KR20200040382A - Engine cooling system for a vehicle - Google Patents

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KR20200040382A
KR20200040382A KR1020180120178A KR20180120178A KR20200040382A KR 20200040382 A KR20200040382 A KR 20200040382A KR 1020180120178 A KR1020180120178 A KR 1020180120178A KR 20180120178 A KR20180120178 A KR 20180120178A KR 20200040382 A KR20200040382 A KR 20200040382A
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coolant
radiator
vehicle
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Application number
KR1020180120178A
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한종완
박당희
양일석
박용범
우수형
차용웅
곽수영
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, an engine cooling system for a vehicle comprises: an engine including a plurality of combustion chambers which generate driving force by the combustion of fuel; an exhaust gas recirculation (EGR) device receiving a part of exhaust gas discharged from the engine and supplying the exhaust gas again to the engine; a main radiator connected to the engine through an engine coolant line to form an engine cooling circuit, and discharging heat generated from the engine to the outside by engine coolant flowing in the engine coolant line; a sub-radiator connected to the EGR device through an EGR coolant line to form an EGR cooling circuit, and discharging heat generated in the EGR device to the outside by EGR coolant flowing in the EGR coolant line; an actuator connecting the engine coolant line and the EGR coolant line to each other, and opened and closed so that the engine coolant flows in the EGR coolant line or is blocked; and a controller controlling opening and closing of the actuator according to the temperature of the engine coolant and a vehicle driving condition. The engine cooling system for a vehicle can maximize engine cooling efficiency.

Description

차량용 엔진 냉각 시스템 {ENGINE COOLING SYSTEM FOR A VEHICLE}Vehicle engine cooling system {ENGINE COOLING SYSTEM FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량용 엔진 냉각 시스템에 관한 것으로, 운전 조건에 따라 냉각수가 엔진 냉각회로 및 이지알 냉각회로를 순환하도록 개폐되는 액추에이터를 갖는 차량용 엔진 냉각 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an engine cooling system for a vehicle, and to an engine cooling system for a vehicle having an actuator that is opened and closed to circulate an engine cooling circuit and an easy cooling circuit according to driving conditions.

차량은 엔진 냉각 시스템을 가지고 있으며, 이러한 엔진 냉각 시스템은 엔진의 과열을 방지하는데, 엔진의 열을 외부로 방출하는 구조를 갖는다.The vehicle has an engine cooling system, which prevents overheating of the engine, and has a structure for dissipating heat from the engine to the outside.

여기서, 냉각수는 뜨거운 엔진의 열을 제거하기 위해서, 엔진 블록과 실린더헤드를 순환하고, 가열된 냉각수는 차량의 전방에 배치되는 라디에이터를 통해서 흐르고, 라디에이터는 냉각수의 열을 외부로 방출한다. 이러한 냉각 시스템은 다양한 밸브를 사용하며 엔진 냉각회로를 구성한다.Here, the coolant circulates the engine block and the cylinder head to remove heat from the hot engine, and the heated coolant flows through a radiator disposed in front of the vehicle, and the radiator discharges heat from the coolant to the outside. This cooling system uses various valves and constitutes an engine cooling circuit.

아울러, 엔진의 배기 라인에서 흡기 라인으로 배기가스를 재순환시키는 이지알 (EGR) 장치가 적용되고, EGR 장치에 흐르는 배기가스를 냉각시키기 위한 EGR 냉각회로가 구성된다. In addition, an EGR device that recirculates exhaust gas from the exhaust line of the engine to the intake line is applied, and an EGR cooling circuit is configured to cool the exhaust gas flowing through the EGR device.

EGR 냉각회로와 엔진 냉각회로는 부분 연결을 통해 엔진 냉각이 불충분한 경우 EGR 냉각회로에 의해 추가적으로 엔진을 냉각시키고 있다. 이 때, EGR 냉각회로 내 기존 EGR 냉각수와 엔진 냉각수는 혼합됨에 따라 초기의 엔진 냉각수보다 온도가 낮게 설정된다. 이로 인해 EGR 냉각회로에 구비된 라디에이터에서 혼합된 냉각수와 외기온 간의 온도차가 작아지게 되어 열전달에 따른 냉각 효과가 떨어진다. The EGR cooling circuit and the engine cooling circuit further cool the engine by the EGR cooling circuit when the engine cooling is insufficient through partial connection. At this time, since the existing EGR coolant and the engine coolant in the EGR cooling circuit are mixed, the temperature is set lower than the initial engine coolant. Due to this, the temperature difference between the coolant mixed in the radiator provided in the EGR cooling circuit and the outside temperature becomes small, and the cooling effect due to heat transfer is reduced.

또한, EGR 냉각회로의 라디에이터를 활용하기 위해 EGR 냉각회로에 구비된 전동식 워터펌프(EWP)를 지속적으로 구동해야 함에 따라 차량 연비가 하락하는 문제가 있다.In addition, in order to utilize the radiator of the EGR cooling circuit, there is a problem that the fuel efficiency of the vehicle decreases as the electric water pump (EWP) provided in the EGR cooling circuit must be continuously driven.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, EGR 냉각회로의 라디에이터에 엔진 냉각수를 온도 저하없이 유도함에 따라 외기온과 상호 냉각 효과를 극대화하며, 차량 운행 조건에 따라 EGR 냉각회로 내 전동식 워터펌프의 구동을 축소하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems as described above, by maximizing the external air temperature and mutual cooling effect by inducing the engine cooling water to the radiator of the EGR cooling circuit without lowering the temperature, the electric water pump in the EGR cooling circuit according to the vehicle operating conditions It aims to reduce the driving of the.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템은, 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 복수의 연소실을 포함하는 엔진과, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 일부를 입력받고 다시 배기가스를 상기 엔진으로 재공급하는 이지알(Exhaust Gas Recirculation; EGR)장치와, 상기 엔진과 엔진 냉각수 라인으로 연결되어 엔진 냉각회로를 형성하고, 상기 엔진 냉각수 라인에 흐르는 엔진 냉각수에 의해 상기 엔진에서 발생된 열을 외부로 방출하는 메인 라디에이터와, 상기 EGR 장치와 EGR 냉각수 라인으로 연결되어 EGR 냉각회로를 형성하고, 상기 EGR 냉각수 라인에 흐르는 EGR 냉각수에 의해 상기 EGR 장치에서 발생된 열을 외부로 방출하는 서브 라디에이터와, 상기 엔진 냉각수 라인과 상기 EGR 냉각수 라인을 서로 연결하고, 상기 엔진 냉각수가 상기 EGR 냉각수 라인으로 흐르거나 차단하도록 개폐되는 액추에이터, 및 상기 엔진 냉각수의 온도 및 차량 운전 조건에 따라 상기 액추에이터를 개폐하도록 제어하는 제어기를 포함한다. An engine cooling system for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes an engine including a plurality of combustion chambers that generate driving force by combustion of fuel, and receives some of the exhaust gas discharged from the engine, and receives the exhaust gas again. The exhaust gas recirculation (EGR) device that is re-supplied to the engine is connected to the engine and the engine coolant line to form an engine cooling circuit, and the heat generated in the engine is externally generated by the engine coolant flowing in the engine coolant line. The main radiator discharged to, and the EGR device and the EGR cooling water line are connected to form an EGR cooling circuit, and a sub-radiator that discharges heat generated in the EGR device by the EGR cooling water flowing in the EGR cooling water line to the outside, The engine coolant line and the EGR coolant line are connected to each other, and the engine coolant is the EGR Which is opened and closed so as to shut off flow or gaksu line according to the actuator, and the temperature and the vehicle operating conditions of the engine coolant and a controller for controlling to open or close the actuator.

상기 EGR 장치는, 상기 EGR 장치로 유입되는 배기가스를 상기 EGR 냉각수에 의해 냉각시키는 EGR 쿨러, 및 상기 EGR 냉각수를 펌핑하여 상기 EGR 냉각회로를 순환하도록 하기 위한 전동식 워터 펌프(Electric water pump; EWP)를 포함할 수 있다.The EGR device, an EGR cooler for cooling the exhaust gas flowing into the EGR device by the EGR cooling water, and an electric water pump (EPP) for pumping the EGR cooling water to circulate the EGR cooling circuit It may include.

상기 액추에이터는 왁스형 써모스탯(thermostat) 또는 전자식 써모스탯일 수 있다.The actuator may be a wax-type thermostat or an electronic thermostat.

상기 액추에이터는 2WAY 솔레노이드 밸브가 장착될 수 있다.The actuator may be equipped with a 2WAY solenoid valve.

상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터는 병렬 연결될 수 있다.The main radiator and the sub radiator may be connected in parallel.

상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터는 일체로 형성될 수 있다.The main radiator and the sub radiator may be integrally formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템은, 상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터에 인접한 위치에 구비되어 고온의 엔진 냉각수 및 EGR 냉각수를 추가 냉각시키는 칠러(chiller)를 더 포함할 수 있다.The engine cooling system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a chiller provided at positions adjacent to the main radiator and the sub-radiator to further cool the engine coolant and the EGR coolant.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템은, 상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터를 사이에 두고 상기 칠러와 마주하는 위치에 구비되는 쿨링팬을 더 포함할 수 있다. The engine cooling system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a cooling fan provided at a position facing the chiller with the main radiator and the sub radiator therebetween.

상기 메인 라디에이터의 양측 하단과 상기 서브 라디에이터의 양측 상단에는 상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터 각각의 영역을 분리하는 영역 분리판이 구비될 수 있다. An area separating plate separating regions of each of the main radiator and the sub radiator may be provided at both lower ends of the main radiator and both upper ends of the sub radiator.

상기 액추에이터는 상기 영역 분리판에 설치되어, 상기 액추에이터의 개폐에 따라 상기 엔진 냉각수의 순환 경로가 변경될 수 있다.The actuator is installed on the region separation plate, and the circulation path of the engine coolant may be changed according to opening and closing of the actuator.

상기 제어기는, 상기 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 이상인지 판단하고, 상기 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 미만인 경우, 상기 액추에이터가 폐쇄되도록 제어하여, 상기 엔진 냉각수가 상기 엔진 냉각회로를 순환하고 상기 EGR 냉각수가 상기 EGR 냉각회로를 순환하도록 제어할 수 있다. The controller determines whether the temperature of the engine coolant is equal to or greater than the first temperature, and when the temperature of the engine coolant is less than the first temperature, controls the actuator to be closed, so that the engine coolant circulates through the engine cooling circuit and the EGR cooling water can be controlled to circulate the EGR cooling circuit.

상기 제어기는, 상기 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 이상인 경우, 상기 액추에이터가 개방되도록 제어하여, 상기 엔진 냉각수와 상기 EGR 냉각수가 혼합되어 상기 엔진 냉각회로와 상기 EGR 냉각회로에 동시에 순환하도록 제어할 수 있다.The controller may control the actuator to be opened when the temperature of the engine coolant is equal to or higher than the first temperature, so that the engine coolant and the EGR coolant are mixed to circulate simultaneously in the engine cooling circuit and the EGR cooling circuit. have.

상기 제1 온도는 90℃ 내지 120℃일 수 있다.The first temperature may be 90 ℃ to 120 ℃.

본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 냉각수를 차량 운전 조건 중 냉각수 온도 조건에 따라 선택적으로 서브 라디에이터에 주입이 가능하므로, 메인 라디에이터 및 서브 라디에이터에서 엔진 냉각수와 외기온이 높은 온도차로 열전달이 가능함에 따라 엔진 냉각 효율을 극대화할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, since the engine coolant can be selectively injected into the sub-radiator according to the coolant temperature condition among the vehicle operating conditions, the engine can be transferred to the main radiator and sub-radiator with a high temperature difference between the engine coolant and the outside air temperature. Cooling efficiency can be maximized.

또한, 기존 라디에이터에서 영역 분리판 및 액추에이터만 추가하면 하나의 라디에이터로 EGR 냉각 및 엔진 냉각 역할이 동시에 수행될 수 있으므로, 투자비 축소가 가능하다.In addition, by adding the area divider and the actuator from the existing radiator, EGR cooling and engine cooling can be simultaneously performed by one radiator, thereby reducing the investment cost.

또한, 엔진 냉각수를 서브 라디에이터에 활용시 EGR 쿨링 장치 내 EWP의 미작동이 가능하므로, 연비가 개선될 수 있다.In addition, when the engine coolant is used for the sub-radiator, the EWP in the EGR cooling device is not operational, and thus fuel efficiency can be improved.

또한, 메인 라디에이터 및 서브 라디에이터를 일체형으로 구성함에 따라 조립성이 향상되고, 차급/차종별 공용화 및 표준화에 유리하다.In addition, as the main radiator and the sub-radiator are integrally formed, the assembly performance is improved, and it is advantageous for commonalization and standardization by vehicle / vehicle type.

또한, 차량의 레이아웃의 단순화로 차량 전면 냉각계의 유효 면적 확보 및 탑승자 공간 확보에 유리하다.In addition, it is advantageous to secure the effective area of the vehicle front cooling system and secure the occupant space by simplifying the layout of the vehicle.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 라디에이터 및 서브 라디에이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 라디에이터 및 칠러를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 라디에이터, 칠러, 및 쿨링팬을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템에서, 평시 주행 모드인 경우 냉각수의 흐름을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템에서, 가혹 주행 모드인 경우 냉각수의 흐름을 개략적으로 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing a vehicle engine cooling system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a main radiator and a sub-radiator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing an integral radiator and a chiller according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram schematically showing an integrated radiator, a chiller, and a cooling fan according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram schematically showing the flow of cooling water in the case of a normal driving mode in a vehicle engine cooling system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram schematically showing the flow of cooling water in a vehicle engine cooling system according to an embodiment of the present invention in a severe driving mode.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in various embodiments, components having the same configuration are typically described in one embodiment by using the same reference numerals, and in other embodiments, only different configurations from one embodiment will be described.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.It is noted that the drawings are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and proportions of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And, the same reference numerals are used to indicate similar features in the same structures, elements, or parts appearing in two or more drawings. When one part is said to be "on" or "on" another part, it may be directly on top of the other part or another part may be involved in between.

본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent one embodiment of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Therefore, the embodiment is not limited to a specific form of the illustrated area, and includes, for example, modification of the form by manufacturing.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템에 관하여 설명한다.Hereinafter, an engine cooling system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 라디에이터 및 서브 라디에이터를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 라디에이터 및 칠러를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 라디에이터, 칠러, 및 쿨링팬을 개략적으로 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing an engine cooling system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a main radiator and a sub-radiator according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is the present invention It is a diagram schematically showing an integral radiator and a chiller according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing an integral radiator, a chiller, and a cooling fan according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 차량용 엔진 냉각 시스템(100)은, 엔진(10)과, 이지알(Exhaust Gas Recirculation; EGR)장치(20)와, 메인 라디에이터(30)와, 서브 라디에이터(40)와, 액추에이터(50), 및 제어기(미도시)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the engine cooling system 100 for a vehicle includes an engine 10, an exhaust gas recirculation (EGR) device 20, a main radiator 30, a sub radiator 40, It includes an actuator 50, and a controller (not shown).

엔진(10)은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 복수의 연소실을 포함한다. 엔진(10)에는 연소실로 공급되는 흡기가스(외기)가 흐르는 흡기 라인과 연소실에서 배출되는 배기가스가 흐르는 배기 라인이 구비된다. The engine 10 includes a plurality of combustion chambers that generate driving force by combustion of fuel. The engine 10 is provided with an intake line through which intake gas (external air) supplied to the combustion chamber flows and an exhaust line through which exhaust gas discharged from the combustion chamber flows.

흡기 라인의 출구에는 복수의 연소실로 흡기가스를 분배하는 흡기 매니폴드가 장착된다. 배기 라인의 입구에는 복수의 연소실에서 배출되는 배기가스를 배기 라인으로 모으는 배기 매니폴드가 장착된다.At the outlet of the intake line, an intake manifold for distributing intake gas to a plurality of combustion chambers is mounted. An exhaust manifold for collecting exhaust gas discharged from a plurality of combustion chambers into the exhaust line is installed at the inlet of the exhaust line.

엔진(10)의 연소실로 공급되는 흡기가스는 흡기 라인과 흡기 매니폴드를 통해 엔진(10)의 연소실로 공급되고, 엔진(10)의 연소실에서 배출되는 배기가스는 배기 매니폴드와 배기 라인을 통해 외부로 배출된다. 이 때, 배기 라인에는 배기가스를 정화시키는 배기가스 정화장치가 설치될 수 있다. The intake gas supplied to the combustion chamber of the engine 10 is supplied to the combustion chamber of the engine 10 through the intake line and the intake manifold, and the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 10 through the exhaust manifold and exhaust line It is discharged to the outside. At this time, an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas may be installed in the exhaust line.

EGR 장치(20)는 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 일부를 입력받고 다시 그 배기가스를 엔진(10)으로 재공급한다. EGR 라인에 의해 구현되는 EGR 장치(20)는 엔진(10)의 운전 상태에 따라 질소산화물의 배출 양을 저감시킬 필요가 있을 때에, 배기가스의 일부를 엔진(10)의 흡기계에 공급하여 연소실로 유입시키면, 체적이 변하지 않는 불활성 가스인 배기가스가 상대적으로 혼합기의 밀도를 저하시켜 연료의 연소시 화염 전파 속도가 저하됨으로써, 연료의 연소 속도가 저하됨과 더불어 연소 온도의 상승도 억제되어 질소산화물의 생성이 억제되게 된다.The EGR device 20 receives a part of the exhaust gas discharged from the engine 10 and supplies the exhaust gas again to the engine 10. When the EGR device 20 implemented by the EGR line needs to reduce the amount of nitrogen oxide emission according to the operating state of the engine 10, a part of the exhaust gas is supplied to the intake system of the engine 10 to provide a combustion chamber When flowing into the furnace, the exhaust gas, which is an inert gas whose volume does not change, decreases the density of the mixer relatively, thereby lowering the flame propagation rate during combustion of the fuel, thereby reducing the combustion rate of the fuel and suppressing an increase in the combustion temperature, thereby suppressing the nitrogen oxide. Production is suppressed.

메인 라디에이터(30)는 엔진(10)과 엔진 냉각수 라인(15)으로 연결되어 엔진 냉각회로를 형성한다. 그리고, 엔진 냉각수 라인(15)에 흐르는 엔진 냉각수에 의해 엔진(10)에서 발생된 열을 외부로 방출한다. The main radiator 30 is connected to the engine 10 and the engine coolant line 15 to form an engine cooling circuit. Then, the heat generated in the engine 10 by the engine coolant flowing in the engine coolant line 15 is discharged to the outside.

엔진 냉각회로에는 냉각수펌프가 구비되어, 엔진 냉각수가 엔진 냉각회로를 순환할 수 있는 압력을 제공할 수 있다. The engine cooling circuit is provided with a cooling water pump, so that the engine cooling water can provide pressure to circulate the engine cooling circuit.

엔진(10)에서 발생된 열은 엔진 냉각수에 전이되고, 엔진 냉각수는 메인 라디에이터(30) 내의 가는 관들로 보내져 주행중 발생되는 바람(주행풍)과 라디에이터(30) 본체에 장착된 쿨링팬(45)에 의해 냉각된다. 그리고, 냉각된 엔진 냉각수는 다시 엔진(10)에 보내지고 엔진(10)의 열을 전달받게 된다. The heat generated from the engine 10 is transferred to the engine coolant, and the engine coolant is sent to thin pipes in the main radiator 30 to generate wind (driving wind) and a cooling fan 45 mounted on the radiator 30 body. It is cooled by. Then, the cooled engine coolant is sent back to the engine 10 and receives heat from the engine 10.

서브 라디에이터(40)는 EGR 장치(20)와 EGR 냉각수 라인(25)으로 연결되어 EGR 냉각회로를 형성한다. 그리고, EGR 냉각수 라인(25)에 흐르는 EGR 냉각수에 의해 EGR 장치(20)에서 발생된 열을 외부로 방출한다. The sub-radiator 40 is connected to the EGR device 20 and the EGR cooling water line 25 to form an EGR cooling circuit. Then, the heat generated in the EGR device 20 is discharged to the outside by the EGR coolant flowing in the EGR coolant line 25.

EGR 냉각회로에는 전동식 워터펌프(Electric water pump; EWP)(24)가 구비되어, EGR 냉각수가 EGR 회로를 순환할 수 있는 압력을 제공할 수 있다. The EGR cooling circuit is provided with an electric water pump (EPP) 24 to provide pressure for the EGR cooling water to circulate through the EGR circuit.

EGR 장치(20)는 EGR 장치(20)로 유입되는 배기가스를 EGR 냉각수에 의해 냉각시키는 EGR 쿨러(22), 및 EGR 냉각수를 펌핑하여 EGR 냉각회로를 순환하도록 하기 위한 전동식 워터 펌프(24)를 포함할 수 있다. The EGR device 20 includes an EGR cooler 22 for cooling the exhaust gas flowing into the EGR device 20 with EGR coolant, and an electric water pump 24 for pumping the EGR coolant to circulate the EGR cooling circuit. It can contain.

한편, 메인 라디에이터(30)와 서브 라디에이터(40)는 병렬로 연결될 수 있고, 일체로 형성될 수 있다. Meanwhile, the main radiator 30 and the sub radiator 40 may be connected in parallel, and may be integrally formed.

일체로 형성된 메인 라디에이터(30)와 서브 라디에이터(40)에 인접한 위치에 칠러(chiller)(60)가 더 구비될 수 있다. 칠러(60)는 엔진 냉각수 및 EGR 냉각수와 에어컨 가스 사이를 열교환하여 냉각하는 별도의 냉각장치이다. 저온의 에어컨 가스는 엔진 냉각수 및 EGR 냉각수와의 열교환을 통해 열을 흡수하고, 에어컨 가스 내 저장된 열은 기존 차량의 에어컨 냉각 시스템을 활용하여 차량 외부로 방출된다. 이러한 별도의 냉각장치인 칠러(60)는 메인 라디에이터(30)와 서브 라디에이터(40)의 열교환 수행을 보조하며, 조건별 엔진 냉각수 및 EGR 냉각수의 과냉각이 필요한 경우 추가 냉각장치로서 역할을 수행한다.A chiller 60 may be further provided at a position adjacent to the integrally formed main radiator 30 and sub-radiator 40. The chiller 60 is a separate cooling device for cooling by exchanging heat between the engine coolant and the EGR coolant and the air conditioner gas. The low-temperature air conditioner gas absorbs heat through heat exchange with the engine coolant and the EGR coolant, and the heat stored in the air conditioner gas is released to the outside of the vehicle by utilizing the existing vehicle air conditioner cooling system. The chiller 60, which is a separate cooling device, assists in performing heat exchange between the main radiator 30 and the sub-radiator 40, and serves as an additional cooling device when supercooling of the engine coolant and the EGR coolant according to conditions is required.

또한, 일체로 형성된 메인 라디에이터(30)와 서브 라디에이터(40)를 사이에 두고, 칠러(60)와 마주하는 위치에 쿨링팬(45)이 구비될 수 있다. 쿨링팬(45)은 메인 라디에이터(30) 본체에 장착될 수 있다. 쿨링팬(45)은 전동 냉각팬일 수 있다. 전동 냉각팬은 차량의 시동이 꺼지더라도 수온 센서가 일정 온도 이상의 온도로 냉각수의 온도를 감지하면, 기계적으로 써모스탯이 열리고, 전동 냉각팬이 회전하여 라디에이터를 식히도록 자동으로 동작될 수 있다. In addition, a cooling fan 45 may be provided at a position facing the chiller 60 with the main radiator 30 and the sub-radiator 40 integrally formed therebetween. The cooling fan 45 may be mounted on the main radiator 30 body. The cooling fan 45 may be an electric cooling fan. The electric cooling fan may be automatically operated so that the thermostat is mechanically opened and the electric cooling fan is rotated to cool the radiator when the water temperature sensor detects the temperature of the cooling water at a temperature above a certain temperature even when the vehicle is turned off.

일체로 형성된 메인 라디에이터(30)와 서브 라디에이터(40)의 마주하는 양측에는 영역 분리판(35)이 구비될 수 있다. 즉, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 라디에이터(30)의 양측 하단과 서브 라디에이터(40)의 양측 상단에 메인 라디에이터(30)와 서브 라디에이터(40) 각각의 영역을 분리하는 영역 분리판(35)이 구비될 수 있다. An area separation plate 35 may be provided on opposite sides of the integrally formed main radiator 30 and the sub-radiator 40. That is, as illustrated in FIGS. 2 and 4, the region separating the regions of the main radiator 30 and the sub-radiator 40 at both bottoms of the main radiator 30 and the tops of both sides of the sub-radiator 40 is separated. Plate 35 may be provided.

한편, 액추에이터(50)는 엔진 냉각수 라인(15)과 EGR 냉각수 라인(25)을 서로 연결하고, 엔진 냉각수가 EGR 냉각수 라인(25)으로 흐르거나 차단하도록 개폐된다. On the other hand, the actuator 50 connects the engine coolant line 15 and the EGR coolant line 25 to each other, and is opened and closed so that the engine coolant flows or blocks to the EGR coolant line 25.

액추에이터(50)는 왁스형 써모스탯 또는 전자식 써모스탯일 수 있다. 왁스형 써모스탯은, 금속 케이스에 왁스를 밀봉하고, 그 케이스 중앙에 플런저(plunger)를 설치해, 본체에 고정한 구조이다. 플런저는 본체에 고정된 상태이고, 왁스가 들어있는 케이스는 플런저 상에서 왕복 운동이 가능하다. The actuator 50 may be a wax-type thermostat or an electronic thermostat. The wax-type thermostat has a structure in which a wax is sealed in a metal case, a plunger is installed in the center of the case, and fixed to the main body. The plunger is fixed to the body, and the case containing wax is reciprocable on the plunger.

냉각수 온도가 약 80℃정도로 상승하면, 왁스가 녹기 시작하고, 왁스가 녹으면서 체적이 증대되면, 왁스 케이스는 플런저로부터 밀려나게 되고, 결국 밸브가 열리게 된다. 밸브가 열리면 뜨거워진 엔진 냉각수가 라디에이터로 흘러 들어가 냉각된다. 냉각수 온도가 내려가면, 스프링이 왁스 케이스를 밀어 플런저 상의 원위치로 복귀시킨다. 이렇게 되면 밸브는 완전히 닫히고, 냉각수는 라디에이터 쪽으로 순환하지 않게 된다.When the coolant temperature rises to about 80 ° C., the wax starts to melt, and as the wax melts, the volume increases, and the wax case is pushed out of the plunger, eventually opening the valve. When the valve is opened, the heated engine coolant flows into the radiator and cools. When the coolant temperature decreases, the spring pushes the wax case back to its original position on the plunger. This will cause the valve to close completely and the coolant will not circulate towards the radiator.

전자식 써모스탯은, 왁스 케이스 내에 가열 엘리먼트(heating element)가 내장된 형태이다. 엔진(10)의 운전 조건에 따라 제어기가 가열 엘리먼트에 전류를 공급하여 냉각수의 열 외에 전기적으로 왁스를 가열할 수 있다. The electronic thermostat is a type in which a heating element is embedded in a wax case. According to the operating conditions of the engine 10, the controller may supply electric current to the heating element to electrically heat the wax in addition to the heat of the coolant.

한편, 액추에이터(50)는 2WAY 솔레노이드 밸브가 장착된 것일 수 있다. 솔레노이드 밸브는 전자 코일의 전자력을 사용해 자동적으로 밸브를 개폐시킬 수 있다. 솔레노이드 밸브는 도선을 나선형으로 감아서 전기가 통전되면 자장의 힘에 의해 열리고 닫힐 수 있다. Meanwhile, the actuator 50 may be equipped with a 2WAY solenoid valve. The solenoid valve can automatically open and close the valve using the electromagnetic force of the electromagnetic coil. The solenoid valve can be opened and closed by the force of the magnetic field when electricity is energized by winding the wire spirally.

액추에이터(50)는 영역 분리판(35)에 설치되어, 액추에이터(50)의 개폐에 따라 엔진 냉각수의 순환 경로를 변경시킬 수 있다. The actuator 50 is installed on the region separation plate 35 to change the circulation path of the engine coolant according to the opening and closing of the actuator 50.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템에서, 평시 주행 모드인 경우 냉각수의 흐름을 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 냉각 시스템에서, 가혹 주행 모드인 경우 냉각수의 흐름을 개략적으로 나타내는 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram schematically showing the flow of cooling water in the vehicle engine cooling system according to the exemplary embodiment of the present invention in the normal driving mode, and FIG. 6 is severe in the vehicle engine cooling system according to the exemplary embodiment of the present invention. It is a conceptual diagram schematically showing the flow of cooling water in the driving mode.

도 5를 참조하면, 제어기는 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 이상인지 판단한다. 엔진 냉각수의 온도는 엔진 냉각수 라인(15)에 설치되는 온도센서에 의해 측정될 수 있다. 5, the controller determines whether the temperature of the engine coolant is equal to or higher than the first temperature. The temperature of the engine coolant can be measured by a temperature sensor installed in the engine coolant line 15.

엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 미만인 경우, 제어기는 액추에이터(50)가 폐쇄되도록 제어한다. 이 때, 제1 온도는 약 90℃ 내지 약 120℃일 수 있다. 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 미만인 경우는 평시 주행 모드이다.When the temperature of the engine coolant is lower than the first temperature, the controller controls the actuator 50 to be closed. At this time, the first temperature may be about 90 ℃ to about 120 ℃. When the temperature of the engine coolant is lower than the first temperature, it is a normal driving mode.

액추에이터가 폐쇄되면, 엔진 냉각수는 엔진 냉각회로를 순환하고, EGR 냉각수는 EGR 냉각회로를 순환하게 된다. 이 때, EGR 냉각수를 펌핑하여 EGR 냉각회로를 순환하도록 하기 위해, 전동식 워터 펌프(24)가 작동된다. 엔진(10)에서 가열된 엔진 냉각수는 메인 라디에이터(30)를 거쳐 냉각되고, 다시 엔진(10)으로 유입된다.When the actuator is closed, the engine coolant circulates through the engine cooling circuit, and the EGR coolant circulates through the EGR cooling circuit. At this time, the electric water pump 24 is operated to pump the EGR cooling water to circulate the EGR cooling circuit. The engine coolant heated in the engine 10 is cooled through the main radiator 30 and then flows into the engine 10 again.

도 6을 참조하면, 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 이상인 경우, 제어기는 액추에이터(50)가 개방되도록 제어한다. 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 이상인 경우는 가혹 주행 모드이다. 가혹 주행 모드는 예를 들어, 엔진(10)이 과열될 수 있는 고속, 고온의 환경, 차량 견인 시 등의 주행 모드가 될 수 있다. Referring to FIG. 6, when the temperature of the engine coolant is equal to or higher than the first temperature, the controller controls the actuator 50 to be opened. When the temperature of the engine coolant is equal to or higher than the first temperature, it is a severe driving mode. The harsh driving mode may be, for example, a high-speed, high-temperature environment in which the engine 10 may overheat, a driving mode such as when towing a vehicle.

액추에이터(50)가 개방되면, 엔진 냉각수는 엔진 냉각회로를 순환하고, 개방된 액추에이터(50)를 통해 서브 라디에이터(40)도 통과하게 된다. 엔진(10)에서 가열된 엔진 냉각수는 메인 라디에이터(30)와 서브 라디에이터(40)를 거쳐 냉각되고, 다시 엔진(10)으로 유입된다. 이 때, EGR 장치(20)의 전동식 워터 펌프(24)는 작동하지 않는다. When the actuator 50 is opened, the engine coolant circulates through the engine cooling circuit, and the sub-radiator 40 also passes through the opened actuator 50. The engine coolant heated in the engine 10 is cooled through the main radiator 30 and the sub radiator 40, and then flows into the engine 10 again. At this time, the electric water pump 24 of the EGR device 20 does not operate.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 냉각수를 차량 운전 조건 중 냉각수 온도 조건에 따라 선택적으로 서브 라디에이터에 주입이 가능하므로, 메인 라디에이터 및 서브 라디에이터에서 엔진 냉각수와 외기온이 높은 온도차로 열전달이 가능함에 따라 엔진 냉각 효율을 극대화할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, since the engine coolant can be selectively injected into the sub-radiator according to the coolant temperature condition among the vehicle driving conditions, heat transfer is possible between the main radiator and the sub-radiator at a temperature difference between the engine coolant and the outside temperature. Accordingly, it is possible to maximize the engine cooling efficiency.

또한, 기존 라디에이터에서 영역 분리판 및 액추에이터만 추가하면 하나의 라디에이터로 EGR 냉각 및 엔진 냉각 역할이 동시에 수행될 수 있으므로, 투자비 축소가 가능하다.In addition, by adding the area divider and the actuator from the existing radiator, EGR cooling and engine cooling can be simultaneously performed by one radiator, thereby reducing the investment cost.

또한, 엔진 냉각수를 서브 라디에이터에 활용시 EGR 쿨링 장치 내 EWP의 미작동이 가능하므로, 연비가 개선될 수 있다.In addition, when the engine coolant is used for the sub-radiator, the EWP in the EGR cooling device is not operational, and thus fuel efficiency can be improved.

또한, 메인 라디에이터 및 서브 라디에이터를 일체형으로 구성함에 따라 조립성이 향상되고, 차급/차종별 공용화 및 표준화에 유리하다.In addition, as the main radiator and the sub-radiator are integrally formed, the assembly performance is improved, and it is advantageous for commonalization and standardization by vehicle / vehicle type.

또한, 차량의 레이아웃의 단순화로 차량 전면 냉각계의 유효 면적 확보 및 탑승자 공간 확보에 유리하다.In addition, it is advantageous to secure the effective area of the vehicle front cooling system and secure the occupant space by simplifying the layout of the vehicle.

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.The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments, and is easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. Includes all changes to the extent deemed acceptable.

100: 차량용 엔진 냉각 시스템 10: 엔진
15: 엔진 냉각수 라인 20: EGR 장치
22: EGR 쿨러 24: 전동식 워터 펌프
25: EGR 냉각수 라인 30: 메인 라디에이터
35: 영역 분리판 40: 서브 라디에이터
45: 쿨링팬 50: 액추에이터
60: 칠러100: vehicle engine cooling system 10: engine
15: engine coolant line 20: EGR device
22: EGR cooler 24: Electric water pump
25: EGR coolant line 30: main radiator
35: zone separation plate 40: sub-radiator
45: cooling fan 50: actuator
60: chiller

Claims (13)

연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 복수의 연소실을 포함하는 엔진;
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 일부를 입력받고 다시 배기가스를 상기 엔진으로 재공급하는 이지알(Exhaust Gas Recirculation; EGR)장치;
상기 엔진과 엔진 냉각수 라인으로 연결되어 엔진 냉각회로를 형성하고, 상기 엔진 냉각수 라인에 흐르는 엔진 냉각수에 의해 상기 엔진에서 발생된 열을 외부로 방출하는 메인 라디에이터;
상기 EGR 장치와 EGR 냉각수 라인으로 연결되어 EGR 냉각회로를 형성하고, 상기 EGR 냉각수 라인에 흐르는 EGR 냉각수에 의해 상기 EGR 장치에서 발생된 열을 외부로 방출하는 서브 라디에이터;
상기 엔진 냉각수 라인과 상기 EGR 냉각수 라인을 서로 연결하고, 상기 엔진 냉각수가 상기 EGR 냉각수 라인으로 흐르거나 차단하도록 개폐되는 액추에이터; 및
상기 엔진 냉각수의 온도 및 차량 운전 조건에 따라 상기 액추에이터를 개폐하도록 제어하는 제어기를 포함하는 차량용 엔진 냉각 시스템.An engine including a plurality of combustion chambers that generate driving force by combustion of fuel;
An exhaust gas recirculation (EGR) device that receives a part of the exhaust gas discharged from the engine and re-supplies the exhaust gas to the engine;
A main radiator connected to the engine and an engine coolant line to form an engine cooling circuit, and radiating heat generated by the engine to the outside by engine coolant flowing in the engine coolant line;
A sub-radiator connected to the EGR device and an EGR cooling water line to form an EGR cooling circuit, and to discharge heat generated in the EGR device to the outside by EGR cooling water flowing in the EGR cooling water line;
An actuator which connects the engine coolant line and the EGR coolant line to each other and is opened and closed to flow or block the engine coolant to the EGR coolant line; And
And a controller for controlling the opening and closing of the actuator according to the temperature of the engine coolant and the driving condition of the vehicle. 제 1 항에서,
상기 EGR 장치는,
상기 EGR 장치로 유입되는 배기가스를 상기 EGR 냉각수에 의해 냉각시키는 EGR 쿨러, 및
상기 EGR 냉각수를 펌핑하여 상기 EGR 냉각회로를 순환하도록 하기 위한 전동식 워터 펌프(Electric water pump; EWP)를 포함하는 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 1,
The EGR device,
EGR cooler for cooling the exhaust gas flowing into the EGR device by the EGR cooling water, and
An engine cooling system for a vehicle including an electric water pump (EPP) for pumping the EGR cooling water to circulate the EGR cooling circuit. 제 1 항에서,
상기 액추에이터는 왁스형 써모스탯(thermostat) 또는 전자식 써모스탯인 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 1,
The actuator is a wax-type thermostat (thermostat) or an electronic thermostat vehicle engine cooling system. 제 1 항에서,
상기 액추에이터는 2WAY 솔레노이드 밸브가 장착된 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 1,
The actuator is a vehicle engine cooling system equipped with a 2WAY solenoid valve. 제 1 항에서,
상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터는 병렬 연결된 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 1,
The main radiator and the sub-radiator are connected to the vehicle engine cooling system in parallel. 제 5 항에서,
상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터는 일체로 형성된 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 5,
The main radiator and the sub-radiator are integrally formed vehicle engine cooling system. 제 6 항에서,
상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터에 인접한 위치에 구비되어 고온의 엔진 냉각수 및 EGR 냉각수를 추가 냉각시키는 칠러(chiller)를 더 포함하는 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 6,
And a chiller provided at a position adjacent to the main radiator and the sub-radiator to further cool the high-temperature engine coolant and the EGR coolant. 제 7 항에서,
상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터를 사이에 두고 상기 칠러와 마주하는 위치에 구비되는 쿨링팬을 더 포함하는 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 7,
And a cooling fan provided at a position facing the chiller with the main radiator and the sub radiator interposed therebetween. 제 6 항에서,
상기 메인 라디에이터의 양측 하단과 상기 서브 라디에이터의 양측 상단에는 상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터 각각의 영역을 분리하는 영역 분리판이 구비된 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 6,
An engine cooling system for a vehicle equipped with an area separating plate separating areas of the main radiator and the sub radiator at both lower ends of the main radiator and both upper ends of the sub radiator. 제 9 항에서,
상기 액추에이터는 상기 영역 분리판에 설치되어, 상기 액추에이터의 개폐에 따라 상기 엔진 냉각수의 순환 경로가 변경되는 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 9,
The actuator is installed in the area separation plate, the engine cooling system for a vehicle in which the circulation path of the engine coolant is changed according to the opening and closing of the actuator. 제 1 항에서,
상기 제어기는,
상기 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 이상인지 판단하고,
상기 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 미만인 경우, 상기 액추에이터가 폐쇄되도록 제어하여, 상기 엔진 냉각수가 상기 엔진 냉각회로를 순환하고 상기 EGR 냉각수가 상기 EGR 냉각회로를 순환하도록 제어하는 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 1,
The controller,
Determine whether the temperature of the engine coolant is greater than or equal to the first temperature,
When the temperature of the engine coolant is less than the first temperature, the engine cooling system for a vehicle is controlled to control the actuator to be closed so that the engine coolant circulates through the engine cooling circuit and the EGR coolant circulates through the EGR cooling circuit. 제 11 항에서,
상기 제어기는,
상기 엔진 냉각수의 온도가 제1 온도 이상인 경우, 상기 액추에이터가 개방되도록 제어하여, 상기 엔진 냉각수와 상기 EGR 냉각수가 혼합되어 상기 엔진 냉각회로와 상기 EGR 냉각회로에 동시에 순환하도록 제어하는 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 11,
The controller,
When the temperature of the engine coolant is greater than or equal to the first temperature, the engine cooling system for a vehicle is controlled by controlling the actuator to be opened so that the engine coolant and the EGR coolant are mixed and circulated simultaneously to the engine cooling circuit and the EGR cooling circuit. 제 12 항에서,
상기 제1 온도는 90℃ 내지 120℃인 차량용 엔진 냉각 시스템.In claim 12,
The first temperature is 90 ℃ to 120 ℃ vehicle engine cooling system.
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