KR20190123017A - 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자식 써모스탯에 관한 것으로, 실린더 헤드와 연통하는 헤드 챔버 및 실린더 블록과 연통하는 블록 챔버를 구획하는 파티션을 포함하고, 헤드 챔버 홀 및 블록 챔버 홀이 형성된 이너 하우징, 아웃렛이 형성되고 상기 이너 하우징을 감싸는 아우터 하우징, 상기 파티션에 구비된 써모스탯 히터, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제1 왁스를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부 및 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제2 왁스를 포함하며 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부를 포함한다.

Description

전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법{ELECTRONIC THERMOSTAT, COOLING SYSTEM PROVIDED WITH THE SAME AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 헤드와 엔진 블록을 흐르는 냉각수 흐름을 분리 제어하여 연비 향상이 가능한 전자식 써모스탯, 이를 포함한 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.
따라서, 엔진의 특정부위는 냉각수의 온도를 높게 유지하고, 다른 부위는 낮게 유지하여 연비를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 실린더 헤드와 실린더 블록의 냉각수 온도를 별개로 제어하여 연비 향상이 가능하다.
그런데, 실린더 헤드와 실린더 블록의 냉각수 온도를 별개로 제어하기 위해서는 2개 이상의 써모스탯이 필요하다.
본 발명은, 실린더 헤드와 엔진 블록을 흐르는 냉각수 흐름을 분리 제어하여 연비 향상이 가능한 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 하나의 써모스탯 히터를 적용하여 실린더 헤드와 엔진 블록을 흐르는 냉각수 흐름을 분리 제어할 수 있는 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 써모스탯에 관한 것으로, 실린더 헤드와 연통하는 헤드 챔버 및 실린더 블록과 연통하는 블록 챔버를 구획하는 파티션을 포함하고, 헤드 챔버 홀 및 블록 챔버 홀이 형성된 이너 하우징, 아웃렛이 형성되고 상기 이너 하우징을 감싸는 아우터 하우징, 상기 파티션에 구비된 써모스탯 히터, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제1 왁스를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부 및 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제2 왁스를 포함하며 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부를 포함할 수 있다.
상기 제1 왁스 및 상기 제2 왁스는 이종(異種) 재질이며, 상기 제1 개폐부의 작동 온도는 상기 제2 개폐부의 작동 온도 보다 낮을 수 있다.
상기 제1 개폐부는 상기 제1 왁스를 감싸는 제1 왁스 하우징, 상기 제1 왁스 하우징에 구비되어 상기 제1 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제1 피스톤, 상기 제1 피스톤에 연결되며, 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제1 밸브 플레이트 및 상기 제1 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제1 탄성부를 포함할 수 있다.
상기 제1 밸브 플레이트에는 상기 제1 밸브 플레이트의 이동을 안내하는 제1 가이드부가 형성될 수 있다.
상기 제2 개폐부는 상기 제2 왁스를 감싸는 제2 왁스 하우징, 상기 제2 왁스 하우징에 구비되어 상기 제2 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제2 피스톤, 상기 제2 피스톤에 연결되며, 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제2 밸브 플레이트 및 상기 제2 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제2 탄성부를 포함할 수 있다.
상기 제2 밸브 플레이트에는 상기 제2 밸브 플레이트의 이동을 안내하는 제2 가이드부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 토출 용량이 제어되는 가변 워터 펌프, 상기 가변 워터 펌프로부터 각각 냉각수를 전달받는 실린더 헤드와 실린더 블록을 포함하는 엔진, 상기 실린더 헤드와 연통하는 헤드 챔버 및 상기 블록과 연통하는 블록 챔버를 구획하는 파티션을 포함하고, 헤드 챔버 홀 및 블록 챔버 홀이 형성된 이너 하우징, 아웃렛이 형성되고 상기 이너 하우징을 감싸는 아우터 하우징, 상기 파티션에 구비된 써모스탯 히터, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제1 왁스를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제2 왁스를 포함하며 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부, 상기 아웃렛과 연통하는 라디에이터, 상기 실린더 헤드를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 수온 센서, 상기 실린더 블록을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 수온 센서 및 상기 제1, 제2 수온 센서의 출력 신호를 포함하는 차량 상태 신호를 전달 받아 상기 가변 워터 펌프 및 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 제1 왁스 및 상기 제2 왁스는 이종(異種) 재질이며, 상기 제1 개폐부의 작동 온도는 상기 제2 개폐부의 작동 온도 보다 낮을 수 있다.
상기 제1 개폐부는 상기 제1 왁스를 감싸는 제1 왁스 하우징, 상기 제1 왁스 하우징에 구비되어 상기 제1 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제1 피스톤, 상기 제1 피스톤에 연결되며, 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제1 밸브 플레이트 및 상기 제1 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제1 탄성부를 포함할 수 있다.
상기 제2 개폐부는 상기 제2 왁스를 감싸는 제2 왁스 하우징, 상기 제2 왁스 하우징에 구비되어 상기 제2 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제2 피스톤, 상기 제2 피스톤에 연결되며, 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제2 밸브 플레이트 및 상기 제2 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제2 탄성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 상기 실린더 헤드와 연통하며, 상기 실린더 헤드로부터 냉각수를 공급받는 적어도 하나 이상의 열교환 요소를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템 제어 방법은 토출 용량이 제어되는 가변 워터 펌프, 상기 가변 워터 펌프로부터 각각 냉각수를 전달받는 실린더 헤드와 실린더 블록을 포함하는 엔진, 상기 실린더 헤드와 연통하는 헤드 챔버 및 상기 블록과 연통하는 블록 챔버를 구획하는 파티션을 포함하고, 헤드 챔버 홀 및 블록 챔버 홀이 형성된 이너 하우징, 아웃렛이 형성되고 상기 이너 하우징을 감싸는 아우터 하우징, 상기 파티션에 구비된 써모스탯 히터, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제1 왁스를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제2 왁스를 포함하며 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부, 상기 아웃렛과 연통하는 라디에이터, 상기 실린더 헤드와 연통하며, 상기 실린더 헤드로부터 냉각수를 공급받는 적어도 하나 이상의 열교환 요소, 상기 실린더 헤드를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 수온 센서, 상기 실린더 블록을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 수온 센서, 가속 페달 센서 및 차속 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부, 상기 차량 작동 상태 신호를 전달 받아 상기 가변 워터 펌프 및 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법에 관한 것으로, 상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 냉간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수 흐름을 정체시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 열간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 하고, 상기 제1 개폐부가 열리도록 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 고온 열간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 하고, 상기 제2 개폐부가 열리도록 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어할 수 있다.
상기 차량 작동 상태 신호부는 상기 적어도 하나 이상의 열교환 요소의 작동 상태 또는 작동 요구 상태를 검출하여 해당 신호를 출력하는 열교환 요소 신호부를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 온간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 의하면 실린더 헤드와 엔진 블록을 흐르는 냉각수 흐름을 분리 제어하여 연비 향상이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 의하면 하나의 써모스탯 히터를 적용하여 실린더 헤드와 엔진 블록을 흐르는 냉각수 흐름을 분리 제어할 수 있어 상대적인 부품수를 줄일 수 있고, 엔진 시스템 레이아웃을 단순화 할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 구성도이다.
도3 내지 도5는 본 발명의 실시예에 의한 전자식 써모스탯의 단면도이다.
도6 내지 도9는 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 블록도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 구성도이고, 도3 내지 도5는 본 발명의 실시예에 의한 전자식 써모스탯의 단면도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템은 토출 용량이 제어되는 가변 워터 펌프(10), 상기 가변 워터 펌프(10)로부터 각각 냉각수를 전달받는 실린더 헤드(22)와 실린더 블록(24)을 포함하는 엔진(20), 전자식 써모스탯(30), 차량 작동 상태 신호부(25) 및 상기 차량 작동 상태 신호부(25)의 출력 신호에 따라 상기 가변 워터 펌프(10) 및 상기 전자식 써모스탯(30)의 작동을 제어하는 제어기(100)를 포함한다.
상기 가변 워터 펌프(10)는 기계적 또는 전기적 제어에 따라 토출 용량에 제어되는 다양한 형태의 가변 워터 펌프를 포함하며, 가변 워터 펌프의 구성 및 작동은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 전자식 써모스탯(30)은, 상기 실린더 헤드(22)와 헤드 냉각수 라인(101)을 통해 연통하는 헤드 챔버(32) 및 상기 실린더 블록(24)과 블록 냉각수 라인(103)과 연통하는 블록 챔버(34)를 구획하는 파티션(36)을 포함하고, 헤드 챔버 홀(40) 및 블록 챔버 홀(42)이 형성된 이너 하우징(38), 아웃렛(44)이 형성되고 상기 이너 하우징(38)을 감싸는 아우터 하우징(46), 상기 파티션(36)에 구비된 써모스탯 히터(48), 상기 써모스탯 히터(48)로부터 열을 전달 받는 제1 왁스(52)를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀(40)을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부(50) 및 상기 써모스탯 히터(48)로부터 열을 전달 받는 제2 왁스(62)를 포함하며 상기 블록 챔버 홀(42)을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부(60)를 포함한다.
상기 제1 개폐부(50)는 상기 제1 왁스(52)를 감싸는 제1 왁스 하우징(51), 상기 제1 왁스 하우징(51)에 구비되어 상기 제1 왁스(52)의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제1 피스톤(54), 상기 제1 피스톤(54)에 연결되며, 상기 헤드 챔버 홀(40)을 선택적으로 여닫는 제1 밸브 플레이트(56) 및 상기 제1 밸브 플레이트(56)를 탄성 지지하는 제1 탄성부(59)를 포함한다.
상기 제1 밸브 플레이트(56)에는 상기 제1 밸브 플레이트(56)의 이동을 안내하는 제1 가이드부(58)가 형성된다. 예를 들어, 상기 제1 가이드부(58)가 상기 제1 탄성부(59) 내에 구비되어, 제1 밸브 플레이트(56)의 이동을 안내할 수 있다.
상기 제2 개폐부(60)는 상기 제2 왁스(62)를 감싸는 제2 왁스 하우징(61), 상기 제2 왁스 하우징(61)에 구비되어 상기 제2 왁스(62)의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제2 피스톤(64), 상기 제2 피스톤(64)에 연결되며, 상기 블록 챔버 홀(42)을 선택적으로 여닫는 제2 밸브 플레이트(66) 및 상기 제2 밸브 플레이트(66)를 탄성 지지하는 제2 탄성부(69)를 포함한다.
상기 제2 밸브 플레이트(66)에는 상기 제2 밸브 플레이트(66)의 이동을 안내하는 제2 가이드부(68)가 형성된다. 예를 들어, 상기 제2 가이드부(68)가 상기 제2 탄성부(69) 내에 구비되어, 제2 밸브 플레이트(66)의 이동을 안내할 수 있다.
상기 아우터 하우징(46)에는 어퍼 플레이트(71, 72)가 장착될 수 있으며, 상기 어퍼 플레이트(71, 72)는 상기 전자식 써모스탯(30) 내부를 조립 후, 상기 아우터 하우징(46)과 결합할 수 있다.
상기 어퍼 플레이트(71, 72)와 상기 제1, 2 밸브 플레이트(56, 66) 사이에 각각 상기 제1, 2 탄성부(59, 69)가 구비되며, 상기 제1, 2 탄성부(59, 69)는 예를 들어 코일스프링 등 다양한 형태의 탄성부재일 수 있다.
상기 써모스탯 히터(48)는 전기 케이블(49)와 전기적으로 연결되며, 상기 제어기(100)는 상기 전기 케이블(49)을 통해 상기 써모스탯 히터(48)에 전기를 공급하여 선택적으로 상기 제1 왁스(52) 또는 상기 제1 왁스(52) 및 상기 제2 왁스(62)를 팽창 시킬 수 있다.
상기 제1 왁스(52) 및 상기 제2 왁스(62)는 이종(異種) 재질이며, 상기 제1 개폐부(50)의 작동 온도는 상기 제2 개폐부(60)의 작동 온도 보다 낮을 수 있다.
따라서, 상기 써모스탯 히터(48)가 발열하게 되면, 상기 제1 개폐부(50)가 상기 제2 개폐부(60) 보다 먼저 열리게 된다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템은 상기 아웃렛(44)과 라디에이터 라인(130)을 통해 연통하는 라디에이터(120)와 리저버 라인(132)을 통해 연통하는 리저버 탱크(111)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템은 상기 실린더 헤드(22)와 연통하며, 상기 실린더 헤드(22)로부터 냉각수를 공급받는 적어도 하나 이상의 열교환 요소를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 열교환 요소는 히터107), LP EGR 쿨러(105), EGR 밸브(109), HP EGR 쿨러(126), 오일 쿨러(124), 자동 변속기오일 워머(122)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 히터107), 상기 LP EGR 쿨러(105) 및 상기 EGR 밸브(109)는 제1 열교환 라인(134)을 통해 상기 실린더 헤드(22)와 연통하며, 상기 HP EGR 쿨러(126), 상기 오일 쿨러(124) 및 상기 자동 변속기오일 워머(122)는 제2 열교환 라인(136)을 통해 상기 실린더 헤드(22)와 연통할 수 있다.
상기 차량 작동 상태 신호부(25)는 상기 실린더 헤드(22)를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 수온 센서(26), 상기 실린더 블록(24)을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 수온 센서(28)를 포함하고, 상기 제어기(100)는 상기 제1, 제2 수온 센서(26, 28)의 출력 신호를 포함하는 차량 상태 신호를 전달 받아 상기 가변 워터 펌프(10) 및 상기 써모스탯 히터(48)의 작동을 제어한다.
상기 제1 수온 센서(26) 및 상기 제2 수온 센서(28)는 각각 상기 헤드 냉각수 라인(101) 및 상기 블록 냉각수 라인(103)에 장착된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 전자식 써모스탯(30)에 장착되고, 상기 제2 수온 센서(28)는 상기 실린더 블록(24)에 장착될 수도 있다.
상기 차량 작동 상태 신호부(25)는 가속 페달의 작동에 따른 신호를 출력하는 가속 페달 센서(80) 및 차량 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 차속 센서(82)를 더 포함할 수 있다.
도6 내지 도9는 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하는 도면이다.
이하, 도1 내지 도9를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법을 설명한다.
상기 제어기(100)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 냉간 조건에 해당하면, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 가변 워터 펌프(10)의 작동을 제어하여 냉각수 흐름을 정체시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 냉간 조건은 약 50도 이하로 설정할 수 있고, 상기 가변 워터 펌프(10)가 냉각수를 공급하지 않아 전체 유동이 정지하며, 따라서 웜업이 빨라질 수 있다.
상기 제어기(100)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 열간 조건에 해당하면, 도8에 도시된 바와 같이, 상기 가변 워터 펌프(10)의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 하고, 상기 제1 개폐부(50)가 열리도록 상기 써모스탯 히터(48)의 작동을 제어한다.
상기 열간 조건에서는 상기 실린더 블록(24)의 냉각수는 정체하고, 상기 실린더 헤드(22)의 냉각수는 흐르게 된다. 따라서, 상기 실린더 블록(24)과 상기 실린더 헤드(22)는 분리 냉각 되어 엔진 연비가 향상될 수 있다.
상기 제어기(100)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 고온 열간 조건에 해당하면, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 가변 워터 펌프(10)의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 하고, 상기 제2 개폐부(60)가 열리도록 상기 써모스탯 히터(48)의 작동을 제어한다.
상기 고온 열간 조건에서는 상기 실린더 블록(24)과 상기 실린더 헤드(22)로 냉각수가 흘러 상기 실린더 블록(24)과 상기 실린더 헤드(22)를 동시에 냉각하게 된다.
상기 열간 조건 및 상기 고온 열간 조건은 엔진의 작동 상태에 따라 미리 설정할 수 있다.
예를 들어, 일반 작동 상태에서는 90도 내외에서 상기 제1 개폐부(50)가 열리도록 설정하고, 약 105도 정도에서 상기 제2 개폐부(60)가 열리도록 설정할 수 있다.
저속/저부하 조건에서는 100도 내외에서 상기 제1 개폐부(50)가 열리도록 설정하고, 약 115도 정도에서 상기 제2 개폐부(60)가 열리도록 설정할 수 있다.
상기 차량 작동 상태 신호부(25)는 상기 적어도 하나 이상의 열교환 요소의 작동 상태 또는 작동 요구 상태를 검출하여 해당 신호를 출력하는 열교환 요소 신호부(84)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기(100)는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 온간 조건에 해당하면, 도7에 도시된 바와 같이, 상기 가변 워터 펌프(10)의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 할 수 있다.
상기 설정된 온간 조건은 예를 들어, 냉각수 온도가 약 50도 이상 90도 미만으로, 상기 전자식 써모스탯(30)이 닫혀있는 상태일 수 있다. 그리고, 상기 열교환 요소 신호부(84)의 작동 신호가 발생한 경우일 수 있다. 여기서, 상기 열교환 요소 신호부(84)의 작동 신호는 예를 들어 운전자가 히터를 작동시켜 상기 히터(107)의 열교환이 필요한 조건, 오일 쿨러의 열교환 요구 신호 등 일 수 있다.
상기 설정된 온간 조건에서는 냉각수 온도가 상승하여 온간 상태가 되고 엔진 웜업이 진행되면서 마찰이 저감되어 연비가 향상되며, 상기 열교환 요소와 냉각수가 열교환 하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 의하면 실린더 헤드와 엔진 블록을 흐르는 냉각수 흐름을 분리 제어하여 연비 향상이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 써모스탯, 이를 포함한 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 의하면 하나의 써모스탯 히터를 적용하여 실린더 헤드와 엔진 블록을 흐르는 냉각수 흐름을 분리 제어할 수 있어 상대적인 부품수를 줄일 수 있고, 엔진 시스템 레이아웃을 단순화 할 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: 워터 펌프 20: 엔진
22: 실린더 헤드 24: 실린더 블록
25: 차량 작동 상태 신호부 26: 제1 수온 센서
28: 제2 수온 센서 30: 전자식 써모스탯
32: 헤드 챔버 34: 블록 챔버
36: 파티션 38: 이너 하우징
40: 헤드 챔버 홀 42: 블록 챔버 홀
44: 아웃렛 46: 아우터 하우징
48: 써모스탯 히터 49: 전기 케이블
50: 제1 개폐부 51: 제1 왁스 하우징
52: 제1 왁스 54: 제1 피스톤
56: 제1 밸브 플레이트 58: 제1 가이드부
59: 제1 탄성부 60: 제2 개폐부
61: 제2 왁스 하우징 62: 제2 왁스
64: 제2 피스톤 66: 제2 밸브 플레이트
68: 제2 가이드부 69: 제2 탄성부
71, 72: 어퍼 플레이트 80: 가속 페달 센서
82: 차속 센서 84: 열교환 요소 신호부
100: 제어기 101: 헤드 냉각수 라인
103: 블록 냉각수 라인 105: LP-EGR
107: 히터 109: EGR 밸브
111: 리저버 120: 라디에이터
122: ATF 워머 124: 오일 쿨러
126: HP-EGR 130: 라디에이터 라인
132: 리저버 라인 134: 제1 열교환 라인
136: 제2 열교환 라인

Claims (15)

  1. 실린더 헤드와 연통하는 헤드 챔버 및 실린더 블록과 연통하는 블록 챔버를 구획하는 파티션을 포함하고, 헤드 챔버 홀 및 블록 챔버 홀이 형성된 이너 하우징;
    아웃렛이 형성되고 상기 이너 하우징을 감싸는 아우터 하우징;
    상기 파티션에 구비된 써모스탯 히터;
    상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제1 왁스를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부; 및
    상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제2 왁스를 포함하며 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부;
    를 포함하는 전자식 써모스탯.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 왁스 및 상기 제2 왁스는 이종(異種) 재질이며,
    상기 제1 개폐부의 작동 온도는 상기 제2 개폐부의 작동 온도 보다 낮은 전자식 써모스탯.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 개폐부는
    상기 제1 왁스를 감싸는 제1 왁스 하우징;
    상기 제1 왁스 하우징에 구비되어 상기 제1 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제1 피스톤;
    상기 제1 피스톤에 연결되며, 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제1 밸브 플레이트; 및
    상기 제1 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제1 탄성부;
    를 포함하는 전자식 써모스탯.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 밸브 플레이트에는 상기 제1 밸브 플레이트의 이동을 안내하는 제1 가이드부가 형성된 전자식 써모스탯.
  5. 제2항에서,
    상기 제2 개폐부는
    상기 제2 왁스를 감싸는 제2 왁스 하우징;
    상기 제2 왁스 하우징에 구비되어 상기 제2 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제2 피스톤;
    상기 제2 피스톤에 연결되며, 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제2 밸브 플레이트; 및
    상기 제2 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제2 탄성부;
    를 포함하는 전자식 써모스탯.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 밸브 플레이트에는 상기 제2 밸브 플레이트의 이동을 안내하는 제2 가이드부가 형성된 전자식 써모스탯.
  7. 토출 용량이 제어되는 가변 워터 펌프;
    상기 가변 워터 펌프로부터 각각 냉각수를 전달받는 실린더 헤드와 실린더 블록을 포함하는 엔진;
    상기 실린더 헤드와 연통하는 헤드 챔버 및 상기 블록과 연통하는 블록 챔버를 구획하는 파티션을 포함하고, 헤드 챔버 홀 및 블록 챔버 홀이 형성된 이너 하우징;
    아웃렛이 형성되고 상기 이너 하우징을 감싸는 아우터 하우징;
    상기 파티션에 구비된 써모스탯 히터;
    상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제1 왁스를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부;
    상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제2 왁스를 포함하며 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부;
    상기 아웃렛과 연통하는 라디에이터;
    상기 실린더 헤드를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 수온 센서;
    상기 실린더 블록을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 수온 센서; 및
    상기 제1, 제2 수온 센서의 출력 신호를 포함하는 차량 상태 신호를 전달 받아 상기 가변 워터 펌프 및 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 냉각 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 왁스 및 상기 제2 왁스는 이종(異種) 재질이며,
    상기 제1 개폐부의 작동 온도는 상기 제2 개폐부의 작동 온도 보다 낮은 냉각 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 개폐부는
    상기 제1 왁스를 감싸는 제1 왁스 하우징;
    상기 제1 왁스 하우징에 구비되어 상기 제1 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제1 피스톤;
    상기 제1 피스톤에 연결되며, 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제1 밸브 플레이트; 및
    상기 제1 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제1 탄성부;
    를 포함하는 냉각 시스템.
  10. 제8항에서,
    상기 제2 개폐부는
    상기 제2 왁스를 감싸는 제2 왁스 하우징;
    상기 제2 왁스 하우징에 구비되어 상기 제2 왁스의 부피에 따라 그 위치가 가변되는 제2 피스톤;
    상기 제2 피스톤에 연결되며, 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 여닫는 제2 밸브 플레이트; 및
    상기 제2 밸브 플레이트를 탄성 지지하는 제2 탄성부;
    를 포함하는 냉각 시스템.
  11. 제7항에서,
    상기 실린더 헤드와 연통하며, 상기 실린더 헤드로부터 냉각수를 공급받는 적어도 하나 이상의 열교환 요소를 더 포함하는 냉각 시스템.
  12. 토출 용량이 제어되는 가변 워터 펌프, 상기 가변 워터 펌프로부터 각각 냉각수를 전달받는 실린더 헤드와 실린더 블록을 포함하는 엔진, 상기 실린더 헤드와 연통하는 헤드 챔버 및 상기 블록과 연통하는 블록 챔버를 구획하는 파티션을 포함하고, 헤드 챔버 홀 및 블록 챔버 홀이 형성된 이너 하우징, 아웃렛이 형성되고 상기 이너 하우징을 감싸는 아우터 하우징, 상기 파티션에 구비된 써모스탯 히터, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제1 왁스를 포함하며 상기 헤드 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐부, 상기 써모스탯 히터로부터 열을 전달 받는 제2 왁스를 포함하며 상기 블록 챔버 홀을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐부, 상기 아웃렛과 연통하는 라디에이터, 상기 실린더 헤드와 연통하며, 상기 실린더 헤드로부터 냉각수를 공급받는 적어도 하나 이상의 열교환 요소, 상기 실린더 헤드를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 수온 센서, 상기 실린더 블록을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 수온 센서, 가속 페달 센서 및 차속 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부, 상기 차량 작동 상태 신호를 전달 받아 상기 가변 워터 펌프 및 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 냉간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수 흐름을 정체시키는 냉각 시스템의 제어 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 열간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 하고, 상기 제1 개폐부가 열리도록 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 고온 열간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 하고, 상기 제2 개폐부가 열리도록 상기 써모스탯 히터의 작동을 제어하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 차량 작동 상태 신호부는 상기 적어도 하나 이상의 열교환 요소의 작동 상태 또는 작동 요구 상태를 검출하여 해당 신호를 출력하는 열교환 요소 신호부를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 차량 작동 상태 신호가 설정된 온간 조건에 해당하면 상기 가변 워터 펌프의 작동을 제어하여 냉각수가 흐르게 하는 냉각 시스템의 제어 방법.
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