KR100190514B1 - 터보차아저형 엔진의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

디젤 전기 기관차를 위한 디젤 엔진과 같은 내연기관(82)은, 재냉각기(92)를 갖는 터보차아저를 구비한다. 엔진용 냉각장치는 메인 펌프(88)와 메인 라디에이터(84)를 갖는 메인 냉각수 루프와, 재냉각기용 펌프(98)와 재냉각기용 라디에이터(94)를 갖는 재냉각기 냉각수 루프로서 제공된다. 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수 온도는, 메인과 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수 유량이 분리 유지될 때는 메인 냉각수 루프에서의 냉각수 온도보다 더 낮게 유지된다. 한정된 오리피스(96)가 재냉각기용 라디에이터와 펌프 사이에 재냉각기 냉각수 루프상에 마련되고; 첫번째 연결관(97)은 한정된 오리피스의 상류측에서부터 메인 라디에이터와 펌프사이에 메인 냉각수 루프까지 제공된다. 상기 첫번째 연결관에서의 밸브(102)는 재냉각기 냉각수 루프에서부터 메인 냉각수 루프까지 냉각수 유량의 흐름을 제한하는 엔진 작동과 관련된 파라미터에 따라 응답하는 제어기(106)에 의해 작동된다. 일반적인 냉각수용 탱크(100)는 냉각수 유량의 회수를 위해 펌프들의 입구에서 양 냉각수 루프와 연결된다.

Description

터보차아저형(Turbochargerd) 엔진의 냉각장치(Cooling Apparatus)
제 1도는 종래 기술에서 알려진 바와 같은 냉각 시스템을 갖는 엔진을 도시한 블록도
제 2도는 엔진 냉각시스템의 다른 실시예를 도시한 블록도
제 3도는 본 발명에 따른 엔진 냉각시스템의 대표적인 실시예를 도시한 블록도
제 4도는 본 발명을 사용한 일 실시예를 설명하기 위한 냉각수와 주위 공기 간의 바람직한 온도관계를 도시한 그래프도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
80 : 냉각장치(Cooling Apparatus)
82 : 내연기관(Internal Combustion Engine)
84 : 메인 라디에이터(Main Radiator)
88 : 메인 펌프(Main Pump)
92 : 재냉각기(Aftercooler)
94 : 재냉각기용 라디에이터(Aftercooler Radiator)
97 : 연결관(Linking Conduit)
96 : 오리피스(Orifice)
98 : 재냉각기용 펌프(Aftercooler Pump)
100 : 냉각수용 탱크(Tank)
102 : 밸브(Valve)
104,110,112 : 온도 센서(Temperature Sensor)
106 : 컴퓨터(Computer)
108 : 밸브 제어기(Valve Controller)
본 발명의 분야는, 터보차아저(Turbocharger)용 재냉각기(Aftercooler)를 포함한 터보차아저형(Turbochargerd) 내연기관(Internal Combustion Engine)에서 사용되는 냉각장치이다. 특히 구현함에 있어서, 본 발명은 디젤 전기 기관차에서 사용되는 것이 특히 유용하다.
철도 차량을 이동시키기 위해 사용되는 디젤 전기 기관차는 레일과 첩촉되는 철도바퀴를 구동토록 회전력(Torque)을 가함으로서 추진된다. 상기 기관차를 추진하는 추진력은 처음에는 고 마력의 디젤 엔진에 의해서 전개되고; 상기 디젤 엔진은 기계에너지를 전기에너지로 전환시키는 발전기를 구동한다. 상기 전기 에너지는 전기 트랙션 모터에 공급되고, 이 전기 트랙션 모터는 레일을 따라 추진하는 철도바퀴에 공급하기 위해 전기에너지를 기계 에너지로 재전환시킨다.
모든 내연기관과 마찬가지로, 기관차의 디젤엔진도 엔진의 작동온도를 제한토록 연소과정에서 발산되는 열을 줄이기 위해 엔진작동중에는 냉각되어야 한다. 약간의 열은 윤활오일을 순환시킴으로서 줄일 수 있지만, 주된 냉각방법은 과도한 엔진 열을 이동시키기 위하여 엔진에서부터 주위로 열을 전달하는 라디에이터(Radiator)와 같은 열 전환장치까지 순환하는 냉각수를 사용하는 기본적인 엔진 냉각시스템에 의해 수행되는 것이다.
제1도는 기관차용 디젤 엔지(20)에서 사용되는 종래의 냉각시스템(10)을 도시한 블록도이다. 냉각수(Coolant)는, 열을 받는 엔진(20)에서부터 주위에 에워싼 공기로 열을 발산시키는 라디에이터(26)까지 냉각수관(24)을 통하여 펌프로서 순환되고, 상기 공기는 팬(fan)(28)과 (30)에 의해, 또는 그중 하나에 의해 라디에이터(26)를 통과한다.
상기 냉각수는 냉각수용 펌프(38)와 엔진(20)을 통과하는 냉각수와, 라디에이터(26) 및, 임의의 오일 냉각기(34)를 포함하는 냉각수 루프(Loop)를 통하여 냉각수 펌프(38)로서 순환된다. 냉각수용 탱크(42)는, 상기 루프에서 냉각수를 유지시키기 위해 필요한 만큼의 냉각수를 배출 및 유입토록 냉각수 펌프(38) 입구(inlet) 부분의 연결관(24)에 연결된다.
이에 더하여, 엔진 출력은 실린더내에 더 많은 연료가 투입 연소됨으로서 증가될 수 있다. 증가된 양만큼의 연료를 연소시키기 위해서는 더 많은 공기가 실린더내에 투입되어야 한다. 사용되는 대부분의 디젤 전기 기관차를 포함하여 현대의 많은 내연기관에서 상기와 같은 공기는 주위 공기를 고압력으로 압축하여, 결국 공기의 밀도를 압축시키는 터보차아저(48)에 의해서 공급된다.
그러나, 이와 같은 압축작용은 한편으로는 공기의 온도를 상승시키고, 이러한 공기의 온도상승은 엔진(20)의 용적효율(Volumetric efficiency)을 감소시키기 때문에 바람직하지 못하다. 또한 엔진 입구 공기의 온도를 더 낮게 함으로서 엔진(20)에서부터 발산되는 바람직하지 못한 열을 감소시킬 수 있다. 따라서, 터보차아저(48)에서부터 엔진(20) 실린더까지 공급되는 공기를 냉각하는 것과; 터보차아저(48)의 배기 공기에서 냉각수 루프(10)의 냉각수까지 열을 전달토록 하는 재냉각기(22)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 재냉각기(22)는, 재냉각기(22)내의 냉각수로 전달되는 열이 라디에이터(26)에서 그 주위에 에워싼 공기로 발산되도록 엔진(20)과 수평한 루프(24)상에 위치된다. 따라서, 종래 기술에서 잘 알려진 바와 같이, 재냉각기(22)로서 엔진 입구부근의 공기를 냉각하는 것은 엔진효율을 향상시키고 엔진에서의 열 발산을 감소시킨다.
엔진 냉각 시스템에서 가장 중요한 것은 상승되는 온도로부터 안전한 작동 한계상태까지 엔진의 각 구성요소를 보호하는데 있다. 따라서, 상기 냉각 시스템은 예상되는 최악의 상태에서도 엔진을 충분히 냉각시킬 수 있는 냉각용량이 제공되도록 설계되어야 한다. 즉, 최고 온도는 최고로 높은 주위 공기 온도에서 엔진 출력을 수용하는 온도이다. 엔진 냉각시스템의 냉각 용량에 영향을 미치는 여러 파라미터 중에는 상기 냉각수와 라디에이터(26)를 지나는 공기사이에서의 온도차이가 있다. 이러한 온도차가 크면 클수록, 그 차이폭은 냉각수에서부터 주위 공기로 전달되는 열을 나타낸다.
따라서, 종래 기술에서의 냉각시스템은, 제 1도에서 시스템(10)으로 도시한 바와 같이, 최악의 상태하에서도 엔진을 보호토록 최소온도 또는, 그 이하의 온도까지 냉각수의 온도를 유지토록 설계된다. 냉각시스템이 최고로 높은 주위 공기온도와 최대 엔진 출력 범위로 설계될 때, 주위 공기 온도가 더 낮은 또는, 엔진 출력이 더 낮은 상태에서는 라디에이터(26)에서의 냉각용량이 상기 엔진을 냉각시키기 위해 필요한 용량보다 더 크게 될 수 있다; 그러나, 메인 루프에서 사용되지 않는 냉각용량이 재냉각기(22)와 같은 다른 냉각 작업에 제공되는 것이, 쉽지는 않지만 최적의 방법이다.
본 발명의 목적은, 서로 다른 엔진작동상태에서 냉각 시스템에서 냉각용량의 최적 사용을 가능토록 엔진자체와 터보차아저용 재냉각기사이로 내연기관에 설치되는 터보차아저를 위한 냉각 장치에서의 냉각 용량의 상호 분배에 대한 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명에서 엔진은 엔진 자체용 메인 냉각수 루프와 재냉각기용 재냉각기 냉각수 루프를 포함한 냉각장치를 구비한다. 상기 메인 냉각수 루프는 메인 펌프와, 메인 라디에이터와 상기 메인펌프를 연결하는 메인 냉각수관과, 상기 엔진을 통과하는 냉각수 및, 냉각수 용액의 일방향 순환을 위한 메인 라디에이터를 포함한다. 상기 재냉각기 냉각수 루프는, 재냉각기용 펌프와, 재냉각기용 라디에이터와 상기 재냉각기용 펌프를 연결하는 재냉각기용 냉각수관과, 재냉각기 및, 냉각수 용액의 일방향 순환을 위한 재냉각기용 라디에이터를 포함한다.
상기 메인과 재냉각기 루프는 분리 및 개별작동 가능하고; 상기 재냉각기 냉각수 루프의 각 구성요소는 메인과 재냉각기 냉각수 루프의 냉각수 유동이 분리 유지될 때, 상기 메인 냉각수 루프의 각 구성요소에 의해서 제공되는 메인 냉각수의 온도보다 더 낮은 재냉각기의 냉각수 온도를 제공한다.
한정된 오리피스가 재냉각기 냉각수 루프에서 재냉각기용 라디에이터에서는 하류측에, 재냉각기용 펌프의 상류측에 마련되고; 첫번째 연결관이 상기 오리피스의 상류측으로 재냉각기 냉각수 루프에서부터 메인 펌프 입구부분의 메인 냉각수 루프까지 구비되며; 두번째 연결관은 메인 펌프와 재냉각기용 펌프에 동시에 연결된 일반적인 냉각수용 탱크를 포함한다.
첫번째 연결관에서 밸브는, 메인과 재냉각기 냉각수 루프에서 분리되는 냉각수 유동을 유지토록 상기 밸브를 통한 냉각수 유동의 흐름을 제한하는 첫번째 조건과, 메인과 재냉각기 냉각수 루프에서 냉각수의 혼합을 가능토록 상기 밸브를 통한 냉각수 유동의 흐름을 허용하는 두번째 조건을 갖는다. 파라미터와 관련된 엔진 작동에 따라 응답하는 제어기는 상기 첫번째와 두번째 조건사이에서 상기 밸브장치를 작동하는 것이다.
재냉각기용 냉각수의 낮은 온도와 메인 냉각수에서의 높은 온도간의 차이는, 연결 밸브가 메인과 재냉각기 냉각수 루프를 폐쇄할때 최대가 되지만, 연결 밸브가 개방되어 메인과 재냉각기 냉각수 루프에서 냉각수가 합쳐지면 재냉각기와 메인 냉각수 루프간의 온도차이는 감소되는데 전자의 온도는 상승되고, 후자의 온도는 낮아진다. 따라서, 연결 밸브의 작동으로 메인과 재냉각기 냉각수 루프간의 냉각장치에 대한 냉각 용량의 분할 이동이 가능하게 된다.
이하, 도면에 의거한 상세한 설명은 다음과 같다.
제2도에서 도시한 바와 같이, 냉각장치(50)는 기관차용 디젤 엔진과 같은 내연기관(52)에 대한 것이다. 엔진(52)은, 엔진 입구부분의 공기를 냉각시키는 재냉각기(62)가 설치된 엔진 입구 공기를 가압하는 터보차아저를 구비한다. 냉각장치(50)는, 두개의 분리된 냉각수 루프; 엔진(52)에 대한 메인 냉각수 루프(52)와 터보차아저용 재냉각기(62)에 대한 재냉각기 냉각수 루프(62)를 포함한다.
상기 메인 냉각수 루프는, 메인 냉각수관(74)과, 메인 펌프(58)와 엔진(52)을 통과하는 냉각수와, 엔진 라디에이터(54) 및, 임의의 오일 냉각기(56)를 포함한다. 상기 메인 냉각수 루프에서는 냉각수는, 오일 냉각기(56)와 엔진(52)으로부터 발산되는 열을 수용하여 엔진 라디에이터(54)의 주위에 에워싼 공기에 발산토록 펌프(58)에 의해 일방향으로 루프에서 순환된다. 메인 냉각수 탱크(60)는 메인 루프에서의 냉각수를 유지하기 위해 필요한 만큼의 냉각수를 유입 및 배출토록 메인 루프에서 메인 펌프(58)의 입구 근처에 연결된다.
상기 재냉각기 냉각수 루프는, 재냉각기용 냉각수관(76)과, 재냉각기용 펌프(66)와, 재냉각기(62) 및, 재냉각기용 라디에이터(64)를 포함한다. 상기 재냉각기 냉각수 루프에서 냉각수는 재냉각기(62)에서의 열을 재냉각기용 라디에이터(54)의 주위에 에워싼 공기로 발산토록 펌프(66)에 의해 일방향으로 루프에서 순환된다.
재냉각기용 냉각수 탱크(68)는 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수를 유지하는데 필요한 만큼의 냉각수를 유입 및 배출토록 재냉각기용 펌프(66)의 입구 근처에 재냉각기 냉각수 루프와 연결한다.
팬(77)은, 메인 라디에이터(54)와 재냉각기용 라디에이터(64)를 통과하는 주위공기를 강제 순환시킨다. 메인과 재냉각기 냉각수 루프는 각각 완전하고 분리가능하며 개별 작동이 가능하는 것을 제외하고는, 각 구성요소는 제 1도에서 도시한 종래의 시스템에서 설명한 바와 같은 방법으로 작동한다. 메인과 재냉각기 냉각수 루프의 각 구성요소는, 개별 작동되고 루프간의 냉각수의 혼합이 없을때, 재냉각기 루프가 메인 냉각수 루프보다 더 낮은 냉각수 온도를 유지하도록 크기가 결정되고 설계된다. 예를 들어, 라디에이터(54)와 (64) 설계를 통하여 상호 크기와 위치, 이를 통한 공기 흐름의 방향, 공기흐름을 제어하는 개폐기의 사용 및, 기타 등을 완성시킬 수 있다.
이에 더하여, 밸브가 설치된 한쌍의 연결관이 메인과 재냉각기 냉각수 루프사이의 냉각수를 선택적으로 혼합토록 마련된다. 연결 밸브(70)를 포함한 연결관(71)은 재냉각용 펌프(66)의 일측으로 고압인 재냉각기 냉각수 루프와 메인 펌프(58)의 일측으로 저압인 메인 냉각수 루프를 상호 연결한다. 상기 연결 밸브(70)가 개방될 때, 재냉각기용 펌프(66)의 출구측의 재냉각기 냉각수의 일부는 밸브(70)를 통하여 메인 냉각수 루프로 유입되어 메인 냉각수 루프의 뜨거운 냉각수와 혼합되고, 따라서 열이 흡수됨으로 인하여 메인 냉각수 루프에서의 냉각수 온도는 낮아진다.
이와 마찬가지로, 연결 밸브(72)를 포함한 연결관(73)은, 메인 펌프(58)의 일측으로 고압인 메인 냉각수 루프와 재냉각기용 펌프(66)의 일측으로 저압인 재냉각기 냉각수 루프를 상호 연결한다. 상기 연결 밸브(72)가 개방될 때, 메인 펌프(58) 출구측의 뜨거운 냉각수 루프에서의 차가운 냉각수와 혼합되고, 따라서 열이 방출됨으로 인하여 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수 온도는 상승된다.
따라서, 연결 밸브(70)와 (72)가 개방되어 양 루프로부터 냉각수가 혼합되면, 열은 뜨거워진 메인 냉각수 루프에서 차가운 재냉각기 냉각수 루프로 전달되어 그 사이에서의 냉각수 온도 차이는 감소되는 것이다. 상기 연결밸브(70)와 (72)가 개방되면 될수록, 메인과 재냉각기 냉가수 루프간에는 더 많은 냉각수가 혼합되고, 루프사이에 냉각수의 온도차이는 더 적게된다. 이에 따라서, 밸브(70)와 (72)를 개방함으로서 재냉각기 냉각수 루프에서 메인 냉각수 루프로 추가적인 냉각 용량을 효과적으로 전달시키게 된다.
연결밸브 (70)와 (72)의 개폐작동은, 밸브 제어기 (78)과 (79)에 의해서 각각 제어 되고; 상기 밸브 제어기(78)과 (79)는 제어용 컴퓨터(60)의 지시로 작동된다. 상기 컴퓨터(60)는 엔진 및 그 주위의 파라미터 센서로부터 동시에, 또는 이들 각각으로 부터 신호를 받는 일반적인 디지탈 또는 아날로그 컴퓨터이다.
제어방법을 도시한 간단한 실시예는, 제2도에서 도시한 바와 같이, 메인 냉각수 루프상에 메인 펌프(58)와 엔진(52)사이에 위치되는 냉각수 온도센서(55)를 사용하는 것이다. 메인 냉각수 루프에서 냉각수 온도가 상승하는 것은 엔진(52)을 위해 추가적인 냉각수 용략이 필요하다는 것을 지시하므로, 제어용 컴퓨터(60)는 사전에 결정된 밸브 작동 메인 냉각수 온도 이하에서는 연결 밸브(70)와 (72)를 폐쇄시키고, 그 온도 이상에서는 상기 밸브들을 개방시킨다. 연결 밸브(70)와 (72)는 일방향 개방밸브 또는 다단식 개방밸브이다.
다른 경우는, 종래 기술에서 알려진 바와 같이, 밸브의 개방량이 조절되는 것인데, 예를 들어, 한 방법은 펄스(Pulse)폭 제어에 의한 것이고, 다른 방법은 위치제어에 의한 것이다. 여기에서 나타나는 센서(55)의 위치는 임의의 위치이고 상기 센서는 메인 냉각수 루프상에 어디에나 위치될 수 있다.
또 다른 제어 방법은, 주위 공기 온도센서(57)에 의한 것으로서, 주위 공기 온도를 감지하는 것인데, 상기 센서는 대개 엔진(52)에 근접하여 위치되고, 컴퓨터(60)에 주위 공기 온도에 대한 신호를 제공한다. 이와 같은 제어방법은, 제 4도에서의 그래프로서 설명될 수 있다. 수평축은, 적당한 주위 공기 온도가 21℃임을 나타낼 때, -40℃에서 46℃ 사이의 예상 영역에서 엔진이 작동되는 환경의 주위 공기 온도를 나타낸다. 수직축은 냉각수 온도를 나타내고 99℃까지 38℃이하의 어느 지점의 영역을 포함한다. 곡선(120)은 재냉각기 냉각수 루프에서의 바람직한 냉각수 온도를 나타내고, 곡선(130)은 메인 냉각수 루프에서의 바람직한 냉각수 온도를 나타낸다.
상기와 같은 실시예에 있어서, 메인 냉각수 루프의 구성요소는, 77℃의 온도에서 또는, 21℃의 주위 공기 온도이하에서 메인 냉각수 온도를 유지토록 설계된다. 재냉각기 루프의 냉각수 온도는 주위 공기의 같은 영역이상인 38℃에서 60℃까지 상승된다. 이와 같은 온도 영역에서 냉각수의 온도를 유지하기 위하여 컴퓨터(60)는, 팬(77)과 다수의 개폐기의 속도 및, 도시되지 않았지만 종래 기술에서는 알려진, 라디에이터(54)과(64)를 통하는 공기 흐름을 제어하기 위한 냉각수 온도 센서의 입,출력이 필요하다. 센서(57)에 의해서 표시되는 엔진(52) 근처의 주위 공기 온도가 21℃ 이상으로 상승되면, 연결 밸브(70)와 (72)는 재냉각기 냉각수 루프에서부터 추가적인 냉각수 용량을 메인 냉각수 루프에 전달토록 개방된다.
주위 공기 온도가 상승됨에 따라, 상기 밸브는 그 온도 상승량 만큼 개방된다. 연결 밸브(70)와 (72)가 더 개방될수록 더 많은 냉각수가 냉각수 루프에서 혼합되고, 루프에서의 냉각수 용량이 재냉각기 냉각수 루프에서부터 메인 냉각수 루프로 이동될 것이다. 주위 공기 온도가 최대 예상치인 46℃에 도달하면, 연결 밸브(70)와 (72)는 최대폭으로 확장 개방된다. 이와 같은 주위 공기 온도에서 메인과 재냉각기 루프간의 냉각수 혼합량은 상당하며; 상기 루프에서 냉각수 온도는 실제 99℃가 바람직하다. 메인 루프의 냉각수 용량은 각 구성요소의 설계치와 최대화되어 일치된다.
본 발명의 실시예는 제3도에서 도시된다. 이와 같은 실시예는, 재냉각기 냉각수 루프에서의 재냉각기용 냉각수관(90)에서부터 메인 냉각수 루프의 메인 냉각수관(83)까지 연결된 연결관(97)에 하나의 연결밸브(102)와 밸브 제어기(108)을 사용하는 냉각장치(80)을 포함한다. 한정된 오리피스에 의해 재냉각기 냉각수 루프에는 높은 압력이 가해지고, 상기 오리피스(96)는 연결밸브(102)와 밸브 제어기(108)을 사용하는 냉각장치(80)를 포함한다. 한정된 오리피스에 의해 재냉각기 냉각수 루프에는 높은 압력이 가해지고, 상기 오리피스(96)는 연결밸브(102)가 개방될 때 재냉각기 냉각수 루프에서 메인 냉각수 루프로 냉각수의 흐름을 전환시킨다. 메인 냉각수 루프에서 재냉각기 냉각수 루프까지의 상쇄된 유량은 상기 두개의 루프에서 동시에 사용되는 하나의 냉각수 탱크(100)를 통하여 보충된다.
보다 상세하게 설명하면, 제 3도에서, 메인 냉각수 루프는 메인 냉각수관(83)과, 메인 펌프(88)와 엔진(82)을 통과하는 냉각수와, 엔진 라디에이터(84)와, 임의의 오일 냉각기(86) 및, 임의의 냉각수 온도 센서(104)를 포함하고, 상기 센서는 메인 펌프(88)의 입구에 도시되어 있지만, 메인 냉각수 루프 어느곳에 위치되어도 무방하다. 재냉각기 냉각수 루프는 재냉각기용 냉각수관(90)과, 재냉각기용 펌프(98)와, 임의의 냉각수 온도 센서(112)와, 재냉각기(92)와 재냉각기용 라디에이터(94)와, 한정된 오리피스(96) 및, 임의의 냉각수 온도 센서(110),(112)를 포함한다.
연결관(97)은, 오일 냉각기(86)와 메인 펌프(88)사이에서 연결밸브(102)를 통하는 오리피스(96) 전방으로 상승되는 압력을 받는 재냉각기용 냉각수관(90)의 한 지점에서부터 메인 냉각수관(83)에서 더 낮은 압력을 받는 한 지점까지 연결된다. 밸브(102)가 개방되면, 재냉각기 냉각수 루프에서부터 일정량의 냉각수가 연결관(97)을 통하여 메인 냉각수 루프까지 흐른다.
하나의 냉각수 탱크(100)는 각각의 펌프 입구에 인접한 메인 냉각수관(83)과 재냉각기용 냉각수관(90)에 연결되고; 메인 냉각수 루프에서부터 재냉각기 냉각수 루프까지의 조성유량은 상기 탱크를 통하여 발생되며, 따라서 밸브(102)가 개방되면, 메인과 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수는 혼합되고; 열은 더 높고 온도의 메인 냉각수 루프에서 더 낮은 온도의 재냉각기 냉각수 루프로 전달된다. 따라서 밸브(102)가 개방되면, 재냉각기 냉각수 루프에서부터 메인 냉각수 루프로 추가적인 냉각수 용량이 전달된다.
연결 밸브(102)는 제어용 컴퓨터(106)에 응답하는 밸브 제어기 또는 작동기(108)에 의해서 제어된다. 제어용 컴퓨터(106)는, 제 2도 장치에서 도시한 바와 같이, 냉각수 온도 센서(104)로서 응답되는데, 상기 센서는 상기 메인 냉각수 루프에서의 냉각수 온도가 사전에 결정된 메인 밸브 작동온도에 도달되면 연결 밸브(102)를 개방토록 메인 펌프(88) 입구 근처에 메인 냉각수 루프상에 위치된다.
본 발명의 냉각장치 재냉각기 냉각수 루프의 냉각수 온도를 매우 낮은 주위 공기 온도하에서 유지함으로, 상기 냉각장치는 재냉각기가 얼게되는 가능성을 배제토록 설계된다. 따라서, 추가적으로 냉각수 온도 센서(112)가 재냉각기용 펌프(98)와 재냉각기(92)사이의 재냉각기 냉각수 루프상에 위치된다. 표시된 재냉각기용 냉각수의 온도가 사전에 결정된 밸브 작동 재냉각기 냉각수 온도이하로 떨어지면, 컴퓨터(106)는 연결밸브(102)를 개방토록 센서(112)로 부터 지시되는 냉각수 온도 신호에 따라 작동된다. 연결밸브(102)가 개방되면 메인과 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수는 혼합되어 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수 온도는 상승되고, 이로 인하여 재냉각기(92)에서 상기와 같은 결빙 현상은 방지된다.
또한, 다수의 연결관과 밸브를 구비한 분리된 메인과 재냉각기 냉각수 루프에 의한 제어 용량은 라디에이터에 적당하게 조정된 제어를 제공토록 팬과 개폐기를 함께 제어하여 사용한다. 상기 팬 또는 여러개의 팬은, 여러개의 팬의 작동과 팬 속도를 특징적으로 선택하는 제한성과 단계적 밸브작동 또는 각 개폐기의 개방 및 폐쇄작동등과 같은 단계로 제어될 수 있다. 이와 같은 경우에 있어서, 연속적으로 조정될 수 있는 연결밸브 장치는 공기 흐름의 제어 단계사이세서의 여유있는 제어 용량을 제공한다.
메인과 재냉각기 냉각수 루프간의 연결 냉각수 유량의 비율을 판단함으로서의 냉각장치에서의 추가적인 제어 용량이 제공될 수 있고, 이는 특정부분과 다른 목적으로도 유용하다. 냉각수 온도 센서(110)는 재냉각기용 펌프(98) 전방으로 오리피스(96)와 냉각수 탱크(100)와 연결된 재냉각기용 냉각수관(90)의 연결 지점 사이에 재냉각기 냉각수 루프상에 구비된다.
냉각수 온도 센서(110)는 연결 냉각수 유량이 유입되는 지점의 상류지점에 위치되고 온도 센서(112)는 연결 냉각수 유량이 유입되는 지점에서 하류 지점에 위치됨으로써, 이러한 센서들에 의해 나타나는 냉각수 온도에서의 차이는 연결 냉각수 유량흐름의 비율과 관계되는 연결 유량에 의한 냉각수 온도의 변화를 나타낸다. 컴퓨터(106)는 센서(110)과 (112)으로부터 또는, 이들사이의 차이로부터 구해지는 냉각수 온도 신호들의 함수로서 평가된 연결 유량흐름의 비율값을 집합한 테이블로서 프로그램화 될 수 있다.

Claims (4)

  1. 엔진을 통과하는 냉각수와, 엔진 입구의 공기 밀도를 상승시키기 위한 터보차아저 및, 터보차아저와 냉각장치로부터 상기 엔진 입구 공기를 냉각시키기 위한 재냉각기(92)를 갖는 내연기관(82)에 있어서,
    메인 펌프(88)와, 메인 라디에이터(84)와 상기 메인 펌프와 연결되는 메인 냉각수관 및, 엔진과 냉각수 용액을 일방향으로 순환토록 하는 메인 라디에이터를 통과하는 냉각수를 포함하는 메인 냉각수 루프;
    재냉각기용 펌프(98)와, 재냉각기용 라디에이터(94)와 상기 재냉각기용 펌프와 연결되는 재냉각기용 냉각수관과, 재냉각기와 냉각수 용액을 일방향으로 순환토록 하는 재냉각기용 라디에이터와, 재냉각기용 라디에이터의 후방과 재냉각기용 펌프의 입구 전방으로 재냉각기 냉각수 루프상의 한정된 오리피스(96) 및, 메인과 재냉각기 냉각수 루프의 냉각수 유량흐름이 분리 유지될 때, 메인 냉각수 루프의 구성용소에 의한 냉각수 온도보다 더 낮은 냉각수 온도가 제공되는 재냉각기 냉각수 루프의 구성요소를 포함하는 재냉각기 냉각수 루프;
    상기 한정된 오리피스의 상류측으로 재냉각기 루프에서부터 메인 냉각수 루프상의 메인 펌프 입구까지 연결되는 첫번째 연결관(97);
    상기 메인과 재냉각기용 펌프의 양측 입구에 연결되는 냉각수용 탱크(100)를 포함하는 두번째 연결관;
    상기 첫번째 연결관의 밸브(102)와, 메인과 재냉각기 냉각수 루프에서의 냉각수 유량을 유지토록 상기 밸브를 통하는 냉각수 유량의 흐름을 제한하는 첫번째 조건과, 메인과 재냉각기 냉각수 루프간의 냉각수 유량의 혼합을 가능토록 상기 밸브에서의 냉각수 유량의 흐름을 허용하는 두번째 조건을 갖는 밸브를 포함하는 밸브장치; 및,
    상기 첫번째와 두번째 조건사이에서 상기 밸브 장치를 작동시키기 위해 엔진작동에 따른 파라미터에 응답하는 제어기(106)과(108)을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보차아저형 엔진의 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 냉각수의 온도가 밸브작동 메인 냉각수 온도이하인 첫번째 조건과 밸브작동 메인 냉각수 온도이상인 두번째 조건에 도달되면 상기 연결밸브를 작동토록 첫번째 연결관에서 메인 펌프 하류측 입구의 메인 냉각수 루프상에 위치된 냉각수 온도 센서(104)에 응답하는 것을 특징으로 하는 터보차아저형 엔진의 냉각장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 연결 냉각수 유량이 유입되는 지점에서부터 상류측으로 메인과 재냉각기 루프중 하나의 루프상에 위치되는 첫번째 냉각수 온도 센서(110)와 측정되는 연결 냉각수 유량의 신호를 발생토록 연결 냉각수 유량이 유입되는 한 지점에서 하류측으로 메인과 재냉각기 냉각수 루프중 하나의 루프상에 위치되는 두번째 냉각수 온도 센서에 응답하는 것을 특징으로 하는 터보차아저형 엔진의 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인과 재냉각기 루프중 하나의 루프는, 재냉각기 루프임을 특징으로 하는 터보차아저형의 엔진의 냉각장치.
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