KR101419104B1

KR101419104B1 - 냉각수 회로

Info

Publication number: KR101419104B1
Application number: KR1020117021694A
Authority: KR
Inventors: 슈테펜 트리베; 디터 라흐너; 슈테판 란크; 슈테판 아담; 마르쿠스 슈퇴르머
Original assignee: 아우디 아게
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2014-07-11
Also published as: CN102414415A; JP2012526225A; KR20120024535A; US8757110B2; EP2427638A1; WO2010127826A1; JP5323255B2; DE102009020187B4; DE102009020187A1; CN102414415B; US20120048217A1

Abstract

주 냉각 회로(1)와 난방 회로(2)를 갖는 내연 엔진(11)의 냉각수 회로, 특히 다수의 부분 회로들(1, 2, 3)을 구비한 냉각수 회로로서, 회전 액추에이터(4)에 배치된 냉각수 급송 펌프(5)를 구비하되, 회전 액추에이터(4)는 그를 통해 냉각수가 흐를 수 있는 다수의 연결구들(8a, 8b, 9a, 9b, 10a)을 구비한 로터리 슬라이드 하우징(20) 및 흐름 경로를 형성하는 적어도 하나의 로터리 슬라이드 관류 개구부(8, 9, 10)를 각각 구비하고 로터리 슬라이드 하우징(20)에 회전 가능하게 장착된 제1 로터리 슬라이드(6)와 적어도 하나의 제2 로터리 슬라이드(7)를 포함하고, 연결구들(8a, 8b, 9a, 9b, 10a)은 각각의 로터리 슬라이드(6, 7)의 회전 이동에 의해 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 10)과 적어도 부분적으로 겹치는 상태로 될 수 있으며, 내연 엔진(11)으로부터 주 냉각기(12)를 경유하여 제1 로터리 슬라이드의 주 냉각기 연결구(8b)에 이르는 주 냉각 회로(1)의 제1 브랜치(1a)는 제1 로터리 슬라이드(6)에 의해 절환될 수 있고, 냉각수 급송 펌프(5)의 출구(21)로부터 내연 엔진(11)에 이르는 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)는 제2 로터리 슬라이드(7)에 의해 절환될 수 있는 냉각수 회로를 개시한다.

Description

냉각수 회로{COOLANT CIRCUIT}

본 발명은 다수의 부분 회로들을 구비한 자동차용 내연 엔진의 냉각수 회로로서, 그 냉각수 회로를 작동하기 위한 장치, 특히 개개의 부분 회로들에서의 냉각수 흐름을 제어하기 위한 장치를 구비하는 그러한 냉각수 회로에 관한 것이다.

그러한 타입의 냉각수 회로들은 바람직하게는 내연 엔진의 열 관리(thermal management)에 사용되는데, 내연 엔진의 최적의 작동 온도가 신속하게 설정되도록 냉각수 회로를 작동하기 위한 장치에 의해 냉각수 회로의 부분 회로들 사이에 냉각수 흐름을 분배하게 된다.

DE 602 09 019 T2는 내연 엔진의 냉각 회로용 제어 밸브를 개시하고 있는데, 냉각 회로를 통해 냉각수가 흐르고, 냉각 회로는 엔진의 냉각기를 구비한 제1 브랜치, 냉각기의 분기 라인을 형성하는 제2 브랜치, 및 승객실의 난방을 위한 적어도 하나의 열기 발생기를 각각 구비한 하나 이상의 제3 브랜치를 구비한다. 제어 밸브는 유체 입구, 제2 브랜치와 연결된 제1 출구, 제1 브랜치와 연결된 제2 출구, 및 제3 브랜치와 연결된 적어도 하나의 제3 출구를 구비한 몸체로서 형성되되, 그 몸체의 내부에 회전 가능하게 배치된 조정 기구가 출구들을 선택적으로 제어하는 역할을 한다. 조정 기구가 주어진 방향으로 회전함으로써, 정해진 시퀀스의 위치들을 통과할 수 있다. 이때, 제1 위치에서는 분기 라인과 연결된 제1 출구가 개방되고, 제2 위치에서는 제1 출구에 추가하여 제1 브랜치와 연결된 제2 출구가 개방되며, 제3 위치에서는 제2 출구만이 개방되고, 제4 위치에서는 제2 출구 및 제3 브랜치와 연결된 제3 출구가 개방되며, 제5 위치에서는 모든 출구들이 개방되고, 제6 위치에서는 제1 출구 및 제3 출구가 개방되며, 제7 위치에서는 제1 출구 또는 제3 출구가 개방된다. 또한, 조정 기구는 어느 출구도 개방되지 않는 위치를 취할 수도 있다.

그러나, 그러한 제어 밸브는 가능한 위치들의 시퀀스가 고정적으로 미리 정해져 있다고 하는 단점을 갖는다. 즉, 개별 회로들에서의 냉각수 요건이 바뀔 경우, 빈번한 위치 변경이 필요하고, 그것은 또한 조정 기구의 빈번한 회전을 초래한다. 제어 밸브가 단지 하나의 조정 기구만으로 많은 기능들을 구현함으로 인해, 다수의 부품들을 갖는 제어 밸브의 복잡한 구조가 필요하고, 그것은 마모성 및 밀봉성에 있어 어려움을 가져온다.

DE 103 06 094 A1은 냉각수 펌프, 냉각수를 엔진을 통해 인도하기 위한 엔진 회로, 냉각수를 냉각기를 통해 인도하기 위한 냉각기 회로, 냉각수를 냉각기 회로를 통해 흐르게 함이 없이 엔진 회로로 복귀시키기 위한 바이패스 회로, 및 냉각수를 난방기 코어를 통해 인도하기 위한 난방기 회로를 구비하는 차량용 내연 엔진 냉각 시스템을 개시하고 있다. 냉각수를 절환하기 위해, 하나의 입구 연결구와 다수의 출구 연결구들을 구비한 밸브체를 갖는 회전 밸브가 기술되어 있는데, 출구 연결구들은 냉각수를 냉각기 회로로 인도하기 위한 냉각기 연결구, 냉각수를 바이패스 회로로 인도하기 위한 바이패스 연결구, 및 냉각수를 난방기 회로로 인도하기 위한 난방기 연결구를 포함한다. 또한, 밸브체는 다수의 유체 통로들을 구비한 회전 가능하게 장착된 흐름 분기기를 포함하는데, 다수의 유체 통로들은 흐름 분기기의 회전 위치에 의존하여 입구 연결구와 출구 연결구들 사이에 미리 설정된 흐름 경로들을 제공한다. 여기서, 미리 설정된 흐름 경로들은 냉각기 연결구와 난방기 연결구에 냉각수를 분배하는 동시에 바이패스 연결구를 차단하기 위한 제1 작동 방식, 바이패스 연결구에 냉각수를 분배하는 동시에 냉각기 연결구와 난방기 연결구로부터의 냉각수를 차단하기 위한 제2 작동 방식, 난방기 연결구에 냉각수를 분배하는 동시에 냉각기 연결구와 바이패스 연결구로부터의 냉각수를 차단하기 위한 제3 작동 방식, 및 냉각기 연결구와 바이패스 연결구에 냉각수를 분배하는 동시에 난방기 연결구로부터의 냉각수를 차단하기 위한 제4 작동 방식을 포함한다.

그러한 내연 엔진 냉각 시스템은 회전 밸브의 구조에 기인하여 절환 가능한 회로들이 제한된다고 하는 단점을 갖는다. 구체적으로, 추가의 회로들을 포함하는 것은 불가피하게 회로들의 제어 작동이 열악해지는 결과를 가져온다. 그로 인해, 냉각수 온도가 더 이상 충분한 정확도와 속도로 원하는 값으로 설정될 수 없고, 그 결과 내연 엔진의 작동 온도에 잘 도달하지 못하게 된다.

따라서 본 발명의 과제는 간단한 구조로 냉각수 회로의 다수의 부분 회로들을 충분히 제어할 수 있게 하는 냉각수 회로를 제공하는 것이다.

그러한 과제는 청구항 1의 특징들에 의해 해결된다.

주 냉각 회로와 난방 회로를 갖는 내연 엔진의 냉각수 회로, 특히 다수의 부분 회로들을 구비한 냉각수 회로는 회전 액추에이터에 배치된 냉각수 급송 펌프를 구비하는데, 회전 액추에이터는 그를 통해 냉각수가 흐를 수 있는 다수의 연결구들을 구비한 로터리 슬라이드 하우징 및 흐름 경로를 형성하는 적어도 하나의 로터리 슬라이드 관류 개구부를 각각 구비하고 로터리 슬라이드 하우징에 회전 가능하게 장착된 제1 로터리 슬라이드와 적어도 하나의 제2 로터리 슬라이드를 포함하고, 연결구들은 각각의 로터리 슬라이드의 회전 이동에 의해 로터리 슬라이드 관류 개구부들과 적어도 부분적으로 겹치는 상태로 될 수 있으며, 내연 엔진으로부터 주 냉각기를 경유하여 제1 로터리 슬라이드의 주 냉각기 연결구에 이르는 주 냉각 회로의 제1 브랜치는 제1 로터리 슬라이드에 의해 절환될 수 있고, 냉각수 급송 펌프의 출구로부터 내연 엔진에 이르는 주 냉각 회로의 제2 브랜치는 제2 로터리 슬라이드에 의해 절환될 수 있다.

주 냉각 회로의 2개의 브랜치가 상이한 로터리 슬라이드들에 의해 절환됨으로써, 냉각수 회로의 다수의 부분 회로들을 제어하는 것이 가능하게 된다. 그를 위해, 개개의 부분 회로들의 유입 라인들이 냉각수 급송 펌프의 흡입구와 유동 기술적으로 연결되어 있는 제1 로터리 슬라이드에 접속된다. 제1 로터리 슬라이드가 로터리 슬라이드 하우징에 대해 회전함으로써, 제1 로터리 슬라이드의 로터리 슬라이드 관류 개구부들이 로터리 슬라이드 하우징의 대응하는 연결구들과 무단 가변적으로 겹쳐지는 상태로 될 수 있고, 그에 따라 가변적인 관류 유량들을 갖는 여러 흐름 경로들이 절환되게 된다. 냉각수 급송 펌프로부터의 냉각수의 환류를 제어하는 것은 주 냉각 회로의 제2 브랜치에서 제2 로터리 슬라이드에 의해 구현된다. 그럼으로써, 제1 로터리 슬라이드의 현재의 위치와는 상관이 없이, 냉각수 급송 펌프로부터 내연 엔진으로의 냉각수 흐름이 무단 가변적으로 개폐될 수 있다. 이때, 제2 로터리 슬라이드는 로터리 슬라이드 하우징의 2개의 대향된 연결구들과 대응하는 로터리 슬라이드 관류 개구부로서의 관통 구멍을 구비한 회전체로서 매우 간단하게 형성될 수 있다. 회전 액추에이터의 그와 같이 매우 간단한 구성에 의해, 상대적으로 많은 부분 회로들을 저렴하고도 정확하게 제어할 수 있게 된다.

바람직한 구성에 있어서, 난방 회로는 제2 로터리 슬라이드의 상류에서 주 냉각 회로의 제2 브랜치로부터 분기하여 냉각수를 난방 열교환기를 거쳐 내연 엔진으로 인도한다. 난방 회로가 제2 로터리 슬라이드의 앞에서 분기함으로써, 제2 로터리 슬라이드의 위치와는 상관이 없이 항상 냉각수 급송 펌프로부터 가열된 냉각수가 난방 회로에 인가되고, 그것은 난방 열교환기를 통해 자동차의 승객실을 신속하게 난방하는데 기여한다.

바람직한 구성에 있어서, 내연 엔진의 상류에서 주 냉각 회로의 제1 브랜치로부터 제1 로터리 슬라이드의 바이패스 연결구로의 바이패스가 분기하되, 제1 로터리 슬라이드가 그 바이패스를 절환한다. 그러한 바이패스에 의해, 내연 엔진으로부터의 가열된 냉각수가 주 냉각기에 의해 냉각됨이 없이 제1 로터리 슬라이드의 바이패스 연결구로 흐르게 된다. 따라서 바이패스로부터의 고온을 갖는 냉각수와 주 냉각 회로의 제1 브랜치의 주 냉각기로부터의 저온을 갖는 냉각수가 제1 로터리 슬라이드에 제공되고, 그 냉각수들은 제1 로터리 슬라이드의 회전에 의해 임의의 혼합비로 혼합될 수 있다.

바람직한 구성에 있어서, 오일 냉각기 회로가 냉각수를 내연 엔진으로부터 오일 냉각기를 경유하여 제1 로터리 슬라이드의 오일 냉각기 연결구로 인도하되, 제1 로터리 슬라이드가 오일 냉각기 회로를 절환한다. 오일 냉각기 회로에 의해, 내연 엔진으로부터의 가열된 냉각수가 오일 냉각기로 흐르고, 거기에서 내연 엔진의 윤활유와 열교환을 수행한다. 냉각수는 오일 냉각기로부터 제1 로터리 슬라이드의 오일 냉각기 연결구로 흐르고, 거기에서 나머지 부분 회로들로부터의 냉각수 흐름과 혼합될 수 있다.

바람직한 구성에 있어서, 내연 엔진의 시동 후에 및/또는 냉각수 온도의 제1 임계치 미만에서 제2 로터리 슬라이드가 주 냉각 회로의 제2 브랜치를 폐쇄한다. 내연 엔진의 시동 후의 경우에 흔히 그러하듯이 냉각수가 제1 임계치 미만의 상대적으로 낮은 온도를 갖는 경우, 주 냉각 회로의 제2 브랜치가 제2 로터리 슬라이드에 의해 폐쇄되고, 그럼으로써 냉각수가 냉각수 급송 펌프로부터 도로 내연 엔진으로 흐를 수 없게 된다. 난방 회로까지도 폐쇄되면, 냉각수가 내연 엔진에서 매우 급속하게 가열되는데, 그것은 냉각수 회로에서 순환이 일어나지 않기 때문이다. 그러한 단계에서, 제1 로터리 슬라이드는 오일 냉각기 연결구와 주 냉각기 연결구를 폐쇄하는 반면에 바이패스 연결구를 개방하는 것이 바람직하다. 즉, 그러한 단계 동안에는 냉각수 회로에 있는 모든 냉각기들을 통해 냉각수가 흐르지 않게 된다.

바람직한 구성에 있어서, 냉각수 온도의 제1 임계치와 냉각수 온도의 제2 임계치 사이에서 제1 로터리 슬라이드가 바이패스를 개방하고, 제2 로터리 슬라이드가 주 냉각 회로의 제2 브랜치를 단속적으로 개폐한다. 냉각수 온도가 아직 제2 임계치 미만이기는 하지만 제1 임계치를 넘어 상승하면, 그 즉시 제2 로터리 슬라이드가 단속적으로 냉각수를 통과시켜 인도하도록 회전한다. 그럼으로써, 내연 엔진 내에서 냉각수의 순환이 약한 상대적으로 작은 냉각수 흐름이 일어나게 되고, 그것은 여전히 급속한 냉각수의 가열 속도에서도 내연 엔진의 개별 부품들에 균등하게 온도가 분포되게 하는 결과를 가져온다. 그러한 단계에서도, 제1 로터리 슬라이드는 오일 냉각기 연결구와 주 냉각기 연결구를 폐쇄하는 반면에 바이패스 연결구를 개방하는 것이 바람직하다.

바람직한 구성에 있어서, 냉각수 온도의 제2 임계치와 냉각수 온도의 제3 임계치 사이에서 제1 로터리 슬라이드가 바이패스 및 오일 냉각기 회로를 개방하고, 제2 로터리 슬라이드가 주 냉각 회로의 제2 브랜치를 개방한다. 냉각수 온도가 아직 제3 임계치 미만이기는 하지만 제2 임계치를 넘어 상승하면, 그 즉시 제2 로터리 슬라이드가 지속적으로 개방된다. 그러한 단계에서, 제1 로터리 슬라이드는 바이패스 연결구에 추가하여 오일 냉각기 연결구를 개방하지만, 바람직하게는 주 냉각기 연결구를 여전히 폐쇄한 채로 유지한다. 그럼으로써, 내연 엔진으로부터의 가열된 냉각수가 오일 냉각기에서 그 열량의 일부를 윤활유에 넘길 수 있고, 그에 의해 냉각수가 더 신속하게 냉각되게 된다.

바람직한 구성에 있어서, 냉각수 온도의 제3 임계치와 냉각수 온도의 한계치 사이에서 제1 로터리 슬라이드가 오일 냉각기 회로를 개방하고, 냉각수 온도의 설정치에 도달할 때까지 주 냉각 회로의 제1 브랜치와 바이패스를 단속적으로 개폐하며, 제2 로터리 슬라이드가 주 냉각 회로의 제2 브랜치를 개방한다. 냉각수 온도가 아직 한계치 미만이기는 하지만 제3 임계치를 넘어 상승하면, 그 즉시 냉각수가 대략 그 지정된 설정 온도에 도달하고 나서 곧이어 제1 로터리 슬라이드가 바이패스 연결구와 주 냉각기 연결구를 교대로 단속적으로 개폐한다. 그럼으로써, 설정 온도의 유지를 위해 상이한 온도 레벨을 갖는 2개의 냉각수 흐름 사이에서 원하는 혼합비가 얻어질 수 있게 된다.

바람직한 구성에 있어서, 내연 엔진의 하류에서 주 냉각 회로의 제1 브랜치의 냉각수 온도가 탐지된다. 내연 엔진의 냉각수 출구에서 주 냉각 회로의 제1 브랜치의 냉각수 온도를 탐지함으로써, 내연 엔진에 존재하는 냉각수 온도를 간단하게 추론할 수 있게 된다.

바람직한 구성에 있어서, 내연 엔진이 꺼진 후의 사후 냉각 단계에서 제1 로터리 슬라이드가 주 냉각 회로의 제1 브랜치를 개방하고 바이패스를 폐쇄하며, 제2 로터리 슬라이드가 주 냉각 회로의 제2 브랜치를 폐쇄한다. 내연 엔진이 꺼진 후의 사후 냉각 단계에서는 주행 바람의 결여로 인해 냉각기들에서 충분한 열 반출이 더 이상 일어나지 않기 때문에, 제2 로터리 슬라이드가 주 냉각 회로의 제2 브랜치를 폐쇄하는 반면, 제1 로터리 슬라이드는 주 냉각기 연결구를 개방하고, 바이패스 연결구 및 오일 냉각기 연결구를 폐쇄한다. 그럼으로써, 내연 엔진으로부터의 냉각수가 주 냉각기, 회전 액추에이터, 및 난방 열교환기를 경유하여 내연 엔진으로 도로 흐를 수 있게 된다. 냉각수가 주 냉각기를 통해서는 물론 난방 열교환기를 통해서도 흐름으로써, 냉각 면적이 증대되고, 그것은 열 반출을 개선하는데 기여한다.

바람직한 구성에 있어서, 사후 냉각 단계 동안에는 난방 회로에 배치된 난방 급송 펌프가 냉각수를 순환시킨다. 내연 엔진이 꺼진 후에는 벨트에 의해 구동되는 냉각수 급송 펌프로부터 급송 출력을 더 이상 인출할 수 없기 때문에, 사후 냉각 단계 동안의 순환은 난방 회로에 있는 전기로 구동되는 난방 급송 펌프에 의해 이뤄진다.

바람직한 구성에 있어서, 난방 회로에, 특히 난방 급송 펌프의 상류에 사후 냉각 단계에서 개방되는 차단 밸브가 배치된다. 그러한 차단 밸브에 의해, 자동차의 승객실을 위한 난방 출력이 요구되지 않을 경우에 난방 열교환기에의 냉각수의 유입이 차단될 수 있다.

바람직한 구성에 있어서, 제1 로터리 슬라이드는 냉각수 급송 펌프의 흡입구와 동축상으로 배치되고, 제2 로터리 슬라이드는 냉각수 급송 펌프의 흡입구와 축선 평행하게 배치된다. 제1 로터리 슬라이드의 회전축이 냉각수 급송 펌프의 흡입구의 회전축과 동축상으로 배치됨으로써, 냉각수 급송 펌프가 제1 로터리 슬라이드의 내부로부터 냉각수를 수월하게 흡인해낼 수 있게 된다. 제2 로터리 슬라이드의 회전축은 냉각수 급송 펌프의 흡입구의 회전축과 축선 평행하게 유동 기술적으로 냉각수 급송 펌프의 출구와 연결되어 배치되고, 그에 따라 냉각수 급송 펌프가 제1 로터리 슬라이드로부터 흡인된 냉각수를 제2 로터리 슬라이드에 급송할 수 있게 된다. 제2 로터리 슬라이드를 냉각수 급송 펌프의 반경 방향의 둘레 영역에 배치하는 것이 매우 바람직하다. 그러한 배치에 의해, 구조 공간 활용에 있어서의 이점이 주어진다.

바람직한 구성에 있어서, 제1 로터리 슬라이드는 액추에이터에 의해 구동될 수 있고, 제2 로터리 슬라이드는 적어도 하나의 각도 영역에서 제1 로터리 슬라이드와 연동하되, 제2 로터리 슬라이드가 제1 로터리 슬라이드에 의해 구동된다. 제1 로터리 슬라이드만이 액추에이터를 구비함으로써, 비용 및 구조 공간이 절감될 수 있게 된다. 제2 로터리 슬라이드의 구동은 제1 로터리 슬라이드와의 기어 연결에 의해 간접적으로 이뤄지는데, 제1 로터리 슬라이드와 제2 로터리 슬라이드는 일정 각도 영역에서만 서로 맞물린다.

바람직한 구성에 있어서, 상기 각도 영역은 제2 로터리 슬라이드가 제1 로터리 슬라이드와 연동하지 않을 경우에 제2 로터리 슬라이드가 맞닿는 스토퍼들에 의해 한정된다. 제1 로터리 슬라이드와 제2 로터리 슬라이드 사이의 연동이 더 이상 있지 않으면, 제2 로터리 슬라이드는 각도 영역의 바깥쪽 에지에서 스토퍼들 중의 하나에 맞닿는 한편, 제1 로터리 슬라이드는 각도 영역의 밖에서 계속 회전할 수 있다.

첨부 도면들을 참조로 한 이후의 바람직한 실시예들의 설명으로부터 본 발명의 또 다른 명세들, 특징들, 및 이점들이 명확히 드러날 것이다.

본 발명에 따르면, 간단한 구조로 냉각수 회로의 다수의 부분 회로들을 충분히 제어할 수 있게 하는 냉각수 회로가 제공된다.

도 1은 냉각수 회로의 작동을 위한 장치를 구비한 냉각수 회로의 개요도이다.
도 2는 회전 액추에이터의 단면도이다.
도 3은 회전 액추에이터의 단면도이다.
도 4는 연결구들을 로터리 슬라이드 관류 개구부들과 겹침으로써 설정 가능한 흐름 횡단면들을 나타낸 도면이다.

도 1에 따르면, 내연 엔진(11)용 냉각수 회로는 주 냉각 회로(1), 난방 회로(2), 오일 냉각기 회로(3), 및 개별 부분 회로들(1, 2, 3)에서의 냉각수 흐름을 제어하기 위한 회전 액추에이터(4)를 구비한다. 회전 액추에이터(4)는 회전 가능하게 장착되고 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 10)을 구비하는 제1 및 제2 로터리 슬라이드들(6, 7)을 갖는 로터리 슬라이드 하우징으로 구성된다. 로터리 슬라이드 하우징은 그 벽에 냉각수가 통과하여 흐를 수 있는 다수의 연결구들을 구비하는데, 그 연결구들은 로터리 슬라이드(6 및/또는 7)의 회전에 의해 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 및/또는 10)과 적어도 부분적으로 겹쳐지는 상태로 될 수 있고, 그에 따라 접속된 부분 회로들(1, 2, 3)에 대한 다양한 흐름 경로들을 형성할 수 있다. 회전 액추에이터(4)에는 제1 로터리 슬라이드(6)로부터 냉각수를 흡인하여 제2 로터리 슬라이드(7)로 급송하는 냉각수 급송 펌프(5)가 배치된다. 내연 엔진(11)은 크게 실린더 블록과 실린더 헤드로 구성되는데, 냉각수가 그들을 통해 흐름으로써 내연 엔진(11)의 실린더들에서의 연소 과정 시에 발생하는 열량이 부분적으로 냉각수에 전달되게 된다. 주 냉각 회로(1)의 제1 브랜치(1a)는 내연 엔진(11)으로부터 가열된 냉각수를, 그 냉각수를 냉각하는 주 냉각기(12)를 경유하여 로터리 슬라이드 하우징의 주 냉각기 연결구로 인도하는데, 주 냉각기 연결구는 제1 로터리 슬라이드(6)의 로터리 슬라이드 관류 개구부(8)와 유동 기술적으로 연결될 수 있다. 주 냉각기(12)의 상류에서 주 냉각 회로(1)의 제1 브랜치(1a)로부터 제1 로터리 슬라이드(6)의 바이패스 연결구로 바이패스(15)가 분기하는데, 바이패스 연결구는 제1 로터리 슬라이드(6)의 로터리 슬라이드 관류 개구부(8)와 유동 기술적으로 연결될 수 있다. 제1 로터리 슬라이드(6)의 회전 이동에 의해, 로터리 슬라이드 관류 개구부(8)가 바이패스 연결구 및/또는 주 냉각기 연결구와 적어도 부분적으로 겹치는 상태로 되어 내연 엔진(11)으로부터 냉각수 급송 펌프(5)로의 상기 2개의 흐름 경로들을 무단 가변적으로 개폐할 수 있다. 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)는 냉각수 급송 펌프(5)의 출구로부터 냉각수를 제2 로터리 슬라이드(7)를 경유하여 내연 엔진(11)으로 인도한다. 제2 로터리 슬라이드(7)는 로터리 슬라이드 관류 개구부(9)를 구비하는데, 그 로터리 슬라이드 관류 개구부(9)는 제2 로터리 슬라이드(7)의 회전에 의해 로터리 슬라이드 하우징에 있는 연결구들과 적어도 부분적으로 겹쳐지는 상태로 되어 냉각수 급송 펌프(5)로부터 내연 엔진(11)으로의 흐름 경로를 무단 가변적으로 개폐할 수 있다. 제2 로터리 슬라이드(7)의 상류에서 주 난방 회로(1)의 제2 브랜치(1b)로부터 난방 회로(2)가 분기하여 냉각수를 냉각수 급송 펌프(5)로부터 차단 밸브(17), 난방 급송 펌프(16), 및 난방 열교환기(13)를 거쳐 내연 엔진(11)으로 인도한다. 차단 밸브(17)는 난방 출력이 요구되지 않는 경우에 폐쇄되고, 난방 급송 펌프(16)는 냉각수 급송 펌프(5)의 급송 출력이 너무 낮은 경우에 냉각수를 냉각수 회로를 통해 순환시키기 위해 전기로 구동되는 것이 바람직하다. 또한, 오일 냉각기 회로(3)가 내연 엔진(11)으로부터 냉각수를 오일 냉각기를 경유하여 로터리 슬라이드 하우징의 오일 냉각기 연결구로 인도한다. 제1 로터리 슬라이드(6)는 또 다른 로터리 슬라이드 관류 개구부(10)를 구비하고, 그 로터리 슬라이드 관류 개구부(10)는 오일 냉각기 연결구와 적어도 부분적으로 겹쳐지는 상태로 되어 내연 엔진(11)으로부터 냉각수 급송 펌프(5)로의 흐름 경로를 무단 가변적으로 개폐할 수 있다. 여기서, 오일 냉각기(14)는 내연 엔진(11)의 윤활유의 온도를 조정하는 역할을 한다.

도 2에 따르면, 회전 액추에이터(4)는 내연 엔진(11)의 외벽에 배치되고, 제1 및 제2 로터리 슬라이드들(6, 7)이 회전 가능하게 장착된 로터리 슬라이드 하우징(20)을 포함하는데, 제1 및 제2 로터리 슬라이드들(6, 7)은 내부 체적 공간을 갖는 회전체로서 형성되는 것이 바람직하다. 로터리 슬라이드들(6, 7)의 벽들은 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 10)을 구비하고, 그 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 10)을 통해 냉각수가 로터리 슬라이드들(6, 7)에 인가될 수 있다. 제1 로터리 슬라이드(6)의 옆에는 바람직하게는 벨트에 의해 구동되는 냉각수 급송 펌프(5)가 배치되는데, 그 냉각수 급송 펌프(5)의 흡입구(18)는 제1 로터리 슬라이드(6)와 유동 기술적으로 연결되어 있고, 그 배출구(21)는 제2 로터리 슬라이드(7)와 유동 기술적으로 연결되어 있다. 제1 로터리 슬라이드(6)는 액추에이터(19)에 의해 회전축을 통해 직접 구동되는 반면, 제2 로터리 슬라이드(7)는 제1 로터리 슬라이드(6)에 의해 구동될 수 있다. 로터리 슬라이드 하우징(20)에는 냉각수가 통과하여 흐를 수 있는 다수의 연결구들(8a, 8b, 9a, 9b, 10a)이 마련된다. 제1 로터리 슬라이드(6) 및/또는 제2 로터리 슬라이드(7)의 회전 이동에 의해, 연결구들(8a, 8b, 9a, 9b, 및/또는 10a)이 대응하는 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 및/또는 10)과 적어도 부분적으로 겹치는 상태로 되어 다양한 흐름 경로들을 무단 가변적으로 개폐할 수 있다. 제1 로터리 슬라이드(6)의 로터리 슬라이드 관류 개구부(8)는 바이패스(15)로부터 냉각제가 인가될 수 있는 바이패스 연결구(8a) 및 주 냉각 회로의 제1 브랜치(1a)로부터 냉각수가 인가될 수 있는 주 냉각기 연결구(8b)와 대응한다. 제1 로터리 슬라이드(6)의 또 다른 로터리 슬라이드 관류 개구부(10)는 오일 냉각기 회로(3)로부터 냉각수가 인가될 수 있는 오일 냉각기 연결구(10a)와 대응한다. 제2 로터리 슬라이드(7)의 로터리 슬라이드 관류 개구부(9)는 2개의 대향된 연결구들(9a, 9b)과 대응하는데, 연결구들(9a, 9b)은 그 2개의 연결구들(9a, 9b)이 로터리 슬라이드 관류 개구부(9)와 항상 균등하게 겹쳐지도록 제2 로터리 슬라이드(7)의 둘레에 위치된다. 제2 로터리 슬라이드(7)는 냉각수 급송 펌프(5)의 출구로부터 내연 엔진(11)으로 인도되는 주 냉각 회로의 제2 브랜치(1b)를 절환하는데, 제2 로터리 슬라이드(7)의 상류에서 그 제2 브랜치(1b)로부터 난방 회로(2)가 분기한다.

도 3에 따르면, 회전 액추에이터(4)는 제1 로터리 슬라이드(6)와 제2 로터리 슬라이드(7)가 회전 가능하게 장착된 로터리 슬라이드 하우징(20)을 구비하는데, 제1 로터리 슬라이드(6)는 직접적으로 구동되고, 제2 로터리 슬라이드(7)는 일정 각도 영역에 걸쳐 기어(22)를 매개로 제1 로터리 슬라이드(6)와 연동하여 그 제1 로터리 슬라이드(6)에 의해 구동된다. 제2 로터리 슬라이드(7)는 로터리 슬라이드 관류 개구부(9)를 구비하고, 그 로터리 슬라이드 관류 개구부(9)는 제 로터리 슬라이드(7)의 회전 이동에 의해 제2 로터리 슬라이드(7)의 양측에 배치된 연결구들(9a, 9b)과 적어도 부분적으로 겹쳐지는 상태로 되어 흐름 경로를 무단 가변적으로 개폐할 수 있다. 이때, 냉각수는 내연 엔진으로부터 주 냉각 회로의 제1 브랜치(1a)를 경유하여 제1 로터리 슬라이드(6)를 통해 흐르고, 냉각수 급송 펌프로부터 제2 로터리 슬라이드(7)의 전방으로 급송된다. 연결구들(9a, 9b)에 대한 제2 로터리 슬라이드(7)의 위치에 따라, 냉각수가 제2 로터리 슬라이드(7)를 통과하여 주 냉각 회로의 제2 브랜치(1b)에서 내연 엔진으로 도로 흐를 수 있다.

도 4에 따르면, 제1 및 제2 로터리 슬라이드들(6, 7)에 반경 방향으로 분포된 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 10)이 배치된다. 제1 로터리 슬라이드 및/또는 제2 로터리 슬라이드의 회전 이동에 의해, 로터리 슬라이드 하우징에 고정적으로 배치된 연결구들(8a, 8b, 9a, 9b, 10a)이 대응하는 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 및/또는 10)과 적어도 부분적으로 겹쳐지는 상태로 된다. 이때, 유의하여야 할 점은 제2 로터리 슬라이드(7)의 회전에 의해 2개의 연결구들(9a, 9b)이 로터리 슬라이드 관류 개구부(9)와 균등하게 겹쳐지도록 그 연결구들(9a, 9b)이 제2 로터리 슬라이드(7)에 배치된다는 것이다. 제2 로터리 슬라이드는 바람직하게는 90°회전과 160°회전 사이에 위치하는 각도 영역(α)에 걸쳐 제1 로터리 슬라이드와 함께 이동할 수 있다. 제1 로터리 슬라이드는 0°에 있는 출발 위치로부터 각도 영역(α)을 넘어 약 260°에 있는 단부 위치까지 이동할 수 있는 한편, 제2 로터리 슬라이드는 제1 로터리 슬라이드가 각도 영역(α)을 통해 이동하지 않는 경우에는 각도 영역(α)의 바깥쪽 한계에 있는 좌측 또는 우측 스토퍼와 접촉하게 된다. 내연 엔진의 시동 후이자 냉각수 온도의 제1 임계치 미만에서는, 제1 로터리 슬라이드와 제2 로터리 슬라이드가 연동하는데, 제1 로터리 슬라이드는 바이패스 연결구(8a)로부터 냉각수를 통과시켜 이송하고, 제2 로터리 슬라이드는 각도 영역(α)의 우측 스토퍼에 접하며, 그 위치에서는 제2 로터리 슬라이드가 냉각수를 통과시켜 이송하지 않는다. 냉각수 온도의 제1 임계치를 넘은 후이지만 제2 임계치 미만에서는, 제2 로터리 슬라이드가 각도 영역(α)의 우측 스토퍼로부터 떨어져 제1 로터리 슬라이드와 함께 이동하여 냉각수를 바이패스 연결구(8a)로부터 제1 로터리 슬라이드를 거쳐 제2 로터리 슬라이드의 연결구들(9a, 9b)을 통해 인도한다. 냉각수 온도의 제2 임계치를 넘은 후이지만 제3 임계치 미만에서는, 제2 로터리 슬라이드가 각도 영역(α)의 좌측 스토퍼에 접하게 되고, 그럼으로써 제2 로터리 슬라이드의 연결구들(9a, 9b)이 완전히 개방된다. 이때, 제1 로터리 슬라이드에서는, 오일 냉각기 연결구(10a) 및 바이패스 연결구(8a)로부터 냉각수가 흘러들어온다. 냉각수 온도의 제3 임계치를 넘은 후이지만 한계치 미만에서는, 제1 로터리 슬라이드가 출발 위치 쪽으로 더 이동하는 반면, 제2 로터리 슬라이드는 여전히 각도 영역(α)의 좌측 스토퍼에 접해 있게 된다. 이때, 제1 로터리 슬라이드에서는 오일 냉각기 연결구(10a)로부터 냉각수가 계속해서 흘러들어오는데, 제1 로터리 슬라이드의 연속적인 이동에 의해 냉각수의 설정 온도에 도달할 때까지 바이패스 연결구(8a)로부터의 냉각수와 주 냉각기 연결구(8b)로부터의 냉각수의 정해진 혼합비가 설정될 수 있다. 내연 엔진이 꺼진 후의 사후 냉각 단계에서는, 제1 로터리 슬라이드가 제2로터리 슬라이드를 각도 영역(α)의 우측 스토퍼에 맞닿게 이동시키고, 그에 따라 냉각수가 더 이상 제2 로터리 슬라이드의 연결구들(9a, 9b)을 통해 흐를 수 없게 된다. 제1 로터리 슬라이드는 단부 위치 쪽으로 더 회전하고, 그럼으로써 단지 주 냉각기 연결구(8b)로부터의 냉각수만이 통과하여 흐르게 된다.

1: 주 냉각 회로 1a: 제1 브랜치(주 냉각 회로의)
1b: 제 브랜치(주 냉각 회로의) 2: 난방 회로
3: 오일 냉각기 회로 4: 회전 액추에이터
5: 냉각수 급송 펌프 6: 제1 로터리 슬라이드
7: 제2 로터리 슬라이드 8: 로터리 슬라이드 관류 개구부
8a: 바이패스 연결구 8b: 주 냉각기 연결구
9: 로터리 슬라이드 관류 개구부 9a: 제2 로터리 슬라이드의 연결구
9b: 제 로터리 슬라이드의 연결구 10: 로터리 슬라이드 관류 개구부
10a: 오일 냉각기 연결구 11: 내연 엔진
12: 주 냉각기 13: 난방 열교환기
14: 오일 냉각기 15: 바이패스
16: 난방 급송 펌프 17: 차단 밸브
18: 흡입구 19: 액추에이터
20: 로터리 슬라이드 하우징 21: 출구
22: 기어 α: 각도 영역

Claims

주 냉각 회로(1)와 난방 회로(2)를 갖는 다수의 부분 회로들(1, 2, 3)을 구비한 내연 엔진(11)의 냉각수 회로로서, 회전 액추에이터(4)에 배치된 냉각수 급송 펌프(5)를 구성하되, 회전 액추에이터(4)는 그를 통해 냉각수가 흐를 수 있는 다수의 연결구들(8a, 8b, 9a, 9b, 10a)을 구비한 로터리 슬라이드 하우징(20) 및 흐름 경로를 형성하는 적어도 하나의 로터리 슬라이드 관류 개구부(8, 9, 10)를 각각 구비하고 로터리 슬라이드 하우징(20)에 회전 가능하게 장착된 제1 로터리 슬라이드(6)와 적어도 하나의 제2 로터리 슬라이드(7)를 포함하고, 연결구들(8a, 8b, 9a, 9b, 10a)은 각각의 로터리 슬라이드(6, 7)의 회전 이동에 의해 로터리 슬라이드 관류 개구부들(8, 9, 10)과 적어도 부분적으로 겹치는 상태로 될 수 있는 냉각수 회로에 있어서,
내연 엔진(11)으로부터 주 냉각기(12)를 경유하여 제1 로터리 슬라이드의 주 냉각기 연결구(8b)에 이르는 주 냉각 회로(1)의 제1 브랜치(1a)는 제1 로터리 슬라이드(6)에 의해 절환될 수 있고, 냉각수 급송 펌프(5)의 출구(21)로부터 내연 엔진(11)에 이르는 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)는 제2 로터리 슬라이드(7)에 의해 절환될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항에 있어서, 난방 회로(2)는 제2 로터리 슬라이드(7)의 상류에서 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)로부터 분기하여 냉각수를 난방 열교환기(13)를 경유하여 내연 엔진(11)으로 인도하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항에 있어서, 내연 엔진(11)의 하류에서 주 냉각 회로(1)의 제1 브랜치(1a)로부터 제1 로터리 슬라이드(6)의 바이패스 연결구(8a)로 바이패스(15)가 분기하되, 제1 로터리 슬라이드(6)가 바이패스(15)를 절환하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항에 있어서, 내연 엔진(11)으로부터 오일 냉각기(14)를 경유하여 제1 로터리 슬라이드(6)의 오일 냉각기 연결구(10a)로 오일 냉각기 회로(3)가 이어지되, 제1 로터리 슬라이드(6)가 오일 냉각기 회로(3)를 절환하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 3 항에 있어서, 내연 엔진(11)으로부터 오일 냉각기(14)를 경유하여 제1 로터리 슬라이드(6)의 오일 냉각기 연결구(10a)로 오일 냉각기 회로(3)가 이어지되, 제1 로터리 슬라이드(6)가 오일 냉각기 회로(3)를 절환하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 5 항에 있어서, 내연 엔진(11)의 시동 후 및/또는 냉각수 온도의 제1 임계치 미만에서 제2 로터리 슬라이드(7)가 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 6 항에 있어서, 냉각수 온도의 제1 임계치와 냉각수 온도의 제2 임계치 사이에서 제1 로터리 슬라이드(6)가 바이패스(15)를 개방하고, 제2 로터리 슬라이드(7)가 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)를 단속적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제7항에 있어서, 냉각수 온도의 제2 임계치와 냉각수 온도의 제3 임계치 사이에서 제1 로터리 슬라이드(6)가 바이패스(15) 및 오일 냉각기 회로(3)를 개방하고, 제2 로터리 슬라이드(7)가 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)를 개방하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 8 항에 있어서, 냉각수 온도의 제3 임계치와 냉각수 온도의 한계치 사이에서 제1 로터리 슬라이드(6)가 오일 냉각기 회로(3)를 개방하고 냉각수 온도의 설정치에 도달할 때까지 주 냉각 회로(1)의 제1 브랜치(1a) 및 바이패스(15)를 단속적으로 개폐하며, 제2 로터리 슬라이드(7)가 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)를 개방하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진(11)의 하류에서 제1 브랜치(1a)의 냉각수 온도가 탐지되는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진(11)이 꺼진 후의 사후 냉각 단계에서 제1 로터리 슬라이드(6)가 주 냉각 회로(1)의 제1 브랜치(1a)를 개방하고 바이패스(15)를 폐쇄하며, 제2 로터리 슬라이드(7)가 주 냉각 회로(1)의 제2 브랜치(1b)를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 사후 냉각 단계 동안 난방 회로(2)에 배치된 난방 급송 펌프(16)가 냉각수를 순환시키는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 12 항에 있어서, 난방 회로(2)에, 사후 냉각 단계에서 개방되는 차단 밸브(17)가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 13 항에 있어서, 차단 밸브(17)는 난방 회로(2)에서 난방 급송 펌프(16)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 로터리 슬라이드(6)는 냉각수 급송 펌프(5)의 흡입구(18)와 동축상으로 배치되고, 제2 로터리 슬라이드(7)는 냉각수 급송 펌프(5)의 흡입구(18)와 축선 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 로터리 슬라이드(6)는 액추에이터(19)에 의해 구동될 수 있고, 제2 로터리 슬라이드(7)는 적어도 하나의 각도 영역(α)에서 제1 로터리 슬라이드(6)와 연동하되, 이때 제2 로터리 슬라이드(7)가 제1 로터리 슬라이드(6)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
제 16 항에 있어서, 각도 영역(α)은 제2 로터리 슬라이드(7)가 제1 로터리 슬라이드(6)와 연동하지 않을 때에 제2 로터리 슬라이드(7)가 접촉하는 스토퍼들에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.