KR20190123016A - 차량용 냉각수 펌프, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량용 냉각수 펌프, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 토출구가 형성된 냉각수 펌프 하우징, 냉각수가 전달되는 제1 인렛 및 제2 인렛을 포함하는 유입부, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하는 제1 차단부 및 상기 제2 인렛을 선택적으로 차단하거나 개방하는 제2 차단부가 형성되며, 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함한다.

Description

차량용 냉각수 펌프, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법{COOLANT PUMP FOR VEHICLE, COOLING SYSTEM PROVIDED WITH THE SAME AND CONTROL METHOF FOR THE SAME}
본 발명은 운전 조건에 따라서 공급되는 냉각수를 제어하여 엔진의 웜업(warm-up) 시간을 단축하고, 써모스탯의 수를 줄일 수 있는 차량용 냉각수 펌프, 이를 구비한 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
엔진은 연료의 연소에 의해서 회전력을 발생시키면서 열에너지를 외부로 배출한다. 특히, 냉각수는 엔진 등을 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 라디에이터 등을 통해서 외부로 방출한다.
엔진의 냉각수 온도가 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나며, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어진다. 또한, 배기가스의 품질이 저하될 수 있으며 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어져 승객 및 운전자에게 불편을 줄 수 있다.
엔진의 냉각수 온도가 과열되면, 노킹이 발생하고, 이를 억제하기 위해서 점화시기를 조절해야 하므로 엔진의 성능이 저하될 수 있다. 또한, 윤활유의 온도가 과도하면 윤활작용이 저하될 수 있다.
엔진의 워터펌프는 엔진 회전수에 비례하여 구동하는 기계식 워터펌프(Mechanical Water Pump)와 엔진의 회전수와 무관하게 엔진 및 환경 인자를 고려하여 제어 가능한 가변 워터펌프(Variable Water Pump) 등이 있다.
가변 워터 펌프는 유량을 제어하여 웜업 성능, 연비, 난방 성능 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
가변 워터 펌프 중 다단 제어 워터펌프는 엔진 회전수에 비례하는 워터 펌프 회전수에서 0%~100%까지 유량을 제어할 수 있다.
그런데, 기계식 또는 가변 워터 펌프로 냉각수 유량을 제어하더라도 라디에이터로 냉각수 유량이 흐를 수 있도록 냉각 시스템에 기계식 또는 전자식 써모스탯이 장착되어야 한다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 토출 유량을 제어함과 동시에 라디에이터를 지나는 유량을 제어할 수 있는 차량용 냉각수 펌프, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 차량용 냉각수 펌프는 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 토출구가 형성된 냉각수 펌프 하우징, 냉각수가 전달되는 제1 인렛 및 제2 인렛을 포함하는 유입부, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하는 제1 차단부 및 상기 제2 인렛을 선택적으로 차단하거나 개방하는 제2 차단부가 형성되며, 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 슬라이더는 상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부를 포함하되, 상기 제1 차단부 및 제2 차단부는 상기 수직부에서 절곡 형성될 수 있다.
상기 슬라이더가 개방될 때 상기 토출구가 상기 제2 인렛보다 먼저 개방되도록 상기 제2 차단부는 상기 제1 차단부 보다 그 길이가 길게 형성될 수 있다.
상기 제2 인렛에는 상기 제2 차단부와 선택적으로 접촉하여 냉각수 흐름을 차단하는 인렛 파티션이 형성될 수 있다.
상기 제2 인렛은 라디에이터와 연통할 수 있다.
상기 구동부는 상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부, 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛 및 상기 슬라이더와 상기 냉각수 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 유닛은 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브, 상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드 및 상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 엔진, 상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수 흐름을 제어하는 냉각수 제어 밸브, 상기 냉각수 제어 밸브와 연통하는 적어도 하나 이상의 열교환 요소, 상기 냉각수 제어 밸브와 연통하는 라디에이터, 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 토출구가 형성된 냉각수 펌프 하우징, 상기 적어도 하나 이상의 열교환 요소와 연통하는 제1 인렛 및 상기 라디에이터와 연통하는 제2 인렛을 포함하는 유입부, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하는 제1 차단부 및 상기 제2 인렛을 선택적으로 차단하거나 개방하는 제2 차단부가 형성되며, 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함하는 냉각수 펌프, 냉각 수온 센서. 엑셀 개도 센서 및 차속 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부 및 상기 차량 작동 상태 신호부의 작동 신호를 전달 받아 상기 냉각수 제어 밸브 및 상기 냉각수 펌프의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 슬라이더는 상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부를 포함하되, 상기 제1 차단부 및 제2 차단부는 상기 수직부에서 절곡 형성될 수 있다.
상기 슬라이더가 개방될 때 상기 토출구가 상기 제2 인렛보다 먼저 개방되도록 상기 제2 차단부는 상기 제1 차단부 보다 그 길이가 길게 형성될 수 있다.
상기 제2 인렛에는 상기 제2 차단부와 선택적으로 접촉하여 냉각수 흐름을 차단하는 인렛 파티션이 형성될 수 있다.
상기 제2 인렛은 라디에이터와 연통할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 냉간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 설정된 냉간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구와 상기 제2 인렛이 차단되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 온간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 설정된 온간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구가 개방되고, 상기 제2 인렛이 차단되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 설정된 열간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구와 상기 제2 인렛이 개방되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 시스템은 상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 고온 열간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 설정된 고온 열간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구와 상기 제2 인렛이 완전 개방되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프, 및 이를 구비한 냉각 시스템은 운전 조건에 따라 토출 유량을 제어함과 동시에 라디에이터를 지나는 유량을 제어할 수 있고, 써모스탯의 수를 줄일 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 구성도이다.
도3 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프의 단면도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 블록도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프를 포함하는 냉각 시스템의 구성도이다.
도 1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 실린더 블록(110) 및 실린더 헤드(100)를 포함하는 엔진(101), 냉각수 펌프(105), 냉각수 제어 밸브(140) 및 복수 개의 열교환 요소를 포함한다.
상기 냉각수 펌프(105)는 상기 엔진(101)의 냉각수 입구측에 배치되고, 상기 냉각수 제어 밸브(140)는 상기 엔진(101)의 냉각수 출구측에 배치된다.
도면에는 상기 냉각수 펌프(105)가 상기 실린더 블록(110)과 연결되고, 상기 실린더 헤드(100)가 상기 냉각수 제어 밸브(140)와 연결되어 냉각수가 상기 냉각수 펌프(105), 상기 실린더 블록(110), 상기 실린더 헤드(100) 및 상기 냉각수 제어 밸브(140)로 순차적으로 흐르는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 상기 냉각수 펌프(105)가 상기 실린더 블록(110) 및/또는 상기 실린더 헤드(100)로 동시에 전달되고, 상기 냉각수 제어 밸브(140)로 흐르는 시스템일 수도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 차량 작동 상태 신호부를 포함하고, 상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 제어기(280)가 상기 냉각수 펌프(105) 및 냉각수 제어 밸브(140)의 작동을 제어한다.
상기 차량 작동 상태 신호부는 예를 들어, 엑셀 개도 센서(10), 차속 센서(20), 수온 센서(145), 대기온 센서(30) 등을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 열교환 요소는 예를 들어, 저압 이지알 쿨러(155), 히터 (165), 이지알 밸브(160), 리저버 탱크(150), 라디에이터(135), 오일 쿨러(125), 고압 이지알 쿨러(120) 및 ATF 워머(126)을 포함할 수 있다.
상기 실린더 블록(110), 상기 실린더 헤드(100), 상기 복수 개의 열교환 요소 및 상기 냉각수 펌프(105)를 연결하도록 복수 개의 냉각수 라인이 구비된다.
상기 냉각수 제어 밸브(140)는 상기 실린더 블록(110) 및 상기 실린더 헤드(100)로부터의 냉각수 흐름 및 상기 복수 개의 열교환 요소로의 냉각수 흐름을 제어할 수 있다. 상기 냉각수 제어 밸브(140)는 기계식 또는 전자식의 다양한 형태의 유량 제어 구성일 수 있다.
상기 리저버 탱크(150)는 상기 라디에이터(135)로 연결된 냉각수라인에 연결되고, 상기 리저버 탱크(150)의 냉각수는 상기 냉각수 펌프(105)의 흡입측으로 연결된다.
상기 냉각수 제어 밸브(140)을 흐르는 냉각 수온을 감지하도록 상기 수온 센서(145)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 실린더 블록(110)을 흐르는 냉각 수온을 감지하도록 별도의 수온 센서가 더 배치될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브(140)가 복수 개의 열교환 요소로의 냉각수를 분배하는 구조 등은 도면에 한정되지 않으며, 다양한 변형 예가 가능하다. 또한, 상기 열교환 요소들(히터 코어, 및 라디에이터 등)의 구조 및 기능은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 반복되는 설명은 생략한다.
상기 냉각수 펌프(105)는 상기 열교환 요소들로부터 배출되는 냉각수를 흡입하고, 펌핑한다.
도3 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프의 단면도이다.
도1 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프는 샤프트(200)의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러(230), 상기 샤프트(200)의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리(205), 토출구(213)가 형성된 펌프 하우징(210), 냉각수가 전달되는 제1 인렛(212) 및 제2 인렛(214)을 포함하는 유입부(211), 상기 토출구(213)를 선택적으로 차단하거나 개방하는 제1 차단부(216) 및 상기 제2 인렛(214)을 선택적으로 차단하거나 개방하는 제2 차단부(217)가 형성되며, 상기 샤프트(200)의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더(215) 및 상기 슬라이더(215)를 이동시키는 구동부를 포함한다.
상기 토출구(213)는 상기 실린더 블록(110) 또는 상기 실린더 헤드(100) 중 어느 하나, 또는 상기 실린더 블록(110)과 상기 실린더 헤드(100)와 연통하며, 상기 토출구(213)가 열리면, 상기 실린더 블록(110) 및/또는 상기 실린더 헤드(100)로 냉각수를 공급한다.
상기 라디에이터(135)를 지난 냉각수는 상기 제2 인렛(214)으로 전달되고, 상기 라디에이터(135)를 제외한 상기 복수 개의 열교환 요소 중 적어도 어느 하나의 열교환 요소를 지난 냉각수는 상기 제1 인렛(212)으로 전달된다.
상기 샤프트(200)의 일단에는 상기 풀리(205)가 장착되고, 상기 풀리(205)는 엔진의 출력축으로부터 회전력을 전달받고 상기 샤프트(200)를 회전시킨다.
상기 임펠러(230)는 상기 샤프트(200)의 외주에 장착되고, 디스크 형태의 회전디스크(232)와 상기 회전디스크(232)의 일면에 형성되는 날개(234)를 포함한다.
상기 구동부는 상기 유입부(211)를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부(250), 상기 냉각수 전달부(250)로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프(105)로 전달하는 제어 유닛(290) 및 상기 슬라이더(215)와 상기 펌프 하우징(210)에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛(290)으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더(215)를 이동시키는 제어 챔버(260)를 포함한다.
상기 슬라이더(215)의 위치를 감지하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서(300)가 상기 펌프 하우징(210) 내에 장착될 수 있다.
상기 유입부(211)와 상기 냉각수 전달부(250)를 연통하도록 냉각수 전달 홀(235)이 상기 펌프 하우징(210)에 형성될 수 있다.
상기 슬라이더(215)를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더(215)와 상기 임펠러(230) 사이에 리턴 탄성부(245)가 구비되고, 상기 리턴 탄성부(245)를 지지하도록 상기 슬라이더(215)와 상기 임펠러(230) 사이에 지지부재(240)가 구비될 수 있다.
상기 제어 유닛(290)은 상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브(275), 상기 체크 밸브(275)를 개폐하는 솔레노이드(270) 및 상기 솔레노이드(270)의 작동을 제어하는 상기 제어기(280)를 포함한다.
상기 슬라이더(215)는 상기 샤프트(200)의 수직 방향으로 형성된 수직부(218)를 포함하고, 상기 제1 차단부(216) 및 제2 차단부(217)는 상기 수직부(218)에서 절곡 형성된다.
상기 슬라이더(215)가 개방될 때 상기 토출구(213)가 상기 제2 인렛(214)보다 먼저 개방되도록 상기 제2 차단부(217)는 상기 제1 차단부(216) 보다 그 길이가 길게 형성된다.
상기 제2 인렛(214)에는 상기 제2 차단부(217)와 선택적으로 접촉하여 냉각수 흐름을 차단하는 인렛 파티션(219)이 형성된다.
상기 제2 인렛(214)은 상기 라디에이터(135)와 연통하여, 상기 라디에이터(135)에서 냉각된 냉각수가 상기 제2 인렛(214)의 개방에 따라 상기 냉각수 펌프(105)로 전달될 수 있다.
상기 복수 개의 냉각수 라인은 상기 엔진(101)을 지나는 엔진 냉각수 라인(301), 상기 라디에이터(135)를 지나는 라디에이터 냉각수 라인(312) 및 상기 복수 개의 열교환 요소로 냉각수를 공급하는 보조 냉각수 라인(303, 305, 307)을 포함한다.
상기 냉각수 제어 밸브(140)는 상기 제어기(280)의 제어에 따라 상기 엔진 냉각수 라인(301), 상기 라디에이터 냉각수 라인(312) 및 상기 보조 냉각수 라인(303, 305, 307)의 냉각수 흐름을 제어한다.
이하, 도1 내지 도6을 참조하여 본 발명 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프 및 이를 구비한 냉각 시스템의 작동을 설명한다.
크랭크 축과 연결된 상기 풀리(205)가 회전하는 상태에서, 상기 유입부(211)로 전달된 냉각수 중 일부가 상기 냉각수 전달 홀(235) 및 상기 냉각수 전달부(250)를 통해 상기 체크 밸브(275)로 전달된다.
상기 제어기(280)는 상기 엑셀 개도 센서(10), 상기 차속 센서(20), 상기 수온 센서(145), 상기 대기온 센서(30)를 포함하는 상기 차량 작동 상태 신호부의 해당 신호를 바탕으로 상기 슬라이더(215)의 개도량을 결정하여 결정된 개도량에 해당하는 신호를 상기 솔레노이드(270)으로 출력하며, 상기 솔레노이드(270)의 작동에 따라 상기 체크 밸브(275)가 개폐된다.
상기 체크 밸브(275)가 열리면, 상기 냉각수 전달부(250)를 통해 전달된 냉각수가 토출측으로 바이패스 되고, 상기 슬라이더(215)는 상기 리턴 탄성부(245)의 탄성력에 의해 후진, 즉 도면의 우측으로 이동하게 된다.
상기 체크 밸브(275)가 닫히면, 상기 냉각수 전달부(250)를 통해 전달된 냉각수가 상기 제어 챔버(260)로 전달되며, 상기 제어 챔버(260) 내의 냉각수 압력에 의해 상기 슬라이더(215)는 전진, 즉 도면의 좌측으로 이동하게 된다.
상기 제어기(280)는 상기 위치 센서(300)의 출력 신호를 통해 상기 슬라이더(215)의 위치를 확인하여 상기 솔레노이드(270)의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제어기(280)는 상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 냉간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 냉간 조건에 해당하면, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(280)가 상기 토출구(213)와 상기 제2 인렛(214)이 차단되도록 냉각수 펌프(105)의 작동을 제어한다.
예를 들어, 상기 냉간 조건은 약 50도 이하로 설정할 수 있고, 상기 제어기(280)가 상기 슬라이더(215)의 위치를 제어하여 상기 토출구(213)와 상기 제2 인렛(214)이 차단되도록 하면 전체 유동이 정지하며, 따라서 웜업이 빨라질 수 있다.
상기 제어기(280)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 온간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 제어기(280)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 온간 조건에 해당하면, 도4에 도시된 바와 같이, 상기 토출구(213)가 개방되고, 상기 제2 인렛(214)이 차단되도록 냉각수 펌프(105)의 작동을 제어한다.
상기 설정된 온간 조건은 예를 들어, 냉각수 온도가 약 50도 이상 90도 미만으로, 상기 상기 제어기(280)는 상기 냉각수 제어 밸브(140)의 작동을 제어하여 냉각수를 상기 복수 개의 열교환 요소로의 전달할 수 있다. 이때, 상기 상기 제2 인렛(214)이 차단되어, 상기 라디에이터(135)로는 냉각수가 흐르지 않는다.
상기 제어기(280)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 제어기(280)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 열간 조건에 해당하면, 도5에 도시된 바와 같이, 상기 토출구(213)와 상기 제2 인렛(214)이 개방되도록 냉각수 펌프(105)의 작동을 제어한다.
상기 제어기(280)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 고온 열간 조건에 해당하는지 판단하고, 상기 제어기(280)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 고온 열간 조건에 해당하면, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 토출구(213)와 상기 제2 인렛(214)이 완전 개방되도록 냉각수 펌프(105)의 작동을 제어한다.
상기 열간 조건 및 고온 열간 조건에서는 상기 라디에이터(135)로 냉각수가 흘러 상기 냉각수가 냉각될 수 있다.
상기 열간 조건 및 상기 고온 열간 조건은 엔진의 작동 상태에 따라 미리 설정할 수 있다.
예를 들어, 일반 작동 상태에서는 냉각수 온도가 90도 내지 약 105도 정도를 유지하도록 상기 슬라이더(215)의 위치를 제어할 수 있고, 저속/저부하 조건에서는 냉각수 온도가 100도 내지 약 115도 정도를 유지하도록 상기 슬라이더(215)의 위치를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각수 펌프, 및 이를 구비한 냉각 시스템은 운전 조건에 따라 토출 유량을 제어함과 동시에 라디에이터를 지나는 유량을 제어할 수 있다.
또한, 라디에이터를 지나는 유량을 제어할 수 있어 라디에이터를 지나는 냉각수 흐름을 차단하는 써모스탯을 생략할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 차량용 냉각수 펌프 및 이를 구비한 냉각 시스템은 운전 조건에 따라서 실린더 블록 및 실린더 헤드로 공급되는 냉각수를 각각 제어하여 엔진의 웜업(warm-up) 시간을 단축하고, 열충격을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 엑셀 개도 센서 20: 차속 센서
30: 대기온 센서 100: 실린더 헤드
101: 엔진 110: 실린더 블록
105: 냉각수 펌프 120: HP-EGR 쿨러
125: 오일 쿨러 135: 라디에이터
140: 냉각수 제어 밸브 145: 수온 센서
150: 리저버 탱크 155: LP-EGR 쿨러
160: EGR 밸브 165: 히터
200: 샤프트 205: 풀리
210: 펌프 하우징 211: 유입부
212: 제1 인렛 213: 토출구
214: 제2 인렛 215: 슬라이더
216: 제1 차단부 217: 제2 차단부
230: 임펠러 232: 디스크
234: 날개 235: 냉각수 전달 홀
240: 지지부재 245: 리턴 탄성부
250: 냉각수 전달부 260: 제어 챔버
270: 솔레노이드 275: 체크 밸브
280: 제어기 290: 제어 유닛
300: 위치 센서 301: 엔진 냉각수 라인
303, 305, 307: 보조 냉각수 라인
312: 라디에이터 냉각수 라인

Claims (17)

  1. 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러;
    상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리;
    토출구가 형성된 냉각수 펌프 하우징;
    냉각수가 전달되는 제1 인렛 및 제2 인렛을 포함하는 유입부;
    상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하는 제1 차단부 및 상기 제2 인렛을 선택적으로 차단하거나 개방하는 제2 차단부가 형성되며, 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 이동시키는 구동부;
    를 포함하는 차량용 냉각수 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이더는
    상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부;
    를 포함하되,
    상기 제1 차단부 및 제2 차단부는 상기 수직부에서 절곡 형성된 차량용 냉각수 펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬라이더가 개방될 때 상기 토출구가 상기 제2 인렛보다 먼저 개방되도록 상기 제2 차단부는 상기 제1 차단부 보다 그 길이가 길게 형성된 차량용 냉각수 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 인렛에는 상기 제2 차단부와 선택적으로 접촉하여 냉각수 흐름을 차단하는 인렛 파티션이 형성된 차량용 냉각수 펌프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 인렛은 라디에이터와 연통하는 차량용 냉각수 펌프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 유입구를 통해 전달된 냉각수를 전달하는 냉각수 전달부;
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출하거나 다시 상기 냉각수 펌프로 전달하는 제어 유닛; 및
    상기 슬라이더와 상기 냉각수 펌프 하우징에 의해 형성되며, 상기 제어 유닛으로부터 냉각수의 전달에 따라 상기 슬라이더를 이동시키는 제어 챔버;
    를 포함하는 차량용 냉각수 펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬라이더를 탄성 지지하도록 상기 슬라이더와 상기 임펠러 사이에 구비되는 리턴 탄성부;
    를 더 포함하는 차량용 냉각수 펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 냉각수 전달부로부터 전달된 냉각수가 상기 냉각수 전달부로 리턴되는 것을 방지하는 체크 밸브;
    상기 체크 밸브를 개폐하는 솔레노이드; 및
    상기 솔레노이드의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 차량용 냉각수 펌프.
  9. 엔진;
    상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수 흐름을 제어하는 냉각수 제어 밸브;
    상기 냉각수 제어 밸브와 연통하는 적어도 하나 이상의 열교환 요소;
    상기 냉각수 제어 밸브와 연통하는 라디에이터;
    샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 토출구가 형성된 냉각수 펌프 하우징, 상기 적어도 하나 이상의 열교환 요소와 연통하는 제1 인렛 및 상기 라디에이터와 연통하는 제2 인렛을 포함하는 유입부, 상기 토출구를 선택적으로 차단하거나 개방하는 제1 차단부 및 상기 제2 인렛을 선택적으로 차단하거나 개방하는 제2 차단부가 형성되며, 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더를 이동시키는 구동부를 포함하는 냉각수 펌프;
    냉각 수온 센서. 엑셀 개도 센서 및 차속 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부; 및
    상기 차량 작동 상태 신호부의 작동 신호를 전달 받아 상기 냉각수 제어 밸브 및 상기 냉각수 펌프의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 차량용 냉각 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 슬라이더는
    상기 샤프트의 수직 방향으로 형성된 수직부;
    를 포함하되,
    상기 제1 차단부 및 제2 차단부는 상기 수직부에서 절곡 형성된 차량용 냉각 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 슬라이더가 개방될 때 상기 토출구가 상기 제2 인렛보다 먼저 개방되도록 상기 제2 차단부는 상기 제1 차단부 보다 그 길이가 길게 형성된 차량용 냉각 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 인렛에는 상기 제2 차단부와 선택적으로 접촉하여 냉각수 흐름을 차단하는 인렛 파티션이 형성된 차량용 냉각 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 인렛은 라디에이터와 연통하는 차량용 냉각 시스템.
  14. 제9항의 차량용 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 냉간 조건에 해당하는지 판단하는 단계; 및
    상기 설정된 냉간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구와 상기 제2 인렛이 차단되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어하는 단계;
    를 포함하는 차량용 냉각 시스템의 제어 방법.
  15. 제9항의 차량용 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 온간 조건에 해당하는지 판단하고,
    상기 설정된 온간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구가 개방되고, 상기 제2 인렛이 차단되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어하는 차량용 냉각 시스템의 제어 방법.
  16. 제9항의 차량용 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하고,
    상기 설정된 열간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구와 상기 제2 인렛이 개방되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어하는 차량용 냉각 시스템의 제어 방법.
  17. 제9항의 차량용 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기가 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 설정된 고온 열간 조건에 해당하는지 판단하고,
    상기 설정된 고온 열간 조건에 해당하는 경우, 상기 제어기가 상기 토출구와 상기 제2 인렛이 완전 개방되도록 냉각수 펌프의 작동을 제어하는 차량용 냉각 시스템의 제어 방법.
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