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KR20200040996A - 차량의 공조 시스템 - Google Patents

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KR20200040996A
KR20200040996A KR1020180120830A KR20180120830A KR20200040996A KR 20200040996 A KR20200040996 A KR 20200040996A KR 1020180120830 A KR1020180120830 A KR 1020180120830A KR 20180120830 A KR20180120830 A KR 20180120830A KR 20200040996 A KR20200040996 A KR 20200040996A
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KR
South Korea
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vehicle
air
door
heat exchanger
cooling water
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020180120830A
Other languages
English (en)
Inventor
한종완
양일석
우수형
박당희
박용범
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180120830A priority Critical patent/KR20200040996A/ko
Priority to US16/212,189 priority patent/US10836235B2/en
Priority to CN201811516586.1A priority patent/CN111038210A/zh
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Abstract

차량의 공조 시스템이 개시된다. 내기 유입구 혹은 외기 유입구를 통해 유입된 유입 공기를 증발기를 통해 열교환시켜 냉방 공기를 만들어서 차실 내부로 공급하고, 상기 유입 공기를 열교환기를 통해 열교환시켜 난방 공기를 만들어서 차실 내부로 공급하거나 차실 외부로 배출하는 실내 공조회로를 포함하고; 상기 열교환기에는 엔진 냉각수를 열원으로 이용되도록 엔진 냉각회로가 연결되오, EGR 쿨러의 냉각 성능 향상을 도모한다.

Description

차량의 공조 시스템{HVAC OF A VEHICLE}
본 발명은 차량의 공조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 EGR 냉각 성능의 향상을 위해 EGR 냉각회로와 병합된 차량의 공조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 탑승자의 거주성 향상을 위해 차실 내부의 온도 및 습도 등을 조절할 수 있는 공조 시스템(HVCA; Heating, Ventilation, and Air Conditioning)이 구비된다.
이러한 공조 시스템은, 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의해 냉매를 압축하여 응축기로 공급하고, 응축기에서는 냉각팬의 강제 송풍에 의해 냉매를 응축시킨 다음에, 상기 냉매를 리시버 드라이어, 팽창 밸브 및 증발기를 순차적으로 거쳐서 다시 압축기로 순환되게 하며, 이러한 냉매의 순환 과정에 실내 혹은 실외 공기를 증발기에서 냉매와 열교환시켜 온도를 저감시킨 후에 차실 내부로 공급하여, 차실 내부를 냉방 및 제습하게 된다.
또한, 공조 시스템의 케이스 내부에는 증발기와 인접하여 히터 코어를 설치하여, 증발기를 통과한 공기의 일부 혹은 전부를 히터 코어를 거쳐서 승온되게 한 다음 차실 내부로 토출되게 함으로써, 차실 내부의 온도를 탑승자의 설정 온도로 조절되게 하고 있다.
상기 히터 코어는, 전기를 열원으로 사용할 수 있지만, 엔진의 냉각 회로와 연결되어, 엔진을 냉각한 고온의 냉각수를 공급받아 열원으로 사용하는 경우도 있다.
한편, EGR(Exhaust Gas Cooler) 쿨러는 EGR 가스를 엔진 냉각수와 열교환시켜 EGR 가스를 냉각시키는 장치인 바, 차량의 계속적인 주행으로 엔진의 냉각수 온도가 높아지면, 엔진 냉각수와 EGR 가스의 열교환 만을 통한 EGR 가스를 냉각시키기에는 한계가 있다.
이에, 차량의 공조 시스템을 활용하여 엔진의 냉각수 및 EGR 가스를 빠른 시간 내에 적절히 효과적으로 냉각해서 엔진의 성능을 향상시키는 기술이 필요하게 되었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 필요에 따라, EGR 쿨러로 유입되는 엔진 냉각수를 블로워 팬(Blow fan)을 통해 송풍되는 공조 공기로 냉각하여 EGR 쿨러의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 차량의 공조 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 공조 시스템은, 내기 유입구 혹은 외기 유입구를 통해 유입된 유입 공기를 증발기를 통해 열교환시켜 냉방 공기를 만들어서 차실 내부로 공급하고, 상기 유입 공기를 열교환기를 통해 열교환시켜 난방 공기를 만들어서 차실 내부로 공급하거나 차실 외부로 배출하는 실내 공조회로를 포함하고; 상기 열교환기에는 엔진 냉각수를 열원으로 이용되도록 엔진 냉각회로가 연결될 수 있다.
상기 증발기가 상기 열교환기가 설치되는 제1,2토출구를 구비한 케이스를 더 포함하고; 상기 케이스의 내부에는 상기 내기 유입구와 상기 외기 유입구를 선택적으로 개폐하는 제1도어가 회동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 유입 공기가 상기 열교환기와 상기 증발기로 유동되는 유량을 조절하는 제2도어가 상기 케이스의 내부에 회동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 열교환기를 통해 가열된 난방 공기를 선택적으로 차실 외부로 배출하거나 혹은 차실 내부로 공급할 수 있도록 차실 외부와 연통된 제3토출구와 차실 내부와 연통된 제4토출구가 상기 케이스에 형성되고, 상기 제3토출구와 상기 제4토출구를 선택적으로 개폐하는 제3도어가 상기 케이스에 회동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 열교환기는 상기 엔진 냉각수를 공급받도록 엔진과 냉각수 공급통로를 통해 연결되고, 상기 열교환기에서 상기 유입 공기와 열교환된 상기 엔진 냉각수를 상기 엔진으로 복귀시키기 위해 냉각수 복귀통로를 통해 상기 열교환기가 상기 엔진과 연결될 수 있다.
EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러가 상기 냉각수 공급통로를 통해 상기 엔진 냉각수를 공급받도록 제1분기유로를 통해 상기 냉각수 공급통로와 연결되고; 상기 EGR 쿨러에서 상기 EGR 가스와 열교환된 냉각수를 복귀시키기 위해 상기 EGR쿨러는 상기 냉각수 복귀통로와 제2분기유로를 통해 연결될 수 있다.
상기 제1분기유로와 제2분기유로의 각 분기부에는 냉각수의 유동방향을 조절하는 제1,2밸브가 설치될 수 있다.
상기 제1분기유로를 통해 상기 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서가 상기 제1분기유로에 설치되고; 상기 제2분기유로에는 상기 냉각수를 펌핑하여 공급하는 냉각수 펌프가 설치될 수 있다.
차실 내부의 온도가 탑승자의 목표 온도보다 높을 경우에 내기 순환과 실내 냉방 및 상기 EGR 쿨러의 쿨링이 이루어지는 제1운전모드에서는, 상기 제1도어는 상기 외기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 외기 유입구를 차단하고, 상기 내기 유입구는 개방되며; 상기 제2도어는 상기 차실 내부의 온도와 상기 목표 온도의 차이에 따라 상기 열교환기와 상기 증발기 사이에 회동되며; 상기 제3도어는 상기 제3토출구를 개방하고 상기 제4토출구는 차단하도록 회동되며; 상기 제1,2밸브는 동시에 상기 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 EGR 쿨러 쪽으로는 유로는 개방되도록 작동될 수 있다.
실내 온도와 목표 온도가 유사한 경우에 내기 순환과, 냉방 및 난방, 및 EGR 쿨링이 이루어지는 제2운전모드에서는, 상기 제1도어는 상기 외기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 외기 유입구를 차단하고, 상기 내기 유입구는 개방되며; 상기 제2도어는 상기 차실 내부의 온도와 상기 목표 온도의 차이에 따라 상기 열교환기와 상기 증발기 사이에 회동되며; 상기 제3도어는 상기 제3토출구 쪽으로 회동되어 상기 제3토출구는 차단되고, 상기 제4토출구는 개방되며; 상기 제1,2밸브는 동시에 상기 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 EGR 쿨러 쪽으로는 유로가 개방되도록 작동될 수 있다.
실내 온도가 사용자의 목표 온도보다 낮아서 내기 순환 및 난방이 이루어지는 제3운전모드에서는, 상기 제1도어는 상기 외기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 외기 유입구가 차단되고, 상기 내기 유입구는 개방되며; 상기 제2도어는 상기 증발기 쪽으로 회동되어 상기 증발기 쪽으로의 공기 유입은 차단되고, 상기 유입공기는 상기 열교환기 쪽으로만 유입되며; 상기 제3도어는 상기 제3토출구 쪽으로 회동되어 상기 제3토출구가 차단되고, 상기 제4토출구는 개방되며; 상기 제1,2밸브는 동시에 상기 EGR 쿨러 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 엔진 쪽으로의 유로는 개방하도록 작동될 수 있다.
상기 제3운전모드의 실행에 의해 차실 내부의 온도가 목표 온도와 유사하게 승온되면, 상기 제2운전모드로 전환될 수 있다.
실내 부분 냉방 및 제습시에 사용되는 모드이고, 차실 내부의 온도가 상기 목표 온도보다 높고, 실내 부분 냉방 및 제습이 필요한 외기 순환과 실내 냉방 및 EGR 쿨링이 이루어지는 제4운전모드에서는, 상기 제1도어는 상기 내기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 내기 유입구가 차단되는 반면에 상기 외기 유입구는 개방되고; 상기 제2도어의 소정 각도로 회동되어 상기 유입 공기의 일부가 상기 증발기를 통해 냉각된 다음에는 차실 내부로 유입되어 냉방 및 제습이 동시에 이루어지게 하고, 나머지 공기는 상기 열교환기 쪽으로 유동되어 상기 열교환기에서 냉각수의 냉각이 이루어지며; 상기 제3도어는 회동되어 상기 제3토출구를 개방하는 반면에 상기 제4토출구를 차단하며; 상기 제1,2밸브는 동시에 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 EGR 쿨러 쪽으로는 유로는 개방되도록 작동될 수 있다.
차량의 견인 혹은 등판 등과 같이 가혹 운전조건에서 사용되는 제5운전모드에서는, 상기 제1도어는 상기 내기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 내기 유입구가 차단되는 만면에 상기 외기 유입구는 개방되고; 상기 제2도어는 상기 증발기 쪽으로 회동되어 상기 증발기 쪽으로의 공기 유입이 차단되는 반면에 상기 열교환기 쪽으로만 유입되며; 상기 제3도어는 상기 제4토출구 쪽으로 회동되어 상기 제4토출구를 차단하는 반면에 상기 제3토출구는 개방되며; 상기 제1,2밸브는 동시에 상기 EGR 쿨러 쪽으로의 유로를 차단하고, 엔진 쪽으로의 유로는 개방하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 공조 시스템에 의하면, 실내 공조회로를 이용하여 엔진 냉각회로와 별도로 EGR 쿨러의 냉각수를 냉각함에 따라 엔진 운전 조건에 맞추어서 EGR 가스의 목표 냉각 온도 달성을 위해 블로워 팬의 가변 작동이 가능하다.
또한, 차량의 전면에 배치되는 라디에이터는 온전히 엔진 냉각회로만을 위해 사용할 수 있으므로, 엔진 냉각 성능도 향상될 수 있고, 라디에이터의 사이즈를 축소하여 엔진 룸의 레이아웃을 향상시킬 수 있으며, 보행자 및 저속 충돌 대응 공간으로도 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 공조 시스템의 구성도이다.
도 2는 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 공조 시스템의 운전모드 설명도이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 공조 시스템은, 차량의 실외 외기 혹은 실내 내기를 가열 혹은 냉각해서 차실 내부로 송풍하여 차실 내부의 온도를 조절하는 실내 공조회로(10)가, 냉각수를 순환시켜 엔진을 냉각하는 엔진 냉각회로(50)와 열교환기를 통해 서로 열교환하도록 연결되어 있다.
상기 공조회로(10)는 내부에 소정 크기의 흡입 공간(12)이 형성된 케이스(11)를 포함하고, 상기 케이스(11)의 일측에는 상기 흡입 공간(12)으로 외기가 유입되는 하는 외기 유입구(13)와, 차실 내부의 내기가 상기 흡입 공간(12)으로 유입되게 하는 내기 유입구(14)가 각각 구비될 수 있다.
상기 외기 유입구(13) 혹은 내기 유입구(14)를 통해 공기를 흡입하여 상기 흡입 공간(12)으로 공급하는 블로워 팬(15)이 상기 흡입 공간(12)의 입구측에 설치될 수 있다.
또한, 상기 외기 흡입구(13)와 상기 내기 흡입구(14)를 선택적으로 개폐하기 위한 제1도어(16)가, 외기 흡입구(13)와 상기 내기 흡입구(14) 사이의 케이스 내부의 소정 부위에 힌지를 매개로 회전 가능하게 설치될 수 있다.
제1도어(16)가 일측으로 회전하여 외기 유입구(13)를 막으면, 내기 유입구(14)가 개방되어 내기가 흡입 공간(12)으로 유입될 수 있고, 상기 제1도어(16)가 타측으로 회전하여 내기 유입구(14)를 막으면, 외기 유입구(13)가 개방되어, 외기가 흡입 공간(12)으로 유입될 수 있다.
상기 흡입 공간(12)의 내부에는 2개의 제1,2토출구(17a, 17b)가 구비될 수 있다. 제1토출구(17a)는 차실 내부와 연통되어 제1토출구(17a)를 통해 공조 공기가 차실 내부로 유입될 수 있다.
상기 제1토출구(17a)에는 증발기(18)가 설치될 수 있다. 증발기(18)는 냉매를 공급받아 증발기(18)를 통과하는 공조 공기와 열교환하여 공조공기를 냉각시키는 역할을 한다. 즉, 흡입 공간(12)으로 유입된 공기는 증발기(18)에서 냉매와 열교환하여 냉각된 다음에 차실 내부로 송풍되어, 차실 내부를 냉방하게 된다.
제2토출구(17b)에는 열교환기(19)가 설치될 수 있다. 열교환기(19)는 엔진의 냉각수를 공급받아 열교환기(19)를 통과하는 공조 공기와 열교환해서 공조 공기를 가열하게 된다.
상기 제2토출구(17b)를 통해 열교환기(19)를 거쳐서 가열된 공조 공기는 차실 외부와 연결된 제3토출구(20)를 통해 차실 외부로 배출되어 버려지거나 혹은 차실 내부와 연통된 제4토출구(21)를 통해 차실 내부로 유입되어 차실 내부를 난방할 수 있다. 즉, 제2토출구(17b)는 제3토출구(20) 및 제4토출구(21)와 연통되어 있다.
한편, 상기 열교환기(19)와 상기 증발기(18) 사이에는 제2도어(22)가 힌지를 매개로 회동 가능하게 설치되어, 상기 제2도어(22)의 회동 각도에 따라, 흡입 공간(12)으로 유입된 외기 혹은 내기를 상기 열교환기(19) 쪽으로만 혹은 증발기(18) 쪽으로만 유동되게 할 수 있고, 열교환기(19) 및 증발기(18) 쪽으로 동시에 유동되게 할 수 있으며, 그 유량도 조절될 수 있다.
또한, 상기 열교환기(19)를 통해 가열된 공조 공기가 제3토출구(20) 및 제4토출구(21)로 유동되는 유량을 조절하기 위해 제3도어(23)가 케이스(11) 내부에 힌지를 매개로 회동 가능하게 설치될 수 있다.
즉, 제3도어(23)의 회동 각도에 따라, 열교환기(19)를 통과하여 토출된 공조 공기는 제3토출구(20)를 통해 차실 외부로 토출되어 버려지거나, 혹은 제4토출구(21)를 통해 차실 내부로 토출되어 차실 내부를 난방 할 수 있으며, 제3토출구(20)를 통해 유동하는 공조 공기의 유량과 제4토출구(21)를 통해 유동하는 공조 공기의 유량도 조절될 수 있다.
상기 엔진 냉각회로(50)는 연료를 연소하여 동력을 발생시키는 엔진(51)의 다수 개의 실린더 주변으로 냉각수가 유동할 수 있도록 형성된 워터 재킷(52), 냉각수를 주변 공기와 열교환시켜 냉각수를 냉각하는 라디에이터(53), 상기 라디에이터(53)와 상기 엔진(51)의 워터 재킷(52) 사이에 구비되어 냉각수의 유동 방향을 조절하는 써모스탯과 같은 냉각수 유동조절밸브(54) 및, 상기 냉각수를 펌핑하여 강제 순환시키는 워터 펌프(55) 등을 구비할 수 있다.
상기 워터 재킷(52)은 냉각수 공급통로(61)를 통해 상기 열교환기(19)의 냉각수 입구와 연결되어, 엔진(51)을 냉각한 가열된 냉각수가 열교환기(19)로 공급되어, 열교환기(19)의 열원으로 이용될 수 있다.
또한 열교환기(19)의 냉각수 출구에는 냉각수 복귀통로(62)의 일단이 연결되고, 냉각수 복귀통로(62)의 타단은 상기 유동조절밸브(54)의 입구에 연결되어, 열교환기(19)에서 열교환되어 냉각된 냉각수가 유동조절밸브(54)로 유입될 수 있다.
상기 냉각수 공급통로(61)로부터 분기된 제1분기유로(71)는 EGR 쿨러(70)의 입구와 연결되어, 엔진(51)을 냉각한 냉각수가 EGR 쿨러(70)로 공급되어서 EGR쿨러(70)를 통과하는 재순환 배기가스와 열교환 함으로써, 재순환 배기가스를 냉각하게 된다.
상기 EGR 쿨러(70)의 냉각수 출구는 냉각수 복귀통로(62)로부터 분기된 제2분기유로(72)를 통해 냉각수 복귀통로(62)와 연결되어, EGR 쿨러(70)를 냉각한 냉각수가 상기 열교환기(19)를 통과하여 엔진 측으로 복귀되는 냉각수와 합쳐서 엔진 측으로 복귀되게 된다.
상기 제1분기유로(71)를 통해 EGR 쿨러(70)로 유입되는 냉각수 온도를 측정하기 위한 온도센서(80)가 제1분기유로(71)에 설치될 수 있고,
상기 제1분기유로(71)의 분기부에는 제1밸브(81), 예를 들면 3방향 밸브가 설치되어, 냉각수 유동 방향을 조절할 수 있다.
상기 제2분기유로(72)의 분기부에도 제2밸브(82), 예를 들면 3방향 밸브가 설치되어, 냉각수 유동 방향을 조절할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1밸브(81)를 통해 상기 엔진(51)으로부터 토출된 냉각수의 EGR 쿨러(70) 및 열교환기(19)로의 냉각수 유입을 조절할 수 있고, 상기 제2밸브(82)를 통해 상기 EGR 쿨러(70)를 통과한 냉각수의 엔진으로의 복귀 및 열교환기로의 재순환을 조절할 수 있게 된다.
또한 상기 제2분기유로(72)에는 냉각수 펌프(83), 예를 들면, 전동식 워터 펌프가 설치되어, 냉각수를 강제 순환시킬 수 있다.
상기 온도센서(80)는 도시되지 않은 컨트롤러의 입력단에 접속되어, 컨트롤러가 온도센서(80)를 통해 냉각수 온도를 감지하고, 상기 냉각수 펌프(83) 및 상기 제1,2밸브(81, 82)는 컨트롤러의 출력단에 연결되어, 컨트롤러로부터 제어신호를 인가받아 그 동작이 제어되게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 공조 시스템은 다음과 같은 다수의 운전 모드로 작동될 수 있다.
도 2에 도시된 제1운전모드는, 예를 들면, 여름철과 같이 차실 내부의 냉방이 요구되는 경우에 사용되는 모드이고, 차실 내부의 온도가 탑승객이 설정하는 목표 온도보다 현저히 높을 때에 작동되는 모드이며, 내기 순환 + 실내 냉방 + EGR 쿨링이 이루어지는 모드이다.
제1도어(16)는 외기 유입구(13) 쪽으로 회동하여 외기 유입구(13)를 막고, 내기 유입구(14)를 개방하여, 차실 내부의 내기가 공조 케이스(11)의 흡입 공간(12)으로 블로워 팬(15)의 작동으로 유입된다.
상기 제2도어(22)의 회동 각도에 따라, 흡입 공간(12)으로 흡입된 공기의 일부는 증발기(18)를 통해 냉각된 다음에는 차실 내부로 유입되어, 차실 내부를 냉각하고, 나머지 공기는 열교환기(19) 쪽으로 유동되게 하여 열교환기(19)를 통해 냉각수를 냉각하게 된다.
제3도어(23)는 회동되어 제3토출구(20)를 개방하고, 제4토출구(21)를 막아줌으로써, 열교환기(19)를 통해 냉각수와의 열교환으로 가열된 공기는 제3토출구(20)를 통해 차실 외부로 토출되게 된다.
한편, 제1,2밸브(81, 82)는 동시에 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, EGR 쿨러(70)쪽으로는 유로는 개방되도록 작동되어, EGR 쿨러(70)와 열교환기(19) 사이의 존재하는 냉각수가 냉각수 펌프(83)의 작동으로 EGR 쿨러(70)와 열교환기(19) 사이의 폐회로 만을 순환하게 된다.
따라서, EGR 쿨러(70)의 냉각수가 실내를 순환하는 냉각 공기와의 열교환으로 냉각되어, EGR 쿨러의 냉각 성능이 향상되고, EGR 쿨러(70)를 통해 엔진으로 유입되는 EGR 가스의 온도도 적절히 저감되어, 엔진의 출력 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 제1,2,3도어(16, 22, 23)의 회동 각도는 컨트롤러의 제어신호에 의한 모터의 작동으로 조절될 수 있다.
도 3에 도시된 제2운전모드는, 실내 온도와 목표 온도가 유사한 경우에 작동되는 모드이고, 내기 순환 + 냉방 및 난방 + EGR 쿨링이 이루어지는 모드이다.
제1운전모드 상태에서 제3도어(23)가 제3토출구(20) 쪽으로 회동되어 제3토출구(20)를 차단하고, 제4토출구(21)를 개방하여 줌으로써, 열교환기(19)를 통과하여 가열된 온기와, 증발기(18)를 통과하여 냉각된 냉기가 통시에 차실 내부로 유입되어, 차실 내부의 온도를 목표 온도로 맞추어주게 된다. 이 때에 제2도어(22)는 컨트롤러의 제어신호에 따라 그 회동 각도가 조절되어 열교환기(19) 쪽으로 유입되는 공기의 유량과 증발기(18)로 유입되는 공기의 유량이 적절히 조절될 수 있다.
물론, 제2운전모드에서도 제1운전모드와 마찬가지로 EGR 쿨링 성능은 향상되게 된다.
도 4에 도시된 제3운전모드는, 실내 온도가 사용자의 목표 온도보다 낮을 때에, 예를 들면, 겨울철에 긴급 난방이 필요할 때에 사용되는 운전 모드이고, 내기 순환 + 긴급 난방 모드이다.
제1도어(16)는 외기 유입구(13) 쪽으로 회동하여 외기 유입구(13)를 막고, 내기 유입구(14)를 개방하여, 차실 내부의 내기가 공조 케이스(11)의 흡입 공간(12)으로 블로워 팬(15)의 작동으로 유입된다.
상기 제2도어(22)는 증발기(18) 쪽으로 회동하여, 증발기(18) 쪽으로의 공기 유입을 차단하고, 공기는 열교환기(19) 쪽으로만 유입되게 한다.
제3도어(23)는 제3토출구(20) 쪽으로 회동되어 제3토출구(20)를 차단하고, 제4토출구(21)는 개방하여 줌으로써, 열교환기(19)를 통해 냉각수와의 열교환으로 가열된 공기는 제4토출구(21)를 통해 차실 내부로 토출되어, 차실 내부를 난방하게 된다.
한편, 제1,2밸브(81, 82)는 동시에 EGR 쿨러(70) 쪽으로의 유로를 차단하고, 엔진 쪽으로의 유로는 개방하도록 작동되어, 엔진을 냉각한 고온의 냉각수가 EGR 쿨러(70) 쪽으로는 유입되지 않고 열교환기(19) 쪽으로만 유입되게 하여, 실내 공기를 엔진의 냉각수로 빠르게 가열하여 승온시키게 된다.
한편, 차실 내부의 온도가 목표 온도와 유사하게 승온되면, 제2운전모드로 전환되어, EGR 쿨러(70)를 다시 냉각하게 할 수 있다.
도 5에 도시된 제4운전모드는, 예를 들면, 실내 부분 냉방 및 제습시에 사용되는 모드이고, 차실 내부의 온도가 탑승객이 설정하는 목표 온도보다 현저히 높을 때에 작동되는 모드이며, 외기 순환 + 실내 냉방 + EGR 쿨링이 이루어지는 모드이다.
제1도어(16)는 내기 유입구(14) 쪽으로 회동하여 내기 유입구(14)를 막고, 외기 유입구(13)를 개방하여, 차실 외부의 외기가 공조 케이스(11)의 흡입 공간(12)으로 블로워 팬(15)의 작동에 따라 유입된다.
상기 제2도어(22)의 회동 각도에 따라, 흡입 공간(12)으로 흡입된 공기의 일부는 증발기(18)를 통해 냉각된 다음에는 차실 내부로 유입되어 냉방 및 제습이 동시에 이루어지게 하고, 나머지 공기는 열교환기(19) 쪽으로 유동되게 하여 열교환기(19)에서 냉각수를 냉각하게 된다.
제3도어(23)는 회동되어 제3토출구(20)를 개방하고, 제4토출구(21)를 막아줌으로써, 열교환기(19)를 통해 냉각수와의 열교환으로 가열된 공기는 제3토출구(20)를 통해 차실 외부로 토출되게 된다.
한편, 제1,2밸브(81, 82)는 동시에 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, EGR 쿨러(70)쪽으로는 유로는 개방되도록 작동되어, EGR 쿨러(70)와 열교환기(19) 사이의 존재하는 냉각수가 냉각수 펌프(83)의 작동으로 EGR 쿨러(70)와 열교환기(19) 사이의 폐회로 만을 순환하게 된다.
따라서, EGR 쿨러(70)의 냉각수가 실내를 순환하는 냉각 공기와의 열교환으로 냉각되어, EGR 쿨러의 냉각 성능이 향상되고, EGR 쿨러(70)를 통해 엔진으로 유입되는 EGR 가스의 온도도 적절히 저감되어, 엔진의 출력 성능을 향상시킬 수 있다.
도 6에 도시된 제5운전모드는 차량의 견인 혹은 등판 등과 같이 가혹 운전조건에서 사용되는 운전모드이다.
제1도어(16)는 내기 유입구(14) 쪽으로 회동하여 내기 유입구(14)를 막고, 외기 유입구(13)를 개방하여, 차실 내부의 내기가 공조 케이스(11)의 흡입 공간(12)으로 블로워 팬(15)의 작동으로 유입된다.
상기 제2도어(22)는 증발기(18) 쪽으로 회동하여, 증발기(18) 쪽으로의 공기 유입을 차단하고, 흡입 공간(12) 내부의 공기는 열교환기(19) 쪽으로만 유입되게 한다.
제3도어(23)는 제4토출구(21) 쪽으로 회동되어 제4토출구(21)를 차단하고, 제3토출구(20)는 개방하여 줌으로써, 열교환기(19)를 통해 냉각수와의 열교환으로 가열된 공기는 제3토출구(20)를 통해 차실 외부로 토출되게 된다.
한편, 제1,2밸브(81, 82)는 동시에 EGR 쿨러(70) 쪽으로의 유로를 차단하고, 엔진 쪽으로의 유로는 개방하도록 작동되어, 엔진을 냉각한 고온의 냉각수가 EGR 쿨러(70) 쪽으로는 유입되지 않고 열교환기(19) 쪽으로만 유입되게 한다.
이에 따라, 엔진의 냉각수가 라디에이터(53)에 냉각됨과 더불어 열교환기(19)에서도 냉각되어, 2중 냉각이 이루어짐으로써, 엔진의 냉각수 냉각 효율이 향상될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10: 실내 공조회로
50: 엔진 냉각회로
11: 케이스
12: 흡입 공간
13: 외기 유입구
14: 내기 유입구
15: 블로워 팬
16: 제1도어
17a, 17b: 토출구
18: 증발기
19: 열교환기
20: 제3토출구
21: 제4토출구
22: 제2도어
23: 제3도어
50: 엔진 냉각회로
51: 엔진
52: 워터 재킷
53: 라디에이터
54: 유동조절밸브
55: 워터 펌프
61: 냉각수 공급통로
61: 냉각수 복귀통로
70: EGR 쿨러
71: 제1분기유로
72: 제2분기유로
80: 온도센서
81, 82: 밸브
83: 냉각수 펌프

Claims (14)

  1. 내기 유입구 혹은 외기 유입구를 통해 유입된 유입 공기를 증발기를 통해 열교환시켜 냉방 공기를 만들어서 차실 내부로 공급하고, 상기 유입 공기를 열교환기를 통해 열교환시켜 난방 공기를 만들어서 차실 내부로 공급하거나 차실 외부로 배출하는 실내 공조회로를 포함하고;
    상기 열교환기에는 엔진 냉각수를 열원으로 이용되도록 엔진 냉각회로가 연결된 차량의 공조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증발기와 상기 열교환기가 각각 설치되는 제1,2토출구를 구비한 케이스를 더 포함하고;
    상기 케이스의 내부에는 상기 내기 유입구와 상기 외기 유입구를 선택적으로 개폐하는 제1도어가 회동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유입 공기가 상기 열교환기와 상기 증발기로 유동되는 유량을 조절하는 제2도어가 상기 케이스의 내부에 회동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열교환기를 통해 가열된 난방 공기를 선택적으로 차실 외부로 배출하거나 혹은 차실 내부로 공급할 수 있도록 차실 외부와 연통된 제3토출구와 차실 내부와 연통된 제4토출구가 상기 케이스에 형성되고, 상기 제3토출구와 상기 제4토출구를 선택적으로 개폐하는 제3도어가 상기 케이스에 회동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 엔진 냉각수를 공급받도록 엔진과 냉각수 공급통로를 통해 연결되고,
    상기 열교환기에서 상기 유입 공기와 열교환된 상기 엔진 냉각수를 상기 엔진으로 복귀시키기 위해 냉각수 복귀통로를 통해 상기 열교환기가 상기 엔진과 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러가 상기 냉각수 공급통로를 통해 상기 엔진 냉각수를 공급받도록 제1분기유로를 통해 상기 냉각수 공급통로와 연결되고;
    상기 EGR 쿨러에서 상기 EGR 가스와 열교환된 냉각수를 복귀시키기 위해 상기 EGR쿨러는 상기 냉각수 복귀통로와 제2분기유로를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1분기유로와 제2분기유로의 각 분기부에는 냉각수의 유동방향을 조절하는 제1,2밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1분기유로를 통해 상기 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서가 상기 제1분기유로에 설치되고;
    상기 제2분기유로에는 상기 냉각수를 펌핑하여 공급하는 냉각수 펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    차실 내부의 온도가 탑승자의 목표 온도보다 높을 경우에 내기 순환과 실내 냉방 및 상기 EGR 쿨러의 쿨링이 이루어지는 제1운전모드에서는,
    상기 제1도어는 상기 외기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 외기 유입구를 차단하고, 상기 내기 유입구는 개방되며;
    상기 제2도어는 상기 차실 내부의 온도와 상기 목표 온도의 차이에 따라 상기 열교환기와 상기 증발기 사이에 회동되며;
    상기 제3도어는 상기 제3토출구를 개방하고 상기 제4토출구는 차단하도록 회동되며;
    상기 제1,2밸브는 동시에 상기 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 EGR 쿨러 쪽으로는 유로는 개방되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    실내 온도와 목표 온도가 유사한 경우에 내기 순환과, 냉방 및 난방, 및 EGR 쿨링이 이루어지는 제2운전모드에서는,
    상기 제1도어는 상기 외기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 외기 유입구를 차단하고, 상기 내기 유입구는 개방되며;
    상기 제2도어는 상기 차실 내부의 온도와 상기 목표 온도의 차이에 따라 상기 열교환기와 상기 증발기 사이에 회동되며;
    상기 제3도어는 상기 제3토출구 쪽으로 회동되어 상기 제3토출구는 차단되고, 상기 제4토출구는 개방되며;
    상기 제1,2밸브는 동시에 상기 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 EGR 쿨러 쪽으로는 유로가 개방되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    실내 온도가 사용자의 목표 온도보다 낮아서 내기 순환 및 난방이 이루어지는 제3운전모드에서는,
    상기 제1도어는 상기 외기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 외기 유입구가 차단되고, 상기 내기 유입구는 개방되며;
    상기 제2도어는 상기 증발기 쪽으로 회동되어 상기 증발기 쪽으로의 공기 유입은 차단되고, 상기 유입공기는 상기 열교환기 쪽으로만 유입되며;
    상기 제3도어는 상기 제3토출구 쪽으로 회동되어 상기 제3토출구가 차단되고, 상기 제4토출구는 개방되며;
    상기 제1,2밸브는 동시에 상기 EGR 쿨러 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 엔진 쪽으로의 유로는 개방하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3운전모드의 실행에 의해 차실 내부의 온도가 목표 온도와 유사하게 승온되면, 제2운전모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    실내 부분 냉방 및 제습시에 사용되는 모드이고, 차실 내부의 온도가 상기 목표 온도보다 높고, 실내 부분 냉방 및 제습이 필요한 외기 순환과 실내 냉방 및 EGR 쿨링이 이루어지는 제4운전모드에서는,
    상기 제1도어는 상기 내기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 내기 유입구가 차단되는 반면에 상기 외기 유입구는 개방되고;
    상기 제2도어의 소정 각도로 회동되어 상기 유입 공기의 일부가 상기 증발기를 통해 냉각된 다음에는 차실 내부로 유입되어 냉방 및 제습이 동시에 이루어지게 하고, 나머지 공기는 상기 열교환기 쪽으로 유동되어 상기 열교환기에서 냉각수의 냉각이 이루어지며;
    상기 제3도어는 회동되어 상기 제3토출구를 개방하는 반면에 상기 제4토출구를 차단하며;
    상기 제1,2밸브는 동시에 엔진 쪽으로의 유로를 차단하고, 상기 EGR 쿨러 쪽으로는 유로는 개방되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    차량의 견인 혹은 등판 등과 같이 가혹 운전조건에서 사용되는 제5운전모드에서는,
    상기 제1도어는 상기 내기 유입구 쪽으로 회동되어 상기 내기 유입구가 차단되는 만면에 상기 외기 유입구는 개방되고;
    상기 제2도어는 상기 증발기 쪽으로 회동되어 상기 증발기 쪽으로의 공기 유입이 차단되는 반면에 상기 열교환기 쪽으로만 유입되며;
    상기 제3도어는 상기 제4토출구 쪽으로 회동되어 상기 제4토출구를 차단하는 반면에 상기 제3토출구는 개방되며;
    상기 제1,2밸브는 동시에 상기 EGR 쿨러 쪽으로의 유로를 차단하고, 엔진 쪽으로의 유로는 개방하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
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