제1 라인(23) 및 제2 라인(24)은 냉각제를 서로 다른 온도로 응축기(18)로 안내한다. 냉각제들이 응축기로 유입되기 전에 냉각제들은 응축기 유입 라인(21)에서 거의 균질한 냉각제 형태로 혼합된다. 응축기(18)로 유입되는 냉각제의 온도와 유속은 온도(T1)와 온도(T2) 그리고 평행한 두 라인들(23, 24) 내에서 냉각제들의 유속에 달라 달라진다. 제1 라디에이터(9)와 제2 라디에이터(27) 사이에 차지 에어 쿨러(28)가 배치되어 있다. 우회 라인(7)에서 제3 밸브 부재(29)가 무단 방식으로 냉각제 유동을 규제한다. 냉각 시스템용 제2 컨트롤 유닛(30)은 밸브 부재들(25, 26, 29)을 제어하고, 이에 따라 제1 라인(23), 제2 라인(24) 및 우회 라인(7)을 통과하는 냉각제의 유동을 제어한다. 센서(31)가 응축기(18)를 빠져나가는 냉각제의 온도를 검출한다.
연소 엔진(2)이 작동하는 중에, 펌프(4)는 냉각 시스템에서 그리고 연소 엔진(2)을 통해 냉각제를 순환시킨다. 엔진 배출 라인(5) 내에서 온도 T1인 냉각제의 제1 부분이 제1 라인(23)과 응축기 유입 라인(21)으로 안내된다. 엔진 배출 라인(5) 내에서 냉각제의 제2 부분이 제2 라인(24)과 제2 라디에이터(27)로 안내된다. 제2 라디에이터(27)를 빠져나가는 냉각제의 온도는 T2이다. 냉각제의 제3 부분이 서모스탯(6)으로 안내된다. 작동 조건 중에, 엔진 배출 라인(5) 내 작동 매체의 온도가 서모스탯(6)의 규제 온도보다 낮은 경우, 서모스탯(6)은 냉각제의 제3 부분을 우회 라인(7)으로 안내한다. 작동 조건 중에, 엔진 배출 라인(5) 내 작동 매체의 온도가 서모스탯(6)의 규제 온도보다 높은 경우, 서모스탯(6)은 냉각제의 제3 부분을 제1 라디에이터(9)로 안내한다.
제2 컨트롤 유닛(30)은 제1 컨트롤 유닛(20)으로부터 WHR 시스템의 작동 조건에 관한 정보와 센서(31)로부터 응축기(18)를 빠져나가는 냉각제의 온도를 수신한다. 이 정보를 고려하여, 제2 컨트롤 유닛(30)은 응축기(18) 내 작동 매체의 실제 응축 온도/압력을 예측한다. 제1 컨트롤 유닛(20)은 다른 작동 조건에서 작동 매체의 소망하는 응축 온도/압력에 관해 저장되어 있는 정보에 접근한다. 제1 컨트롤 유닛(20)은 실제 응축 온도/압력을 실제 작동 조건에서 사전에 결정된 응축 온도/압력과 비교한다.
예측된 실제 응축 온도/압력이 사전에 결정된 응축 온도/압력보다 높은 경우, 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 증대시킬 필요가 있다. 작동 매체의 냉각 효과는 응축기(18)로 유입되는 냉각제의 온도 및 유속과 관련되어 있다. 이 경우, 제1 컨트롤 유닛(20)은 제2 라인(24)을 통과하는 냉각제 유동이 증가하도록 제2 밸브 부재(26)를 제어한다. 이와는 다르게 또는 이와 조합하여, 제1 컨트롤 유닛(20)은 제1 라인(23)을 통과하는 냉각제 유동이 감소하도록 제1 밸브 부재(25)를 제어한다. 이 경우, 응축기(18)로 안내되는 냉각제는 제1 라인(23)으로부터 저온(T2)의 냉각제를 더 많이 포함하고, 제1 라인(23)으로부터 고온(T1)의 냉각제를 더 적게 포함한다. 그 결과, 저온의 냉각제는 응축기(18)로 안내되어 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 증대시켜 응축 온도/압력을 낮추게 된다. 이와는 다르게 또는 이와 조합하여, 제1 컨트롤 유닛(20)은 응축기(18)로 향하는 냉각제의 총 유동을 증가시켜 작동 매체의 냉각 효과를 또한 증대시키도록 제1 밸브 부재(25)와 제2 밸브 부재(26)를 제어한다.
예측된 실제 응축 온도가 소망하는 응축 온도보다 낮은 경우, 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 감소시킬 필요가 있다. 이 경우, 제1 컨트롤 유닛(20)은 제1 라인(23)을 통과하는 냉각제 유동이 증가하도록 제1 밸브 부재(25)를 제어한다. 이와는 다르게 또는 이와 조합하여, 제1 컨트롤 유닛(20)은 제2 라인(24)을 통과하는 냉각제 유동이 감소하도록 제2 밸브 부재(26)를 제어한다. 이 경우, 응축기(18)로 안내되는 냉각제는 제1 라인으로부터 고온(T1)의 냉각제를 더 많이 포함하고, 제2 라인(24)으로부터 저온(T2)의 냉각제를 더 적게 포함한다. 그 결과, 고온의 냉각제는 응축기(18)로 안내되어 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 감소시켜 응축 온도/압력을 높이게 된다. 이와는 다르게 또는 이와 조합하여, 제1 컨트롤 유닛(20)은 응축기(18)로 향하는 냉각제의 총 유동을 감소시켜 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 또한 감소시키도록 제1 밸브 부재(25)와 제2 밸브 부재(26)를 제어할 수 있다.
작동 조건 중에, 서모스탯(6)이 냉각제를 우회 라인(7)으로 안내할 때, 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 변화시키기 위해, 제1 컨트롤 유닛(20)이 제3 밸브 부재(29)를 제어할 가능성도 있다. 제3 밸브 부재(29)에 의해 우회 라인(7)을 통과하는 냉각제 유동을 스로틀할 수 있다. 제3 밸브 부재(29)가 닫혀 있을 때, 우회 라인(7)을 통과하는 유속은 감소할 것이다. 그 결과로, 제1 라인(23) 및 제2 라인(24)을 통과하는 유속과 응축기(18)로 안내되는 냉각제의 총 양은 증가하게 된다. 그 결과, 제3 밸브 부재(29)를 사용하여 응축기(18)로 안내되는 냉각제 유속 이에 따라 응축기(18) 내 작동 매체의 냉각 효과를 변화시킬 수 있다. 연소 엔진(2)이 냉 시동하는 중에, 제3 밸브 부재(29)를 사용하여 냉각 시스템에서 냉각제의 상대적으로 많은 부분을 응축기(18)로 안내하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 제1 단계로 응축기(18) 내에서 냉각제가 가열되고, 제2 단계로 연소 엔진(2) 내에서 가열되어 냉각제가 급속 가열되어 연소 엔진이 작동 온도에 도달하게 된다.
본 발명은 전술한 실시형태로 한정되지 않고 청구항의 범위 내에서 자유로이 변형될 수 있다.

Claims (14)

  1. 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템으로, 상기 냉각 시스템은 순환하는 냉각제가 냉각되는 제1 라디에이터(9), 냉각제 온도가 서모스탯(6)이 규제하는 온도보다 높을 때에는 냉각제를 제1 라디에이터(9)로 안내하고, 냉각제 온도가 서모스탯(6)이 규제하는 온도보다 낮을 때에는 냉각제를 제1 라디에이터(9)를 지나쳐서 우회 라인(7)으로 안내하는 서모스탯(6)을 포함하고, 상기 냉각 시스템은 제1 온도(T1)에서 냉각제를 WHR 시스템의 응축기(18)로 안내하는 제1 라인(23), 제2 온도(T2)에서 냉각제를 WHR 시스템의 응축기(18)로 안내하는 제2 라인(24), 상기 라인들(23, 24) 중 적어도 하나의 라인 내의 냉각제의 유속을 조절할 수 있는 밸브 장치(25, 26, 29) 및 상기 라인들(23, 24)로부터 응축기(18)를 향하는 냉각제의 총 양이, 응축기(18) 내 작동 매체가 실제 작동 조건에서 사전에 결정된 응축 온도/압력으로 냉각되게 하는 온도 및 유속을 구비하도록 상기 밸브 장치(25, 26, 29)를 제어하도록 구성된 컨트롤 유닛(20)을 포함하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템에 있어서,
    상기 제2 라인(24)은 냉각제가 응축기(18)로 안내되기 전에 제2 온도(T2)로 냉각되는 제2 라디에이터(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 라디에이터(9)와 제2 라디에이터(27)에서 냉각제가 기류에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 라디에이터(9) 내의 냉각제와 제2 라디에이터(27) 내의 냉각제가 공통의 기류에 의해 냉각되고, 상기 제2 라디에이터(27)는 제1 라디에이터(9)와 관련하여 상류 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 장치는 상기 제1 라인(23) 내에서 유속을 제어하도록 구성된 제1 밸브 부재(25) 및 상기 제2 라인(24) 내에서 유속을 제어하도록 구성된 제2 밸브 부재(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    우회 라인(27) 내에서 유속을 제어하도록 구성된 제3 밸브 부재(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  6. 제4항 및 제5항에 있어서,
    상기 밸브 부재들(25, 26, 29) 중 적어도 하나는 무단 방식으로 냉각제 유동을 규제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 라인(23)은 냉각 시스템에서 연소 엔진(2)의 하류 그리고 서모스탯(6)의 상류에 위치하는 라인(5)으로부터 냉각제를 응축기(18)로 안내하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 라인(24)은 냉각 시스템에서 연소 엔진(2)의 하류 그리고 서모스탯(6)의 상류에 위치하는 라인(5)으로부터 냉각제를 응축기(18)로 안내하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 시스템은 상기 라인들(23, 24)에서 오는 냉각제들이 응축기(18)에 도달하기 전에 혼합되는 응축기 유입 라인(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 시스템은 응축기(18)에서 나온 냉각제를 엔진 유입 라인(3)으로 안내하는 응축기 배출 라인(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    응축기(18) 내 작동 매체의 실제 응축 온도/압력과 관련된 파라미터를 검출하는 센서(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 파라미터를 사용하여 응축기(18) 내 작동 매체의 실제 응축 온도/압력을 추정하고, 실제 응축 온도/압력을 실제 작동 조건에서 사전에 결정된 응축 온도/압력과 비교하고, 실제 응축 온도/압력과 사전에 결정된 응축 온도/압력 사이에 발생될 수 있는 차이를 없애기 위해 밸브 장치(25, 26, 29)를 제어하도록 구성되는 컨트롤 유닛(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    WHR 시스템 내 작동 매체가 에탄올인 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
  14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    WHR 시스템의 증발기(14) 내에서 작동 매체가 연소 엔진(2)에서 나오는 배기가스에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 차량(1)의 WHR 시스템 및 연소 엔진용 냉각 시스템.
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