KR20190121117A - 엔진의 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온라디에이터와; 상기 저온라디에이터에서 냉각된 냉각수를 공급받아 열교환 후 냉각수를 다시 상기 저온라디에이터로 회수시키도록 설치된 인터쿨러와; 상기 저온라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 상기 인터쿨러로 송출하도록 설치된 워터펌프와; 상기 인터쿨러로부터 냉각수를 전달받도록 설치된 전동식 슈퍼차저와; 상기 전동식 슈퍼차저를 통과한 냉각수를 저장하고 상기 저온라디에이터와 워터펌프 사이로 냉각수를 전달하도록 구비된 리저버를 포함하여 구성된다.

Description

엔진의 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR ENGINE}
본 발명은 엔진의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내연기관인 엔진에 사용되는 인터쿨러와 전동식 슈퍼차저를 냉각시키는 장치에 관한 기술이다.
엔진은 흡입된 공기로 연료를 연소시켜 동력을 생산하므로, 비출력을 높이기 위하여 가급적 많은 공기를 흡입할 수 있도록 과급장치를 구비하고, 과급된 공기의 온도를 낮추어 밀도를 높이기 위한 인터쿨러가 설치되는 경우가 있다.
상기 과급장치로 모터에 의해 구동되는 전동식 슈퍼차저가 사용될 수 있으며, 인터쿨러는 흡기의 냉각효율을 높이기 위해 수냉식으로 냉각을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 전동식 슈퍼차저의 작동 시간을 충분히 확보하고 안정된 작동성을 확보하기 위해서는 적절한 냉각이 필요하다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020150041542 A
본 발명은 전동식 슈퍼차저와 상기 슈퍼차저에서 압축된 공기를 냉각시키는 인터쿨러를 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 동력 소모는 최소화시키면서 인터쿨러와 전동식 슈퍼차저의 적절한 냉각을 도모할 수 있도록 한 엔진의 냉각 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 냉각 시스템은
저온라디에이터와;
상기 저온라디에이터에서 냉각된 냉각수를 공급받아 열교환 후 냉각수를 다시 상기 저온라디에이터로 회수시키도록 설치된 인터쿨러와;
상기 저온라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 상기 인터쿨러로 송출하도록 설치된 워터펌프와;
상기 인터쿨러로부터 냉각수를 전달받도록 설치된 전동식 슈퍼차저와;
상기 전동식 슈퍼차저를 통과한 냉각수를 저장하고 상기 저온라디에이터와 워터펌프 사이로 냉각수를 전달하도록 구비된 리저버;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 전동식 슈퍼차저는 상기 인터쿨러를 통해서만 냉각수를 공급받도록 설치되고;
상기 전동식 슈퍼차저를 통과한 냉각수는 상기 리저버를 통해서만 상기 저온라디에이터로 전달되도록 구성될 수 있다.
상기 전동식 슈퍼차저와 리저버는 상기 인터쿨러보다 상측에 설치될 수 있다.
상기 인터쿨러에서 전동식 슈퍼차저로 연결되는 냉각수 통로는 냉각수의 일부를 다른 곳으로 보내기 위한 분지점이나 외부에서 냉각수를 공급받기 위한 합류점이 없이 상기 인터쿨러와 전동식 슈퍼차저를 연결하는 단일 통로로 구성될 수 있다.
상기 전동식 슈퍼차저에서 상기 리저버로 연결되는 냉각수 통로는 냉각수의 일부를 다른 곳으로 보내기 위한 분지점이나 외부에서 냉각수를 공급받기 위한 합류점 없이 상기 전동식 슈퍼차저와 리저버를 연결하는 단일 통로로 구성될 수 있다.
상기 인터쿨러에서 상기 저온라디에이터로 냉각수를 회수시키는 통로는, 상기 인터쿨러로부터 상기 전동식 슈퍼차저와 리저버를 통해 상기 저온라디에이터로 냉각수를 회수시키는 통로와 단일 폐곡선을 이루어 설치될 수 있다.
본 발명은 냉각에 소요되는 동력 소모는 최소화시키면서 인터쿨러와 전동식 슈퍼차저의 적절한 냉각을 도모할 수 있도록 함으로써, 엔진으로 흡입되는 공기의 온도를 충분히 냉각시킬 수 있고, 전동식 슈퍼차저의 작동을 연속적으로 구현할 수 있도록 하면서도 전동식 슈퍼차저의 안정된 작동성과 내구성을 확보할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 엔진의 냉각 시스템의 구성도,
도 2는 도 1의 엔진 냉각 시스템 중 인터쿨러와 전동식 슈퍼차저의 구체적 예를 함께 도시한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 엔진의 냉각 시스템은, 저온라디에이터(LTR)와; 상기 저온라디에이터(LTR)에서 냉각된 냉각수를 공급받아 열교환 후 냉각수를 다시 상기 저온라디에이터(LTR)로 회수시키도록 설치된 인터쿨러(IC)와; 상기 저온라디에이터(LTR)에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 상기 인터쿨러(IC)로 송출하도록 설치된 워터펌프(WP)와; 상기 인터쿨러(IC)로부터 냉각수를 전달받도록 설치된 전동식 슈퍼차저(SC)와; 상기 전동식 슈퍼차저(SC)를 통과한 냉각수를 저장하고 상기 저온라디에이터(LTR)와 워터펌프(WP) 사이로 냉각수를 전달하도록 구비된 리저버(RV)를 포함하여 구성된다.
참고로, 상기 전동식 슈퍼차저(SC)에서 압축되고 상기 인터쿨러(IC)에서 냉각되는 공기는 연소실이 구비된 엔진블록(E)으로 공급되며, 상기 엔진블록(E)을 냉각시키기 위한 메인라디에이터는 상기 저온라디에이터(LTR)와는 별도로 구비되어, 별도의 냉각회로를 구성한다.
상기 저온라디에이터(LTR)는 상기 메인라디에이터 보다 낮은 온도로 냉각수를 냉각시켜서 상기 인터쿨러(IC)와 전동식 슈퍼차저(SC)에 제공한다.
상기 전동식 슈퍼차저(SC)와 리저버(RV)는 상기 인터쿨러(IC)보다 상측에 설치되고, 상기 리저버(RV)는 대기와 연통되어, 상기 인터쿨러(IC)를 흐르는 냉각수에 포함된 공기를 대기중으로 방출할 수 있도록 구성된다.
상기 전동식 슈퍼차저(SC)는 상기 인터쿨러(IC)를 통해서만 냉각수를 공급받도록 설치되고, 상기 전동식 슈퍼차저(SC)를 통과한 냉각수는 상기 리저버(RV)를 통해서만 상기 저온라디에이터(LTR)로 전달되도록 구성된다.
즉, 상기 인터쿨러(IC)에서 전동식 슈퍼차저(SC)로 연결되는 냉각수 통로는 냉각수의 일부를 다른 곳으로 보내기 위한 분지점이나 외부에서 냉각수를 공급받기 위한 합류점이 없이 상기 인터쿨러(IC)와 전동식 슈퍼차저(SC)를 연결하는 단일 통로로 구성되고, 상기 전동식 슈퍼차저(SC)에서 상기 리저버(RV)로 연결되는 냉각수 통로도 마찬가지로 냉각수의 일부를 다른 곳으로 보내기 위한 분지점이나 외부에서 냉각수를 공급받기 위한 합류점 없이 상기 전동식 슈퍼차저(SC)와 리저버(RV)를 연결하는 단일 통로로 구성된 것이다.
따라서, 상기 인터쿨러(IC)에서 상기 저온라디에이터(LTR)로 냉각수를 회수시키는 통로는, 상기 인터쿨러(IC)로부터 상기 전동식 슈퍼차저(SC)와 리저버(RV)를 통해 상기 저온라디에이터(LTR)로 냉각수를 회수시키는 통로와 단일 폐곡선을 이루게 된다.
한편, 상기 워터펌프(WP)는 전동식 워터펌프로 구성될 수 있으며, 본 실시예는 전동식 워터펌프를 사용한다.
상기한 바와 같이 구성된 냉각 시스템은 상기 워터펌프(WP)가 상기 저온라디에이터(LTR)의 냉각수를 펌핑하여 상기 인터쿨러(IC)로 공급하면, 상기 인터쿨러(IC)에서는 통과하는 공기를 상기 냉각수와 열교환하여 냉각시키게 된다.
상기 인터쿨러(IC)에서 공기를 냉각시킨 냉각수는 기본적으로는 상기 저온라디에이터(LTR)로 다시 회수되어 냉각되는데, 이 인터쿨러(IC)의 냉각수 중 일부는 상기 전동식 슈퍼차저(SC)로 공급된다.
상기 전동식 슈퍼차저(SC)로 공급된 냉각수는 전동식 슈퍼차저(SC)를 냉각시킨 후 상기 리저버(RV)로 흐르게 되는데, 여기서 상기 냉각수에 포함되어 있는 공기는 대기중으로 방출되게 된다.
즉, 상기 저온라디에이터(LTR)로부터 상기 인터쿨러(IC)로 공급된 냉각수는 인터쿨러(IC)를 냉각한 후 일부는 상기 전동식 슈퍼차저(SC)를 냉각시킨 후 리저버(RV)로 이동함으로써, 상기 인터쿨러(IC)나 전동식 슈퍼차저(SC)의 유동 중 발생한 공기를 상기 리저버(RV)를 통해 배출하고 다시 상기 저온라디에이터(LTR)와 워터펌프(WP) 사이로 회수되며, 나머지 냉각수는 상기 인터쿨러(IC)에서 바로 저온라디에이터(LTR)로 회수되는 것이다.
따라서, 가급적 상기 인터쿨러(IC)에서 상기 전동식 슈퍼차저(SC)로 냉각수가 공급되는 부분은 인터쿨러(IC) 중에서도 가급적 상측에 위치하여, 냉각수 중에 포함된 공기가 쉽게 전동식 슈퍼차저(SC)를 거쳐 리저버(RV)로 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 냉각 시스템은 상기 저온라디에이터(LTR)와 워터펌프(WP)로부터 상기 인터쿨러(IC)를 거쳐 다시 저온라디에이터(LTR)로 순환하는 냉각수 라인 상에 상기 전동식 슈퍼차저(SC)가 위치하지 않기 때문에, 상기 인터쿨러(IC)에 필요한 수준의 냉각수 유동압력을 형성할 수준으로만 상기 워터펌프(WP)를 구동하면 되고, 상기 전동식 슈퍼차저(SC)의 냉각은 상기 인터쿨러(IC)를 냉각시키는 냉각수에서 발생하는 공기를 배출시키기 위해 어차피 리저버(RV)를 통하도록 해야 하는 냉각수 유량을 이용해서 상기 전동식 슈퍼차저(SC)의 상시 냉각을 도모함으로써, 인터쿨러(IC)와 전동식 슈퍼차저(SC)의 냉각에 필요한 에너지의 소모를 최소화하면서도, 상기 인터쿨러(IC)와 전동식 슈퍼차저(SC)의 냉각성능은 충분히 확보할 수 있는 것이다.
즉, 상기한 바와 같은 구성은 상기 전동식 슈퍼차저(SC)를 상기 저온라디에이터(LTR)와 워터펌프(WP) 및 인터쿨러(IC)가 형성하는 냉각수 순환라인 상에 직렬로 배치되지 않으므로, 상기 인터쿨러(IC)를 냉각시키기 위해 순환하는 냉각수 라인의 유동저항이 상대적으로 적게 되어 상기 워터펌프(WP)의 출력을 그만큼 줄일 수 있는 것이다.
또한, 본 발명과 같은 구성에서는 상기 인터쿨러(IC)에서 발생되는 공기 뿐만 아니라 상기 전동식 슈퍼차저(SC)의 냉각과정에서 발생되는 기포의 공기도 상기 리저버(RV)를 통해 한꺼번에 대기중으로 방출할 수 있어서, 상기 인터쿨러(IC)와 전동식 슈퍼차저(SC)의 냉각성능은 지속적으로 안정되게 확보될 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
LTR; 저온라디에이터
IC; 인터쿨러
WP; 워터펌프
SC; 슈퍼차저
RV; 리저버
E; 엔진블록

Claims (6)

  1. 저온라디에이터와;
    상기 저온라디에이터에서 냉각된 냉각수를 공급받아 열교환 후 냉각수를 다시 상기 저온라디에이터로 회수시키도록 설치된 인터쿨러와;
    상기 저온라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 상기 인터쿨러로 송출하도록 설치된 워터펌프와;
    상기 인터쿨러로부터 냉각수를 전달받도록 설치된 전동식 슈퍼차저와;
    상기 전동식 슈퍼차저를 통과한 냉각수를 저장하고 상기 저온라디에이터와 워터펌프 사이로 냉각수를 전달하도록 구비된 리저버;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전동식 슈퍼차저는 상기 인터쿨러를 통해서만 냉각수를 공급받도록 설치되고;
    상기 전동식 슈퍼차저를 통과한 냉각수는 상기 리저버를 통해서만 상기 저온라디에이터로 전달되도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전동식 슈퍼차저와 리저버는 상기 인터쿨러보다 상측에 설치된 것
    을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 인터쿨러에서 전동식 슈퍼차저로 연결되는 냉각수 통로는 냉각수의 일부를 다른 곳으로 보내기 위한 분지점이나 외부에서 냉각수를 공급받기 위한 합류점이 없이 상기 인터쿨러와 전동식 슈퍼차저를 연결하는 단일 통로로 구성된 것
    을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 전동식 슈퍼차저에서 상기 리저버로 연결되는 냉각수 통로는 냉각수의 일부를 다른 곳으로 보내기 위한 분지점이나 외부에서 냉각수를 공급받기 위한 합류점 없이 상기 전동식 슈퍼차저와 리저버를 연결하는 단일 통로로 구성된 것
    을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 인터쿨러에서 상기 저온라디에이터로 냉각수를 회수시키는 통로는, 상기 인터쿨러로부터 상기 전동식 슈퍼차저와 리저버를 통해 상기 저온라디에이터로 냉각수를 회수시키는 통로와 단일 폐곡선을 이루어 설치된 것
    을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
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