JP6808466B2 - 車両エンジンルーム空気流量制御システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両エンジンルーム空気流量制御システムおよびその制御方法に関し、より詳細には、車両の冷却性能と空力性能を向上させることができる車両エンジンルーム空気流量制御システムおよびその制御方法に関する。

一般に、エンジンの冷却のためのラジエータと、空調装置（ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）の冷媒凝縮のためのコンデンサが車両に装着され、冷却ファンを駆動してラジエータとコンデンサの温度を低下させる。車両の初期始動時にはエンジンの温度が適正レベルまで速やかに上昇することが燃費に有利であり、エンジンの温度を適正温度に維持することが必要である。

伝統的に、冷却ファンは、エンジンの駆動によって作動する方式が使用され、このような機械式方式は、冷却ファンがエンジンの駆動時に常時駆動して車両の燃費が悪化するという欠点がある。

最近は、電気モータを駆動する方式が利用されているが、車両の運行状態に応じて、必要時にのみ冷却ファンを駆動することで燃費がより改善された効果があり、その使用が増大している。

一方、車両の走行速度が増加すると、空力（ａｅｒｏ−ｄｙｎａｍｉｃ）特性が車両の燃費および速度に多くの影響を与え、高速で車両のエンジンルームに流入する空気を遮断すると、空気がエンジンルームを通過して発生する抗力が減少して燃費を改善できる。

本発明は、車両の冷却性能と空力性能を向上させることができる車両エンジンルーム空気流量制御システムおよびその制御方法を提供する。

冷却ファンの作動を最小化し、必要時には、エンジンルームに流入する空気を遮断して抗力を減少させることができる車両エンジンルーム空気流量制御システムおよびその制御方法を提供する。

本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムは、車両の前方から外気を流入してエンジンルームに供給する外気吸入口と、前記外気吸入口の両側に配置され、車両の空力特性が向上するように外気をホイール側に案内する一対のエアダクトと、前記外気吸入口に流入した外気を選択的に前記エアダクトに供給する制御バルブと、車両の作動状態に応じて前記制御バルブの作動を制御する制御部と、を含むことができる。

前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、前記外気吸入口と前記エンジンルームとの間に配置されるラジエータをさらに含むことができ、前記エアダクトは、前記外気吸入口と選択的に連通し、前記ラジエータの上流側に配置されることを特徴とする。

前記外気吸入口に流入した空気が前記エアダクトに供給されるように前記外気吸入口と前記エアダクトとの間には迂回通路が形成され、前記制御バルブは、前記迂回通路の上流側に形成されることを特徴とする。

前記制御バルブの一端は前記迂回通路の内周面の一端に形成されたバルブ軸に固定され、その他端は前記迂回通路を選択的に開放または閉鎖するように一方向または他方向に回転することを特徴とする。

前記制御バルブが非作動の場合、一方向に回転した状態を維持して前記迂回通路を閉鎖し、前記外気吸入口に流入した空気は前記ラジエータに全部流入することを特徴とする。

前記制御バルブが作動する場合、前記制御バルブは、他方向に回転して前記迂回通路を開放し、前記外気吸入口に流入した空気の一部が前記迂回通路を経由して前記エアダクトに供給されることを特徴とする。

前記エアダクトは、車両の長手方向を中心に前方に配置される前方ダクトと、前記前方ダクトから流入した空気をホイール側に案内する後方ダクトとを含み、前記前方ダクトは、車両前方の外気が円滑に収容されるようにその前方にいくほど内側に曲がった形状に形成され、前記後方ダクトは、後方にいくほど外側に曲がった形状に形成されることを特徴とする。

前記後方ダクトの下流側には、空気の流動方向を前記ホイール側に向かうようにするガイドプレートが備えられることを特徴とする。

前記後方ダクトから流出する空気は、ホイールの側面と設定された角度で車両の外側に噴射されることを特徴とする。

ファンモータとファンブレードとを含む冷却ファンが装着されたファンシュラウドと、前記ファンブレードの作動面積に対応して前記ファンシュラウドに備えられ、空気の通過する面積が円周方向に沿って可変するロータリーシャッタと、前記ファンシュラウドに備えられ、前記ロータリーシャッタが装着されていない部分の一部を開閉する複数のフラップとをさらに含み、前記制御部は、車両の作動状態に応じて、前記ロータリーシャッタの開放面積、前記複数のフラップの開閉、前記冷却ファンの作動、および前記制御バルブの作動を制御することを特徴とする。

前記ロータリーシャッタは、同一回転軸を中心に回転可能に備えられる複数のシャッタブレードと、前記複数のシャッタブレードを回転させて、空気の通過する面積を可変させるシャッタアクチュエータと、を含むことができる。

前記シャッタブレードは、前記シャッタアクチュエータの作動によって前記回転軸を中心に回転する作動ブレードと、前記作動ブレードの回転に伴って扇状（ｆａｎｗｉｓｅ）に展開または折り畳まれるように前記回転軸を中心に重なって備えられる複数のサブブレードと、を含むことができる。

前記シャッタブレードには、それぞれ作動突起が形成され、前記作動ブレードが展開または折り畳まれると、前記複数のサブブレードのいずれかのサブブレードが展開または折り畳まれ、順次残りのサブブレードが展開または折り畳まれる。

前記複数のフラップには電磁石が備えられ、前記電磁石に供給される電流に応じて前記複数のフラップが開閉される。

前記ロータリーシャッタと前記複数のフラップとが備えられた前記ファンシュラウドは、エンジンとラジエータとの間に備えられる。

前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、前記エンジンルームを囲むエンキャプシュレーションをさらに含むことができる。

前記車両エンジンルーム空気流量制御システムの作動モードは、前記複数のフラップが閉じられ、前記ロータリーシャッタが完全に閉じられ、前記冷却ファンの作動をオフ（ｏｆｆ）し、前記制御バルブを作動する第１モードと、前記複数のフラップが閉じられ、前記ロータリーシャッタが完全に開かれ、前記冷却ファンと前記制御バルブの作動を車両の作動状態に応じて制御する第２モードと、前記複数のフラップが開かれ、前記ロータリーシャッタが完全に開かれ、前記冷却ファンの作動をオフし、前記制御バルブを作動する第３モードと、前記複数のフラップが閉じられ、前記ロータリーシャッタの開かれた面積が制御され、前記冷却ファンの作動をオフし、前記制御バルブの作動を車両の状態に応じて制御する第４モードと、を含むことができる。

前記第２モードおよび前記第４モードで、前記制御バルブは、車両が加速する状態では前記迂回通路を開放し、車両が定速の状態では前記迂回通路を閉鎖することを特徴とする。

前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、大気温を測定して当該信号を出力する大気温センサと、車両の速度を測定して当該信号を出力する速度センサと、エアコンディショニング内部圧力を測定して当該信号を出力するエアコンディショニング圧力センサと、エアコンディショニングスイッチの作動信号を測定して当該信号を出力するエアコンディショニングスイッチセンサと、冷媒温度を測定して当該信号を出力する冷媒温センサと、前記ロータリーシャッタの開放面積を測定して当該信号を出力する位置センサとをさらに含むことができる。

前記制御部は、前記各センサから当該信号に基づいて車両の作動状態を判断し、前記車両の作動状態に応じて、前記第１モード〜第４モードのいずれかのモードで前記ロータリーシャッタ、前記複数のフラップ、前記冷却ファン、および前記制御バルブの作動を制御することができる。

前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、インタークーラの温度を測定して当該信号を出力するインタークーラ温度センサをさらに含み、前記制御部は、前記インタークーラ温度センサの信号をさらに入手して前記車両の作動状態を判断し、前記第１モード〜第４モードのいずれかのモードで前記ロータリーシャッタ、前記複数のフラップ、前記冷却ファン、および前記制御バルブの作動を制御することができる。

本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法は、大気温を測定して当該信号を出力する大気温センサと、車両の速度を測定して当該信号を出力する速度センサと、エアコンディショニング内部圧力を測定して当該信号を出力するエアコンディショニング圧力センサと、エアコンディショニングスイッチの作動信号を測定して当該信号を出力するエアコンディショニングスイッチセンサと、冷媒温度を測定して当該信号を出力する冷媒温センサと、ファンモータとファンブレードとを含む冷却ファンが装着されたファンシュラウドと、前記ファンブレードの作動面積に対応して前記ファンシュラウドに備えられ、空気の通過する面積が円周方向に沿って可変するロータリーシャッタと、前記ロータリーシャッタの開放面積を測定して当該信号を出力する位置センサと、前記ファンシュラウドに備えられ、前記ロータリーシャッタが装着されていない部分の一部を開閉する複数のフラップと、車両の前方から外気を流入してエンジンルームに供給する外気吸入口と、前記外気吸入口の両側に配置され、車両の空力特性が向上するように外気をホイール側に案内する一対のエアダクトと、前記外気吸入口に流入した外気を選択的に前記エアダクトに供給する制御バルブと、車両の作動状態に応じて、前記ロータリーシャッタの開放面積、前記複数のフラップの開閉、および前記制御バルブの作動を制御する制御部と、を含むことができる。

本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法は、前記制御部が、前記大気温センサ、前記速度センサ、前記エアコンディショニング圧力センサ、前記エアコンディショニングスイッチセンサ、前記冷媒温センサ、および前記位置センサの信号を含むセンサ信号に基づいて車両の作動状態を判断し、判断された前記車両の作動状態に応じて前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求される状態であるかを判断する段階と、前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求される状態の場合、前記制御部が、前記ロータリーシャッタを完全に閉じ、前記複数のフラップを閉じ、前記冷却ファンの作動をオフ（ｏｆｆ）し、前記制御バルブを作動して迂回通路を開放する段階と、を含むことができる。

前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求されない状態の場合、前記制御バルブは、迂回通路を遮断するように非作動する段階と、前記制御部が、前記車両の作動状態が設定された低速高負荷条件に該当するかを判断する段階と、前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当すると、前記制御部が、前記ロータリーシャッタを完全に開け、前記複数のフラップを閉じ、前記車両の作動状態に応じて前記冷却ファンと前記制御バルブの作動を制御する段階と、をさらに含むことができる。

前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当すると、前記制御バルブは、車両が加速する状態では前記迂回通路を開放し、車両が定速の状態では前記迂回通路を閉鎖することを特徴とする。

前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当しなければ、前記制御部が、前記車両の作動状態が設定された高速高負荷条件に該当するかを判断する段階と、前記車両の作動状態が高速高負荷条件に該当すると、前記制御部が、前記ロータリーシャッタを完全に開け、前記複数のフラップを開け、前記冷却ファンの作動をオフし、前記制御バルブを作動して迂回通路を開放する段階とをさらに含むことができる。

前記車両の作動状態が高速高負荷条件に該当しなければ、車両の作動状態に応じて制御バルブの作動を制御する段階と、前記制御部が、前記複数のフラップを閉じ、前記冷却ファンの作動をオフし、前記車両の作動状態に応じて前記ロータリーシャッタの開放面積を制御する段階とをさらに含むことができる。

前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求されない状態で、かつ、前記車両の作動状態が高速高負荷条件および低速高負荷条件に該当しない状態の場合、前記制御バルブは、車両が加速する状態では前記迂回通路を開放し、車両が定速の状態では前記迂回通路を閉鎖することを特徴とする。

前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、インタークーラの温度を測定して当該信号を出力するインタークーラ温度センサをさらに含み、前記制御部は、前記インタークーラ温度センサの信号を含めて前記車両の作動状態を判断することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムおよびその制御方法によれば、冷却ファンの使用を車両の走行状態に応じて制御して冷却性能を向上させることができ、車両に流入する空気量を調節して空力性能を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタの作動状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタの作動状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタの作動状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタの作動状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタを示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタを示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのフラップを示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御バルブの作動状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御バルブの作動状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法を示すフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。

しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。

明細書全体にわたって同一の参照番号で表された部分は同一の構成要素を意味する。

図面において、様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムを示す断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムを示すブロック図である。

図３〜図６は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタの作動状態を示す図であり、図７〜図８は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのロータリーシャッタを示す図である。

図９は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムのフラップを示す図である。

図１０〜図１１は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御バルブの作動状態を示す図である。

図１〜図１１を参照すれば、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムは、ファンモータ２２とファンブレード２４とを含む冷却ファン２０が装着されたファンシュラウド３０と、前記ファンブレード２４の作動面積に対応して前記ファンシュラウド３０に備えられ、空気の通過する面積が円周方向に沿って可変するロータリーシャッタ４０と、前記ファンシュラウド３０に備えられ、前記ロータリーシャッタ４０が装着されていない部分の一部を開閉する複数のフラップ６０と、車両の作動状態に応じて、前記ロータリーシャッタ４０の開放面積、前記複数のフラップ６０の開閉、および前記冷却ファン２０の作動を制御する制御部１００と、を含むことができる。

前記ロータリーシャッタ４０と前記複数のフラップ６０とが備えられた前記ファンシュラウド３０は、エンジン７０とラジエータ８０との間に備えられる。

前記ラジエータ８０の前方にはコンデンサ８２が備えられ、前記コンデンサ８２の前方にはインタークーラ８４が備えられてもよい。

また、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムは、前記エンジンルームを囲むエンキャプシュレーション９０をさらに含むことができ、前記エンキャプシュレーション９０は、前記エンジン７０から発生する騒音および振動が前記車体１０の外部に伝達されることを抑制し、走行風が前記エンジンルームに流入すると、走行風を案内して抗力（ｄｒａｇ）を減少させる機能を有する。

さらに、前記エンキャプシュレーション９０は、前記エンジン７０から発生する熱を保存して、車両の停車後一定時間以内に再運行する時、前記エンジン７０が最適な作動温度で運転されるようにすることができる。

図１０〜図１１は、車両の高さ方向から眺めた空気流量の流れを示すものである。車両の前方には、様々な部品を１つのモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）として構成したフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）２１が備えられ、その両側に第１エアダクト２１０が備えられる。

車両が運行される時、外気は、車両前方の両側に備えられた前記第１エアダクト２１０に流入するか、ラジエータグリル１６、バンパホール１７などを通して前記フロントエンドモジュール２１内側の外気吸入口１５に流入する。

第１エアダクト２１０は、車両の長手方向を中心に前方に配置される前方ダクト２１３と、後方に配置される後方ダクト２１５と、を含む。

前方ダクト２１３は、車両前方の外気が抵抗が最小化されるように流線形に形成され、車両の前方にいくほど内側に曲がった形状に構成される。したがって、車両前方の外気が円滑に収容され、前方ダクト２１３を通過する空気の空力性能が向上する。

後方ダクト２１５は、前方ダクト２１３を経由した空気が通過するように第１エアダクト２１０の相対的に後方に形成された部分で、車両の後方にいくほど外側に曲がった形状に形成される。前記後方ダクト２１５は、ホイールハウジング２２０と一体に形成され、空気の抵抗を最小化しながらホイールＷに向かって空気の流れを誘導するようになっている。

一方、後方ダクト２１５の下流側には、後方ダクト２１５に供給される空気の流動方向をガイドするガイドプレート２３０が備えられ、このガイドプレート２３０を通して後方ダクト２１５の空気がホイールＷに向かうようになる。この時、ガイドプレート２３０は、後方ダクト２１５から流出する空気がホイールＷの前方でエアカーテンを形成するようになっており、この空気は設定角度ａでホイールＷの側面に向かって噴射される。前記設定角度ａは、エアカーテンの効果が極大化される角度に設定される。

本発明の実施形態によれば、空冷式インタークーラ８４をエンジン７０の前方に配置することにより、外気によって最も先に冷却させるように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、エアフラップ（図示せず）で外気吸入口１５に流入する空気の流量を制御することができる。

一方、外気吸入口１５に流入した空気は、インタークーラ８４、ラジエータ８０を冷却させ、その内側に位置したエンジン７０に案内される。つまり、インタークーラ８４、ラジエータ８０は外気吸入口１５上に配置される。

インタークーラ８４は、エンジン７０の出力を高めるために排気ガスや外部空気を吸入してタービンを回し、高温の圧縮空気をエンジン７０のシリンダに供給する過給機（図示せず）が吸入した空気を冷却させることができる。

ラジエータ８０は、エンジン７０を経由した高温の冷却水を冷却させる高温ラジエータ８１と、低温の冷却水に残存する熱を大気中に排出する低温ラジエータ８３と、を含むことができるが、上記の技術に関連する内容は、当該技術分野における通常の知識を者に自明であるので、以下では省略する。

一方、本発明の実施形態によれば、フロントエンドモジュール２１の内側面には、前記外気吸入口１５に流入した空気を第１エアダクト２１０に供給できるように第２エアダクト２４０が備えられる。この第２エアダクト２４０は、外気吸入口１５に流入した空気中の一部を第１エアダクト２１０に流入できるように迂回通路２４５を形成する。そして、この迂回通路２４５の上流側には、外気吸入口１５の空気が選択的に第１エアダクト２１０に流入できるように制御バルブ２５０が形成されている。つまり、制御バルブ２５０は、車両の作動状態に応じて、外気吸入口１５に流入した空気を第１エアダクト２１０の前方ダクト２１３側に排出したり、排出しないように制御されるのである。

前記制御バルブ２５０は、ソレノイドバルブをはじめとする多様なバルブが適用可能である。例えば、前記制御バルブ２５０は、その一端が迂回通路２４５の内周面の一端に形成されたバルブ軸２５５に固定され、その他端が一方向または他方向に回転しながら迂回通路２４５を開放したり閉鎖することができる。

仮に、制御バルブ２５０が一方向に回転して迂回通路２４５を閉鎖する場合、図１０の矢印で表したように、グリル１６やバンパホール１７を通して外気吸入口１５に流入した空気は、ラジエータ８０のような放熱器に誘導される。このような制御バルブ２５０の作動状態は、エンジンルーム内部の空気抵抗がやや発生しても冷却性能が優先視される車両の状態に適合する。つまり、エンジン７０が高負荷状態にある場合、制御バルブ２５０は、迂回通路２４５を閉鎖することによって、外気吸入口１５に流入した空気は放熱器に供給され、効果的に車両エンジンルームを冷却させることができる。

反面、制御バルブ２５０が他方向に回転して迂回通路２４５を開放する場合、図１１の矢印で表したように、外気吸入口１５に流入した空気の一部は、第２エアダクト２４０を通過してホイールＷ側に案内される。このように、制御バルブ２５０が迂回通路２４５を開放する場合、エンジンルームの内側に流入する空気の流量が減少し、これによって車両の空力性能が改善できる。このような制御バルブ２５０の作動状態は、車両に負荷が大きく発生せず、高速で進行する場合に適した状態である。

図２を参照すれば、前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、大気温を測定して当該信号を出力する大気温センサ１１０と、車両の速度を測定して当該信号を出力する速度センサ１２０と、エアコンディショニング内部圧力を測定して当該信号を出力するエアコンディショニング圧力センサ１３０と、エアコンディショニングスイッチの作動信号を測定して当該信号を出力するエアコンディショニングスイッチセンサ１４０と、冷媒温度を測定して当該信号を出力する冷媒温センサ１５０と、前記ロータリーシャッタ４０の開放面積を測定して当該信号を出力する位置センサ１７０と、を含むことができる。

前記制御部１００は、前記各センサから当該信号に基づいて車両の作動状態を判断し、前記車両の作動状態に応じて、前記ロータリーシャッタ４０、前記複数のフラップ６０、前記冷却ファン２０、および前記制御バルブ２５０の作動を制御する。

前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、前記インタークーラ８４の温度を測定して当該信号を出力するインタークーラ温度センサ１６０をさらに含み、前記制御部１００は、前記インタークーラ温度センサ１６０の信号をさらに入手して前記車両の作動状態を判断し、前記ロータリーシャッタ４０、前記複数のフラップ６０、前記冷却ファン２０、および前記制御バルブ２５０の作動を制御してもよい。

図１、図３〜図８を参照すれば、前記ロータリーシャッタ４０は、同一回転軸４２を中心に回転可能に備えられる複数のシャッタブレード５０と、前記複数のシャッタブレード５０を回転させて、空気の通過する面積を可変させるシャッタアクチュエータ４４と、を含む。

前記シャッタアクチュエータ４４は、正逆方向の回転が可能なサーボモータであるとよく、マウンティングサポータ４５により前記ファンシュラウド３０に装着される。

前記シャッタブレード５０は、前記シャッタアクチュエータ４４の作動によって前記回転軸４２を中心に回転する作動ブレード５２と、前記作動ブレード５２の回転に伴って扇状（ｆａｎｗｉｓｅ）に展開または折り畳まれるように前記回転軸４２を中心に重なって備えられる複数のサブブレード５４と、を含む。

図８は、前記シャッタブレード５０を側面から眺めた図であり、図８を参照すれば、前記シャッタブレード５０にはそれぞれ作動突起５６が形成され、前記作動ブレード５０が展開または折り畳まれると、前記複数のサブブレード５４のいずれかのサブブレード５４が展開または折り畳まれ、順次残りのサブブレード５４が展開または折り畳まれる。

図７および図８に示されているように、前記作動ブレード５２と前記サブブレード５４が前記回転軸４２を中心に互いに重なり、前記アクチュエータ４４の作動で前記作動ブレード５２が前記回転軸４２を中心に一定角度回転すると、前記作動ブレード５２の作動突起５６によって前記作動ブレード５２と最隣接するサブブレード５４ａの作動突起５６が引きずられて回転する。

この方式で、図面に示されたそれぞれのサブブレード５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが順次扇状に展開される。

逆に、前記アクチュエータ４４が前記作動ブレード５２を反対方向に回転させると、前記作動ブレード５２の反対側の作動突起５６によって前記作動ブレード５２と最隣接するサブブレード５４ａの作動突起５６を押して逆方向に回転する。

この方式で、図面に示されたそれぞれのサブブレード５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが順次折り畳まれる。

前記サブブレード５４のうちの最末端のサブブレード５４ｄにはマウンティング突起５８（図７参照）が形成され、前記ファンシュラウド３０に固定される。

図９を参照すれば、前記複数のフラップ６０には電磁石６２が備えられ、前記電磁石６２に供給される電流に応じて前記複数のフラップ６０が開閉され、前記フラップ６０にはフラップ回転軸６４が備えられ、前記回転軸６４を中心に回転することができる。

前記フラップ回転軸６４は、トーションスプリングであるとよいし、前記電磁石６２に電流が供給されない時、前記フラップ６０が開かれた状態を維持することができる。電流供給装置の故障などの場合に、前記フラップ６０が開かれた状態を維持して前記エンジン７０の過熱を防止することができる。

図３〜図６は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの作動モードを示す図である。

図３に示された作動モードは、前記複数のフラップ６０が閉じられ、前記ロータリーシャッタ４０が完全に閉じられた状態を示し、この時、前記冷却ファン２０は、その作動がオフ（ｏｆｆ）される。

図４に示された作動モードは、前記複数のフラップ６０が閉じられ、前記ロータリーシャッタ４０が完全に開かれた状態を示し、この時、前記冷却ファン２０は、車両の作動状態に応じてその作動が制御できる。

図５に示された作動モードは、前記複数のフラップ６０が開かれ、前記ロータリーシャッタ４０が完全に開かれた状態を示し、この時、前記冷却ファン２０の作動はオフされる。

図６に示された作動モードは、前記複数のフラップ６０が閉じられ、前記ロータリーシャッタ４０の開かれた面積が制御される状態を示し、この時、前記冷却ファン２０の作動はオフされる。

図１２Ａ及び図１２Ｂ は、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法を示すフローチャートである。

以下、図３〜図１１を参照して、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法を説明する。

前記制御部１００が、前記大気温センサ１１０、前記速度センサ１２０、前記エアコンディショニング圧力センサ１３０、前記エアコンディショニングスイッチセンサ１４０、および前記冷媒温センサ１５０の信号を含むセンサ信号に基づいて車両の作動状態を判断し（Ｓ１０）、判断された前記車両の作動状態に応じて前記ロータリーシャッタ４０が完全に閉じられることが要求される状態であるかを判断する（Ｓ２０）。

前記ロータリーシャッタ４０が完全に閉じられることが要求される状態は冷却を必要としない状態で、例えば、車両のエンジン始動後一定時間前記エンジン７０のウォームアップが必要な状態、エンジンの始動をオフ（ｏｆｆ）して前記エンジン７０の温度を維持する必要がある状態、車両が高速低負荷状態で走行する状態などであるとよい。前記該当条件は設定されたマップに予め保存され、前記制御部１００が、前記マップと前記車両の作動状態を比較して、前記ロータリーシャッタ４０が完全に閉じられることが要求される状態であるか否かを決定することができる。

前記ロータリーシャッタ４０が完全に閉じられることが要求される状態の場合、前記制御部１００は、前記ロータリーシャッタ４０を完全に閉じ、前記複数のフラップ６０を閉じ、前記冷却ファン２０の作動をオフ（ｏｆｆ）し、制御バルブ２５０を作動する（Ｓ３０）。制御バルブ２５０の初期状態は迂回通路２４５を閉鎖するようになっており、この制御バルブ２５０を作動させると、図１１のように、外気吸入口１５に入った空気が迂回通路２４５に流入できるように制御バルブ２５０が開放される。

この場合、前記エンジン７０のウォームアップや適正温度の維持が可能であり、前記ロータリーシャッタ４０と前記複数のフラップ６０が閉じられている状態であるため、前記エンジンルームに流入する空気を遮断して空力（ａｅｒｏ−ｄｙｎａｍｉｃ）特性が改善できる。特に、制御バルブ２５０が開放されることによって、外気吸入口１５に流入した空気がホイールＷ側に案内されてエアカーテン効果が発生する。したがって、エンジンルームの内側に過度な空気の流量が流入することを遮断し、外気吸入口１５の空気を迂回させることでさらなる空力特性の改善を期待することができる。

一方、前記ロータリーシャッタ４０が完全に閉じられることが要求されない状態の場合、制御バルブ２５０は、迂回通路２４５を遮断する初期状態をそのまま維持し（Ｓ２５）、前記制御部１００は、前記車両の作動状態が設定された低速高負荷条件に該当するかを判断する（Ｓ４０）。

前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当すると、前記制御部１００は、前記ロータリーシャッタ４０を完全に開け、前記複数のフラップ６０を閉じ、前記車両の作動状態に応じて前記冷却ファン２０と制御バルブ２５０の作動を制御する（Ｓ５０）。

前記設定された低速高負荷条件は、例えば、車速が約３０−４０ｋｐｈであり、エンジンＲＰＭが２０００〜４０００の状態を意味することができ、または前記冷却ファン２０を駆動して冷却が必要な状態として定義できる。つまり、冷却が必要であるが、車両の走行風による冷却が不十分な条件として定義できる。

前記該当条件は設定されたマップに保存され、前記制御部１００が、前記マップと前記車両の作動状態を比較して、前記冷却ファン２０および制御バルブ２５０の作動が必要であるか否かを判断することができ、前記車両の作動状態に応じて、前記制御部１００が前記冷却ファン２０および制御バルブ２５０の作動を制御する。

前記冷却ファン２０の作動は、前記制御部１００が、その回転数を設定されたマップに応じて決定して作動させることができ、または前記冷却ファン２０の作動時間を前記制御部１００が決定して連続的または断続的に前記冷却ファン２０を作動させることができる。

前記制御バルブ２５０の作動は、車両が加速状態では開放され、車両が定速状態にある場合には閉じられるように制御できる。つまり、車両の定速状態では制御バルブ２５０を開放して空力特性を改善するのに対し、車両の加速状態では制御バルブ２５０を迂回通路２４５を閉鎖するように制御して車両の冷却が円滑に行われるようにする。

前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当しなければ、前記制御部１００は、前記車両の作動状態が設定された高速高負荷条件に該当するかを判断し（Ｓ６０）、前記車両の作動状態が高速高負荷条件に該当すると、前記制御部１００が、前記ロータリーシャッタ４０を完全に開け、前記複数のフラップ６０を開け、前記冷却ファン２０の作動をオフする（Ｓ７０）。この時、制御部１００は、制御バルブ２５０を完全に開放して、空力特性を改善することによって動力性能が優先的に向上できるようにする。

前記設定された高速高負荷条件は、例えば、車速が約９０−１１０ｋｐｈであり、エンジンＲＰＭが２０００〜４０００の状態を意味することができ、または冷却が必要であり、車両の走行風による冷却が十分な条件として定義できる。

前記該当条件は設定されたマップに保存され、前記制御部１００が、前記マップと前記車両の作動状態を比較して、走行風による冷却が必要であるか否かを判断することができる。

前記車両の作動状態が高速高負荷条件に該当しなければ、車両の状態に応じて制御バルブ２５０の作動を制御する（Ｓ６５）。つまり、制御部１００は、車両が加速状態では制御バルブ２５０を開放し、車両が定速状態にある場合には制御バルブ２５０を閉じるようにする。

そして、前記制御部１００は、前記複数のフラップ６０を閉じ、前記冷却ファン２０の作動をオフし、前記車両の作動状態に応じて前記ロータリーシャッタ４０の開放面積を制御する（Ｓ８０、Ｓ９０、Ｓ１００）。

制御部１００は、車両の作動状態に応じて、冷却が必要であり、前記冷却ファン２０の作動が不必要であり、車両に流入する走行風の制御が必要な状態であるかを判断する。

前記該当条件は設定されたマップに保存され、前記制御部１００が、前記マップと前記車両の作動状態を比較して、前記ロータリーシャッタ４０の作動が必要であるか否かを判断することができ、前記車両の作動状態に応じて、前記制御部１００が前記ロータリーシャッタ４０の開放面積を決定し、前記ロータリーシャッタ４０の開放を制御する。

前記制御部１００は、前記位置センサ１７０により前記ロータリーシャッタ４０の位置、つまり、前記ロータリーシャッタ４０の開放面積が適切であるかを判断する。つまり、現在の前記ロータリーシャッタ４０の開放面積が前記決定された前記ロータリーシャッタ４０の開放面積に該当するかを判断（Ｓ８０）し、現在の前記ロータリーシャッタ４０の開放面積が前記決定された前記ロータリーシャッタ４０の開放面積に該当しなければ、前記制御部１００は、前記シャッタアクチュエータ４４の作動を制御して前記ロータリーシャッタ４０の開放面積を制御する（Ｓ１００）。

そして、前記制御部１００は、前記複数のフラップ６０を閉じ、前記冷却ファン２０の作動をオフし、前記ロータリーシャッタ４０の開放面積を維持する（Ｓ９０）。

前記エンジン７０にインタークーラ８４が装着された場合には、前記制御部１００が、前記インタークーラ温度センサ１６０の当該信号をさらに含めて前記車両の作動状態を判断することができる。

先に説明したように、本発明の実施形態に係る車両エンジンルーム空気流量制御システムおよびその制御方法によれば、冷却ファンの使用を車両の走行状態に応じて制御して冷却性能を向上させることができ、車両に流入する空気量を調節して空力性能を向上させることができる。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の実施形態から当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって容易に変更されて均等と認められる範囲の全ての変更を含む。

１０：車体
１５：外気吸入口
２０：冷却ファン
２１：フロントエンドモジュール
２２：ファンモータ
２４：ファンブレード
３０：ファンシュラウド
４０：ロータリーシャッタ
４２：回転軸
４４：シャッタアクチュエータ
４５：マウンティングサポータ
５０：シャッタブレード
５２：作動ブレード
５４：サブブレード
５６：作動突起
５８：マウンティング突起
６０：フラップ
６２：電磁石
６４：フラップ回転軸
７０：エンジン
８０：ラジエータ
８２：コンデンサ
８４：インタークーラ
９０：エンキャプシュレーション
１００：制御部
１１０：大気温センサ
１２０：速度センサ
１３０：エアコンディショニング圧力センサ
１４０：エアコンディショニングスイッチセンサ
１５０：冷媒温センサ
１６０：インタークーラ温度センサ
１７０：位置センサ
２１０：第１エアダクト
２２０：ホイールハウジング
２３０：ガイドプレート
２４０：第２エアダクト
２５０：制御バルブ
２５５：バルブ軸

Claims (18)

1. 車両の前方から外気を流入してエンジンルームに供給する外気吸入口と、
   前記外気吸入口の両側に配置され、車両の空力特性が向上するように外気をホイール側に案内する一対のエアダクトと、
   前記外気吸入口に流入した外気を選択的に前記エアダクトに供給する制御バルブと、
   前記外気吸入口と前記エンジンルームとの間に配置されるラジエータと、
   車両の作動状態に応じて前記制御バルブの作動を制御する制御部と、を含み、
   前記エアダクトは、前記外気吸入口と選択的に連通し、前記ラジエータの上流側に配置され、
   前記外気吸入口に流入した空気が前記エアダクトに供給されるように前記外気吸入口と前記エアダクトとの間には迂回通路が形成され、前記制御バルブは、前記迂回通路の上流側に形成され、
   前記制御バルブの一端は前記迂回通路の内周面の一端に形成されたバルブ軸に固定され、その他端は前記迂回通路を選択的に開放または閉鎖するように一方向または他方向に回転し、
   前記制御バルブが非作動の場合、一方向に回転した状態を維持して前記迂回通路を閉鎖し、前記外気吸入口に流入した空気は前記ラジエータに全部流入し、
   前記制御バルブが作動する場合、前記制御バルブは、他方向に回転して前記迂回通路を開放し、前記外気吸入口に流入した空気の一部が前記迂回通路を経由して前記エアダクトに供給されることを特徴とする車両エンジンルーム空気流量制御システム。
2. 前記エアダクトは、
   車両の長手方向を中心に前方に配置される前方ダクトと、
   前記前方ダクトから流入した空気をホイール側に案内する後方ダクトとを含み、
   前記前方ダクトは、車両前方の外気が円滑に収容されるようにその前方にいくほど内側に曲がった形状に形成され、
   前記後方ダクトは、後方にいくほど外側に曲がった形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
3. 前記後方ダクトの下流側には、空気の流動方向を前記ホイール側に向かうようにするガイドプレートが備えられ、前記後方ダクトから流出する空気は、ホイールの側面と設定された角度で車両の外側に噴射されることを特徴とする請求項２に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
4. ファンモータとファンブレードとを含む冷却ファンが装着されたファンシュラウドと、
   前記ファンブレードの作動面積に対応して前記ファンシュラウドに備えられ、空気の通過する面積が円周方向に沿って可変するロータリーシャッタと、
   前記ファンシュラウドに備えられ、前記ロータリーシャッタが装着されていない部分の一部を開閉する複数のフラップとをさらに含み、
   前記制御部は、車両の作動状態に応じて、前記ロータリーシャッタの開放面積、前記複数のフラップの開閉、前記冷却ファンの作動、および前記制御バルブの作動を制御することを特徴とする請求項３に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
5. 前記ロータリーシャッタは、
   同一回転軸を中心に回転可能に備えられる複数のシャッタブレードと、
   前記複数のシャッタブレードを回転させて、空気の通過する面積を可変させるシャッタアクチュエータと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
6. 前記シャッタブレードは、
   前記シャッタアクチュエータの作動によって前記回転軸を中心に回転する作動ブレードと、
   前記作動ブレードの回転に応じて扇状（ｆａｎｗｉｓｅ）に展開または折り畳まれるように前記回転軸を中心に重なって備えられる複数のサブブレードと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
7. 前記シャッタブレードにはそれぞれ作動突起が形成され、
   前記作動ブレードが展開または折り畳まれると、前記複数のサブブレードのいずれかのサブブレードが展開または折り畳まれ、順次残りのサブブレードが展開または折り畳まれることを特徴とする請求項６に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
8. 前記複数のフラップには電磁石が備えられ、前記電磁石に供給される電流に応じて前記複数のフラップが開閉されることを特徴とする請求項７に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
9. 前記ロータリーシャッタと前記複数のフラップとが備えられた前記ファンシュラウドは、エンジンとラジエータとの間に備えられたことを特徴とする請求項４に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
10. 前記エンジンルームを囲むエンキャプシュレーションをさらに含み、
    前記車両エンジンルーム空気流量制御システムの作動モードは、
    前記複数のフラップが閉じられ、前記ロータリーシャッタが完全に閉じられ、前記冷却ファンの作動をオフ（ｏｆｆ）し、前記制御バルブを作動する第１モードと、
    前記複数のフラップが閉じられ、前記ロータリーシャッタが完全に開かれ、前記冷却ファンと前記制御バルブの作動を車両の作動状態に応じて制御する第２モードと、
    前記複数のフラップが開かれ、前記ロータリーシャッタが完全に開かれ、前記冷却ファンの作動をオフし、前記制御バルブを作動する第３モードと、
    前記複数のフラップが閉じられ、前記ロータリーシャッタの開かれた面積が制御され、前記冷却ファンの作動をオフし、前記制御バルブの作動を車両の状態に応じて制御する第４モードと、を含むことを特徴とする請求項９に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
11. 前記第２モードおよび前記第４モードで、前記制御バルブは、車両が加速する状態では前記迂回通路を開放し、車両が定速の状態では前記迂回通路を閉鎖することを特徴とする請求項１０に記載の車両エンジンルーム流量制御システム。
12. 前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、
    大気温を測定して当該信号を出力する大気温センサと、
    車両の速度を測定して当該信号を出力する速度センサと、
    エアコンディショニング内部圧力を測定して当該信号を出力するエアコンディショニング圧力センサと、
    エアコンディショニングスイッチの作動信号を測定して当該信号を出力するエアコンディショニングスイッチセンサと、
    冷媒温度を測定して当該信号を出力する冷媒温センサと、
    前記ロータリーシャッタの開放面積を測定して当該信号を出力する位置センサと、をさらに含み、
    前記制御部は、前記各センサから当該信号に基づいて車両の作動状態を判断し、前記車両の作動状態に応じて、前記第１モード〜第４モードのいずれかのモードで前記ロータリーシャッタ、前記複数のフラップ、前記冷却ファン、および前記制御バルブの作動を制御することを特徴とする請求項１１に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
13. 前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、インタークーラの温度を測定して当該信号を出力するインタークーラ温度センサをさらに含み、
    前記制御部は、前記インタークーラ温度センサの信号をさらに入手して前記車両の作動状態を判断し、前記第１モード〜第４モードのいずれかのモードで前記ロータリーシャッタ、前記複数のフラップ、前記冷却ファン、および前記制御バルブの作動を制御することを特徴とする請求項１２に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システム。
14. 大気温を測定して当該信号を出力する大気温センサと、車両の速度を測定して当該信号を出力する速度センサと、エアコンディショニング内部圧力を測定して当該信号を出力するエアコンディショニング圧力センサと、エアコンディショニングスイッチの作動信号を測定して当該信号を出力するエアコンディショニングスイッチセンサと、冷媒温度を測定して当該信号を出力する冷媒温センサと、ファンモータとファンブレードとを含む冷却ファンが装着されたファンシュラウドと、前記ファンブレードの作動面積に対応して前記ファンシュラウドに備えられ、空気の通過する面積が円周方向に沿って可変するロータリーシャッタと、前記ロータリーシャッタの開放面積を測定して当該信号を出力する位置センサと、前記ファンシュラウドに備えられ、前記ロータリーシャッタが装着されていない部分の一部を開閉する複数のフラップと、車両の前方から外気を流入してエンジンルームに供給する外気吸入口と、前記外気吸入口の両側に配置され、車両の空力特性が向上するように外気をホイール側に案内する一対のエアダクトと、前記外気吸入口に流入した外気を選択的に前記エアダクトに供給する制御バルブと、車両の作動状態に応じて、前記ロータリーシャッタの開放面積、前記複数のフラップの開閉、および前記制御バルブの作動を制御する制御部と、を含む車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法において、
    前記制御部が、前記大気温センサ、前記速度センサ、前記エアコンディショニング圧力センサ、前記エアコンディショニングスイッチセンサ、前記冷媒温センサ、および前記位置センサの信号を含むセンサ信号に基づいて車両の作動状態を判断し、判断された前記車両の作動状態に応じて、前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求される状態であるかを判断する段階と、
    前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求される状態の場合、前記制御部が、前記ロータリーシャッタを完全に閉じ、前記複数のフラップを閉じ、前記冷却ファンの作動をオフ（ｏｆｆ）し、前記制御バルブを作動して迂回通路を開放する段階と、を含むことを特徴とする車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法。
15. 前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求されない状態の場合、
    前記制御バルブは、迂回通路を遮断するように非作動する段階と、
    前記制御部が、前記車両の作動状態が設定された低速高負荷条件に該当するかを判断する段階と、
    前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当すると、前記制御部が、前記ロータリーシャッタを完全に開け、前記複数のフラップを閉じ、前記車両の作動状態に応じて前記冷却ファンと前記制御バルブの作動を制御する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法。
16. 前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当すると、前記制御バルブは、車両が加速する状態では前記迂回通路を開放し、車両が定速の状態では前記迂回通路を閉鎖することを特徴とし、
    前記車両の作動状態が低速高負荷条件に該当しなければ、前記制御部が、前記車両の作動状態が設定された高速高負荷条件に該当するかを判断する段階と、
    前記車両の作動状態が高速高負荷条件に該当すると、前記制御部が、前記ロータリーシャッタを完全に開け、前記複数のフラップを開け、前記冷却ファンの作動をオフし、前記制御バルブを作動して迂回通路を開放する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法。
17. 前記車両の作動状態が高速高負荷条件に該当しなければ、
    車両の作動状態に応じて制御バルブの作動を制御する段階と、
    前記制御部が、前記複数のフラップを閉じ、前記冷却ファンの作動をオフし、前記車両の作動状態に応じて前記ロータリーシャッタの開放面積を制御する段階と、をさらに含み、
    前記ロータリーシャッタが完全に閉じられることが要求されない状態で、かつ、前記車両の作動状態が高速高負荷条件および低速高負荷条件に該当しない状態の場合、前記制御バルブは、車両が加速する状態では前記迂回通路を開放し、車両が定速の状態では前記迂回通路を閉鎖することを特徴とする請求項１６に記載の車両エンジンルーム流量制御システムの制御方法。
18. 前記車両エンジンルーム空気流量制御システムは、インタークーラの温度を測定して当該信号を出力するインタークーラ温度センサをさらに含み、
    前記制御部は、前記インタークーラ温度センサの信号を含めて前記車両の作動状態を判断することを特徴とする請求項１７に記載の車両エンジンルーム空気流量制御システムの制御方法。