KR100376677B1 - A pre-heating method of cooling water for diesel engines - Google Patents
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Abstract
본 발명은 겨울철과 같은 혹한기에 있어서 냉각수를 예열하여 증온시켜 줌으로써 디젤엔진의 동절기 난방 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 하기 위하여,The present invention in order to improve the winter heating performance of the diesel engine by preheating and increasing the temperature of the cooling water in cold weather, such as winter,
차량의 시동 스위치가 온되면 각종 온도 센서류의 작동 상태를 점검하는 단계와; 각종 온도 센서로부터 기준 온도 요소를 설정하는 단계와; 기준 온도 요소에 따라 냉각수 히터 가동시간(Ts)을 설정하는 단계와; 예연소실 내의 공기를 미리 가열하는 예열 플러그가 온(on)되어 작동되고 있는지를 판단하는 단계와; 예열 플러그가 작동되고 있지 않다면, 차실내의 히터장치를 작동시키는 블로우 팬 스위치가 온(on)되었는지를 판단하는 단계와; 블로우 팬 스위치가 온(on)되어 있다면, 배터리 전압이 일정 전압 이상인가를 판단하는 단계와; 배터리 전압이 일정 전압 이상인 경우 냉각수 히터를 작동시켜 냉각수의 온도를 높이는 단계와; 냉각수 히터가 가동시간으로 설정된 시간동안만 작동되도록 냉각수 히터의 작동시간이 냉각수 히터 가동시간 내인가를 판단하는 단계와; 냉각수 히터의 작동시간이 설정된 가동시간을 초과하면 냉각수 히터의 작동을 정지하여 냉각수의 예열을 종료하는 단계를 포함하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법을 제공한다.Checking an operating state of various temperature sensors when the start switch of the vehicle is turned on; Setting a reference temperature element from various temperature sensors; Setting a coolant heater operating time Ts according to the reference temperature component; Determining whether a glow plug for preheating air in the preburner chamber is on and in operation; If the glow plug is not operating, determining whether the blow fan switch for operating the heater device in the vehicle compartment is on; If the blow fan switch is on, determining whether the battery voltage is above a predetermined voltage; Operating the coolant heater to increase the temperature of the coolant when the battery voltage is greater than or equal to a predetermined voltage; Determining whether the operating time of the cooling water heater is within the cooling water heater operating time so that the cooling water heater is operated only for the time set as the operating time; When the operating time of the coolant heater exceeds the set operating time, it provides a cooling water preheating method of the diesel engine comprising the step of stopping the operation of the coolant heater to terminate the preheating of the coolant.
Description
본 발명은 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 겨울철과 같은 혹한기에 있어서, 디젤 엔진의 냉각수를 단시간 내에 예열시킬 수 있도록 함으로서 히팅장치에 의한 차실내의 난방 작동이 원활히 수행되도록 하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preheating the coolant of a diesel engine, and more particularly, in a cold season such as winter, the preheating of the coolant of the diesel engine can be preheated within a short time so that the heating operation in the cabin by the heating device is smoothly performed. A method of preheating the coolant in a diesel engine.
일반적으로 내연기관에 있어서 열효율은 작동 유체에 공급되는 열량이 많을수록 또한 작동 유체의 압력이 높을수록 커진다.In general, in an internal combustion engine, the thermal efficiency increases as the amount of heat supplied to the working fluid increases and the pressure of the working fluid increases.
이 점에서 디젤 엔진은 공기를 고압으로 압축한 뒤에 연료를 분사하여 자기 착화시키는 기관이므로 그 열효율 또한 32~38%정도로서 가솔린엔진의 25~32%에 비하여 상당히 높다.In this regard, the diesel engine is an engine that compresses air to high pressure and then injects fuel to self-ignite, so the thermal efficiency thereof is about 32 to 38%, which is considerably higher than that of 25 to 32% of gasoline engines.
이러한 디젤 엔진의 고효율성으로 인하여 가솔린엔진에 비하여 대형 트럭, 버스, 선박, 기차 등의 보다 광범위한 운송장치에 적용되고 있다.Due to the high efficiency of these diesel engines, they are applied to a wider range of transportation devices such as large trucks, buses, ships and trains than gasoline engines.
그러나, 상기와 같이 디젤 엔진이 갖는 고효율성으로 인하여 기관내 고온과 저온의 차이가 가솔린 엔진보다 심하므로, 겨울철과 같은 혹한기에 있어서는 디젤엔진은 저온 상태가 보다 오랜 시간동안 지속되게 되고, 이로 인하여 기관 내를 순환하는 냉각수의 온도 또한 저온 상태로 유지되므로, 이 냉각수를 이용하여 차실내의 공기를 따뜻하게 하는 히터장치의 증온 작동도 쉽게 이루어지지 않고, 히팅 성능이 제대로 발휘되는 데는 오랜 시간을 기다려야 하는 문제점이 있었다.However, due to the high efficiency of the diesel engine as described above, the difference between the high temperature and the low temperature in the engine is more severe than the gasoline engine, so in the cold weather such as winter, the low temperature condition of the diesel engine lasts for a longer time. Since the temperature of the cooling water circulating is also maintained at a low temperature, it is not easy to increase the temperature of the heater device that uses the cooling water to warm the air in the vehicle, and it is necessary to wait a long time for the heating performance to be properly exhibited. there was.
이에 따라, 냉각수의 온도를 검출하여 냉각수의 온도를 상승시켜 주어야 하지만 이경우 겨울철 배터리의 방전 문제가 일어날 수 있다.Accordingly, the temperature of the cooling water must be increased by detecting the temperature of the cooling water, but in this case, the battery discharge problem may occur in winter.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 겨울철과 같은 혹한기에 있어서 다른 장치의 작동 상태를 계속적으로 반영하면서 냉각수를 예열하여 증온시켜 줌으로써 디젤 엔진의 동절기 난방(Heating)성능을 보다 향상시키고 배터리의 방전 문제 등을 방지할 수 있는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법에 관한 것이다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to heat the temperature of the diesel engine by heating the cooling water while warmly reflecting the operating conditions of other devices in the cold weather, such as winter (Heating) performance of the diesel engine The present invention relates to a method of preheating the coolant of a diesel engine, which can further improve and prevent the discharge of the battery.
도 1은 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법에 의하여 작동되는 예열 장치의 블록도,1 is a block diagram of a preheating device operated by a cooling water preheating method according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법의 순서도,2 is a flow chart of the cooling water preheating method according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법 중 기준 온도 요소 설정 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of a method for setting a reference temperature element in the method of preheating the coolant according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
12 : 냉각수 통로 14 : 냉각수 히터(heater)12: cooling water passage 14: cooling water heater (heater)
16 : 전자제어유닛(E.C.U) 18 : 입력요소16: Electronic control unit (E.C.U) 18: Input element
20 : 시동 스위치 22 : 냉각 수온 센서20: start switch 22: cooling water temperature sensor
24 : 공기 온도 센서 26 : 연료 온도 센서24: air temperature sensor 26: fuel temperature sensor
28 : 예열 플러그 작동 스위치 30 : 배터리 전압 센서28: glow plug operation switch 30: battery voltage sensor
32 : 블로어 팬 스위치32: blower fan switch
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
차량의 시동 스위치가 온되면 각종 온도 센서류의 작동 상태를 점검하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 정상 작동으로 판단되는 각종 온도 센서로부터 기준 온도 요소를 설정하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 설정된 기준 온도 요소에 따라 냉각수 히터 가동시간(Ts)을 설정하는 제3단계와; 상기 제3단계 후에 예연소실 내의 공기를 미리 가열하는 예열 플러그가 온(on)되어 작동되고 있는지를 판단하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 예열 플러그가 작동되고 있지 않다면, 차실내의 히터장치를 작동시키는 블로우 팬 스위치가 온(on)되었는지를 판단하는 제5단계와; 상기 제5단계에서 블로우 팬 스위치가 온(on)되어 있다면, 배터리 전압이 일정 전압 이상인가를 판단하는 제6단계와; 상기 제6단계에서 배터리 전압이 일정 전압 이상인 경우 냉각수 히터를 작동시켜 냉각수의 온도를 높이는 제7단계와; 상기 제7단계에서 냉각수 히터가 가동시간으로 설정된 시간동안만 작동되도록 냉각수 히터의 작동시간이 냉각수 히터 가동시간 내인가를 판단하는 제8단계와; 상기 제8단계에서 냉각수 히터의 작동시간이 설정된 가동시간을 초과하면 냉각수 히터의 작동을 정지하여 냉각수의 예열을 종료하는 제9단계를 포함하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법을 제공한다.A first step of checking an operation state of various temperature sensors when the start switch of the vehicle is turned on; A second step of setting a reference temperature element from various temperature sensors judged to be in normal operation in the first step; A third step of setting a coolant heater operating time Ts according to the reference temperature element set in the second step; A fourth step of determining whether a glow plug for preheating the air in the preburn chamber is on after the third step; A fifth step of determining whether the blow fan switch for operating the heater device in the vehicle room is on if the glow plug is not operated in the fourth step; A sixth step of determining whether the battery voltage is higher than or equal to a predetermined voltage if the blow fan switch is turned on in the fifth step; A seventh step of increasing the temperature of the cooling water by operating the cooling water heater when the battery voltage is higher than the predetermined voltage in the sixth step; An eighth step of determining whether the operating time of the cooling water heater is within the operating time of the cooling water heater so that the cooling water heater is operated only for the time set as the operating time in the seventh step; When the operating time of the coolant heater exceeds the set operating time in the eighth step, it provides a cooling water preheating method of the diesel engine comprising a ninth step of stopping the operation of the coolant heater to terminate the preheating of the coolant.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention that can specifically realize the above object will be described.
도 1은 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법에 의하여 작동되고 제어되는 예열 장치의 블록도로서, 도 1을 참조하면, 이 예열장치는 냉각수 통로(12) 상에 다수개 설치되는 냉각수 히터(14)와, 이 냉각수 히터(14)에 작동 신호를 보내는 등 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법을 수행하는 전자제어유닛(16)과, 이 전자제어유닛(16)이 냉각수 히터(14)를 제어하기 위한 각종 인자로서 입력되는 입력요소(18)들로 이루어진다.FIG. 1 is a block diagram of a preheating device operated and controlled by a coolant preheating method according to the present invention. Referring to FIG. And an electronic control unit 16 for performing the cooling water preheating method according to the present invention, such as sending an operation signal to the cooling water heater 14, and various factors for the electronic control unit 16 to control the cooling water heater 14. Consisting of input elements 18 which are input as.
상기에서 냉각수 히터(14)는 디젤 엔진의 예연소실 내의 공기를 미리 가열하여 동절기에 시동이 용이하도록 하는 예열 플러그와 동일한 장치를 이용하면 되며, 냉각수가 흐르는 통로(12)상에 일정 개수, 예컨대 4개 이상 설치된다.In the above, the coolant heater 14 may use the same device as the glow plug that preheats the air in the pre-combustion chamber of the diesel engine to facilitate starting in winter. More than one are installed.
그리고 전자제어유닛(16)의 작동 조건을 이루는 입력요소(18)로는 작동을 시작하기 위한 시동 요소와, 냉각수 히터(14)의 작동시간의 설정을 위한 온도 요소와, 배터리의 과도한 사용을 방지하기 위한 방전 요소로 나눌 수 있다.The input element 18 constituting the operating condition of the electronic control unit 16 includes a starting element for starting operation, a temperature element for setting an operating time of the coolant heater 14, and preventing excessive use of the battery. Can be divided into discharge elements.
상기 시동 요소로서는 차량을 시동시키는 시동 스위치(20)의 온,오프 신호가 있으며, 온도 요소로서는 냉각 수온 센서(22)로부터 입력되는 냉각수 온도와, 공기 온도 센서(24)로부터 입력되는 공기 온도와, 연료 온도 센서(26)로부터 입력되는 연료 온도가 있으며, 방전 요소로서는 예열 플러그(미도시함)의 작동 여부를 나타내는 예열 플러그 작동 스위치(28)로부터 입력되는 온,오프 신호와, 배터리 전압 센서(30)로부터 입력되는 배터리의 전압 값과, 차실내의 히터(미도시함)장치를 작동시키는 블로어 팬 스위치(32)의 온, 오프 신호가 있다.As the starting element, there is an on / off signal of the start switch 20 for starting the vehicle. As the temperature element, the cooling water temperature input from the cooling water temperature sensor 22, the air temperature input from the air temperature sensor 24, There is a fuel temperature input from the fuel temperature sensor 26, and the discharge element includes an on / off signal input from the glow plug operation switch 28 indicating whether a glow plug (not shown) is operated, and the battery voltage sensor 30. ) And the on / off signal of the blower fan switch 32 for operating a heater (not shown) device in the vehicle interior.
상기에서 전자제어유닛(16)은 온도 요소에 의하여 냉각수 히터를 가동시킬 시간(Ts)을 설정하게 되며, 방전 요소에 의하여 엔진이 방전되지 않는 상태에서 냉각수 히터가 작동되도록 제어한다.In the above, the electronic control unit 16 sets the time Ts for operating the coolant heater by the temperature element, and controls the coolant heater to operate in a state where the engine is not discharged by the discharge element.
상기와 같이 이루어지는 예열 장치에 대하여 전자제어유닛(16)에서 수행하는 본 발명의 냉각수 예열 방법은 다음과 같다.Cooling water preheating method of the present invention carried out in the electronic control unit 16 for the preheating device made as described above is as follows.
차량의 시동 스위치(20)가 온(on)되면 냉각수 예열 작동을 시작한다.(S1)When the start switch 20 of the vehicle is turned on, the coolant preheating operation is started.
먼저, 전자제어유닛(16)으로 입력되는 요소 중 온도 요소에 관련하는 장치류, 즉, 냉각 수온 센서(22)와, 공기 온도 센서(24)와, 연료 온도 센서(26)가 정상적으로 작동하고 있는지를 점검한다.(S2)First, among the elements input to the electronic control unit 16, devices related to the temperature element, that is, the cooling water temperature sensor 22, the air temperature sensor 24, and the fuel temperature sensor 26 are operating normally. Check (S2)
상기에서 정상 작동으로 판단되는 온도 센서로부터 기준 온도 요소를 설정한다.(S3)The reference temperature element is set from the temperature sensor judged to be normal operation above (S3).
여기서 기준 온도 요소를 설정하는 방법으로는 먼저, 냉각 수온 센서(22)가 정상적으로 작동하는가를 판단한다(S21). 만약, 냉각 수온 센서(22)가 정상적으로 작동한다면 이로부터 입력되는 냉각수 온도를 기준 온도 요소로 설정하게 되며(S31), 비정상적으로 작동한다면, 공기 온도 센서(24)가 정상적으로 작동하는가를 판단한다(S22). 만약, 공기 수온 센서(24)가 정상적으로 작동한다면 이로부터 입력되는 공기 온도를 기준 온도 요소로 설정하게 되며(S32), 비정상적으로 작동한다면, 연료 온도 센서(26)가 정상적으로 작동하는가를 판단한다(S23). 만약, 연료 온도 센서(26)가 정상적으로 작동한다면 이로부터 입력되는 연료 온도를 기준 온도 요소로 설정하게 되며(S33), 비정상적으로 작동한다면, 기준 온도 요소는 없는 것으로 판단한다(S30).Here, as a method of setting the reference temperature element, first, it is determined whether the cooling water temperature sensor 22 operates normally (S21). If the cooling water temperature sensor 22 operates normally, the cooling water temperature input therefrom is set as a reference temperature element (S31). If abnormally operating, the air temperature sensor 24 determines whether the air temperature sensor 24 operates normally (S22). ). If the air temperature sensor 24 operates normally, the air temperature input from the air temperature sensor 24 is set as a reference temperature element (S32). If abnormally operated, the fuel temperature sensor 26 determines whether the fuel temperature sensor 26 operates normally (S23). ). If the fuel temperature sensor 26 operates normally, the fuel temperature input therefrom is set as the reference temperature element (S33). If abnormally operated, it is determined that there is no reference temperature element (S30).
상기와 같이 설정되는 기준 온도 요소에 따라 냉각수 히터(14)의 가동시간(Ts)을 설정한다.(S4)The operating time Ts of the coolant heater 14 is set according to the reference temperature element set as described above (S4).
여기서 냉각수 히터(14)의 가동시간(Ts)은 냉각수 온도에 기초를 둔 타임 맵(Time Map)에 따라 결정된다. 이 타임 맵은 온도 대 시간의 디멘젼으로 작성되는데, 예컨대 -20℃이하면 20분, -15℃이하면 15분, -10℃이하면 10분, -5℃에서 0℃사이에는 5분으로 작성된다. 이 때, 기준 온도 요소가 공기 온도 또는 연료 온도라면 상기 시간에 일정한 보상 시간을 추가하여 설정하게 된다. 그리고, 기준 온도 요소가 없을 경우에는 미리 지정된 상수값을 냉각수 히터의 가동시간으로 한다. 이 상수값은 차량의 운행 지역에 적합하게 설정되는데, 통상 운행 지역의 겨울철 평균 온도가 -5℃라면 상기 상수값도 5분 정도로 지정된다.Here, the operating time Ts of the coolant heater 14 is determined according to a time map based on the coolant temperature. This time map is a dimension of temperature versus time, for example, 20 minutes below -20 ° C, 15 minutes below -15 ° C, 10 minutes below -10 ° C, and 5 minutes between -5 ° C and 0 ° C. do. At this time, if the reference temperature element is an air temperature or a fuel temperature, a constant compensation time is added to the time and set. If there is no reference temperature element, the predetermined constant value is the operating time of the cooling water heater. This constant value is set appropriately for the driving area of the vehicle. If the average temperature in winter in the driving area is -5 ° C, the constant value is also designated as about 5 minutes.
상기와 같이 냉각수 히터(14) 가동시간(Ts)이 설정되면 예연소실 내의 예열 플러그(미도시함)가 작동되고 있는지를 판단한다.(S5)When the operating time Ts of the coolant heater 14 is set as described above, it is determined whether the glow plug (not shown) in the pre-combustion chamber is operated.
이는 냉각수 히터(14)의 작동시 배터리의 과다한 소모가 발생할 수 있으므로 예열 플러그가 작동되고 있는 동안에는 냉각수 히터(14)를 작동시키지 않도록 한 것이다.This may cause excessive consumption of the battery when the coolant heater 14 is operated, so that the coolant heater 14 is not operated while the glow plug is operating.
상기에서 예열 플러그가 작동되고 있지 않다면, 차실내의 히터(미도시함)장치를 작동시키는 블로우 팬 스위치(32)가 온되었는지를 판단한다.(S6)If the glow plug is not operating in the above, it is determined whether the blow fan switch 32 for operating the heater (not shown) device in the vehicle compartment is turned on.
상기 블로우 팬 스위치(32)가 온이 되면 차실내로 온풍이 불게 되며, 이 때 에 본 발명에 의한 냉각수 예열 장치가 작동하도록 함으로써 히터가 빠른 시간내에 온풍을 차실내에 공급할 수 있도록 한다.When the blow fan switch 32 is turned on, the warm air is blown into the interior of the vehicle. At this time, the cooling water preheating apparatus according to the present invention operates so that the heater can supply the warm air to the interior of the vehicle within a short time.
상기에서 블로우 팬 스위치(32)가 온이라고 판단되면, 배터리 전압 센서(30)로부터 배터리 전압이 일정 전압, 예컨대 11V이상인가를 판단한다.(S7)If it is determined that the blow fan switch 32 is on, it is determined from the battery voltage sensor 30 whether the battery voltage is a predetermined voltage, for example, 11V or more (S7).
이는 상기 예열 플러그가 작동 중인가를 판단하는 경우와 동일한 목적으로서, 배터리의 전압이 일정 전압 이상인 경우에만 냉각수 히터(14)가 작동되어 배터리가 방전되지 않도록 하기 위함이다.This is the same purpose as to determine whether the glow plug is in operation, so that the coolant heater 14 is operated only when the voltage of the battery is above a certain voltage so that the battery is not discharged.
상기에서 배터리 전압이 일정 전압 이상인 경우, 비로소 냉각수 통로(12)상에 설치된 냉각수 히터(14)를 작동시키게 되며, 냉각수 히터(14)는 소정시간 동안 냉각수를 가열하게 된다.(S8)When the battery voltage is above the predetermined voltage, the coolant heater 14 installed on the coolant passage 12 is operated, and the coolant heater 14 heats the coolant for a predetermined time (S8).
상기 냉각수 히터(14)의 작동은 상기 냉각수 히터 가동시간(Ts)으로 설정된 시간동안 작동되며, 이 때, 냉각수 히터의 작동시간(Ta)이 상기 가동시간(Ts)내인가를 계속하여 판단한다.(S9)The operation of the coolant heater 14 is operated for a time set as the coolant heater operating time Ts, and at this time, it is continuously determined whether the operating time Ta of the coolant heater is within the operating time Ts. (S9)
상기에서 냉각수 히터의 작동시간(Ta)이 가동시간(Ts) 이내라고 판단되면 상기 예열 플러그 작동 스위치(28)와, 블로우 팬 스위치(32)와, 배터리 전압의 상태를 계속하여 체크하여, 여기서 예열 플러그 작동 스위치(28)가 온(On)이거나, 블로우 팬 스위치(32)가 오프(Off)되었거나, 배터리 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 냉각수 히터의 작동을 정지시킨다.If it is determined that the operating time Ta of the coolant heater is within the operating time Ts, the state of the glow plug operation switch 28, the blow fan switch 32, and the battery voltage are continuously checked, where the preheating is performed. When the plug operation switch 28 is On, the blow fan switch 32 is Off, or the battery voltage is below a certain voltage, the operation of the coolant heater is stopped.
또한, 냉각수 히터(14)의 작동시간(Ta)이 가동시간(Ts)을 초과하게 되어도 냉각수 히터(14)의 작동은 정지되며(S10), 본 발명에 의한 냉각수 예열은 종료된다.Further, even when the operating time Ta of the coolant heater 14 exceeds the operating time Ts, the operation of the coolant heater 14 is stopped (S10), and the coolant preheating according to the present invention is terminated.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 의한 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법은 차량의 주행 조건에 맞추어 동절기의 냉각수 온도를 충분히 상승시켜 줌으로써, 디젤 엔진용 히터의 정상 작동시간을 단축시키고, 난방 성능이 제대로 발휘되도록 할 수 있다.Cooling water preheating method of the diesel engine according to the present invention made as described above sufficiently increases the coolant temperature of the winter in accordance with the driving conditions of the vehicle, to shorten the normal operating time of the heater for the diesel engine, so that the heating performance is properly exhibited can do.
또한, 배터리와 예열 플러그의 작동 상태에 따라서 냉각수를 예열하여 주므로 냉각수 예열에 따른 배터리 류의 방전도 방지할 수 있다.In addition, since the cooling water is preheated according to the operating states of the battery and the glow plug, it is possible to prevent the discharge of the battery due to the cooling water preheating.
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