KR100405890B1 - Method for controlling the temperature of cooling water when engine is coldly started in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 자동차용 엔진의 냉시동시 냉각수온 제어 방법은, 서모스탯 내의 냉각수온을 검출하고, 검출된 냉각수온이 소정치 이상이면 서모스탯의 입구와 출구를 연결하는 서모스탯 바이패스관을 미리 설정된 개도로 개방하며, 그리고나서, 주기적으로 냉각수온의 변화율을 계산하여, 상기 변화율이 소정치 미만이면 변화율에 따라 미리 결정된 개도로 서모스탯 바이패스관의 개도를 조절하며, 변화율이 소정치 이상이면 서모스탯 바이패스관을 폐쇄하고 서모스탯의 개폐를 이용한 통상의 냉각수온 제어를 수행하는 것에 의해 이루어진다. 본 발명은 상기 서모스탯의 개폐를 이용한 냉각수온 제어를 수행하는 단계이후에 서모스탯 내부의 냉각수온을 검출하여 냉각수온이 고장진단 온도 이상이면 소정 시간 동안의 냉각수온 변화율을 계산한 다음, 냉각수온 변화율이 소정치 이상이고 냉각수온이 고장판단온도 이상이면 서모스탯이 고장인 것으로 판단하여 경보 장치를 작동시키는 것에 의해 이루어진다. 서모스탯이 고장인 것으로 판단되면 엔진이 과열되는 것을 방지하도록 서모스탯의 입구와 출구를 연결하는 서모스탯 바이패스관을 개방하는 서모스탯 고장 진단 방법을 더 포함할 수 있다.Cooling water temperature control method during cold start of the automotive engine according to the present invention, detects the cooling water temperature in the thermostat, and if the detected cooling water temperature is a predetermined value or more in advance the thermostat bypass pipe connecting the inlet and outlet of the thermostat Opening at the set opening degree, and then periodically calculating the rate of change of the cooling water temperature, if the rate of change is less than the predetermined value, and adjusts the degree of opening of the thermostat bypass pipe according to the rate of change, if the rate of change is greater than the predetermined value By closing the thermostat bypass tube and performing normal cooling water temperature control using the opening and closing of the thermostat. The present invention detects the cooling water temperature inside the thermostat after the step of performing the cooling water temperature control using the opening and closing of the thermostat to calculate the rate of change of cooling water temperature for a predetermined time when the cooling water temperature is higher than the failure diagnosis temperature, and then the cooling water temperature. If the rate of change is equal to or greater than the predetermined value and the cooling water temperature is equal to or greater than the fault determination temperature, it is determined by operating the alarm device by determining that the thermostat is faulty. If it is determined that the thermostat is faulty, the method may further include a thermostat failure diagnosis method of opening a thermostat bypass pipe connecting the inlet and the outlet of the thermostat to prevent the engine from overheating.
Description
본 발명은 냉각수를 순환시켜 엔진으로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위한 자동차용 엔진의 냉각 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 엔진의 냉시동시 스모스탯의 반복적인 개폐로 인한 엔진 및 냉각 장치의 파손 또는 고장을 방지하도록 냉각수의 순환을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 냉각수온 제어 방법에 서모스탯의 반복적인 개폐 등으로 인한 서모스탯의 고장을 진단하는 방법을 더 포함할 수 있다.The present invention relates to a cooling apparatus of an automotive engine for cooling heat generated from an engine by circulating cooling water, and more particularly, damage or failure of an engine and a cooling apparatus due to repetitive opening and closing of the statistic during cold start of the engine. It relates to a method for controlling the circulation of the cooling water to prevent. In addition, the present invention may further include a method for diagnosing a failure of the thermostat due to repeated opening and closing of the thermostat in the cooling water temperature control method.
차량용 엔진의 실린더에 형성된 연소실에서 발생되는 연소 가스의 온도는 대략 2,000℃ 이상이며, 이 열의 상당량은 실린더와 실린더 헤드, 피스톤 및 밸브 등으로 전달된다. 이와 같이, 엔진의 구성 부품으로 연소 가스의 열이 전달되는 것에 의해 엔진 구성 부품의 온도가 과도하게 상승되면, 부품의 열변형이 일어나거나 실린더벽의 윤활 불량에 따른 중대한 열적 장해가 발생된다. 또한, 연소 상태도 나빠지고, 노크 또는 조기 점화와 같은 이상 연소로 인해 엔진의 출력이 저하될 뿐만 아니라 피스톤의 용손과 같은 부품의 손상이 발생된다.The temperature of the combustion gas generated in the combustion chamber formed in the cylinder of the vehicle engine is approximately 2,000 ° C. or more, and a substantial amount of this heat is transferred to the cylinder, the cylinder head, the piston and the valve, and the like. As such, when the temperature of the engine component is excessively increased by the transfer of the heat of the combustion gas to the component of the engine, thermal deformation of the component occurs or serious thermal failure due to poor lubrication of the cylinder wall. In addition, the combustion condition worsens, and abnormal combustion, such as knocking or premature ignition, causes not only the output of the engine to be lowered, but also damage to parts such as a piston loss.
따라서, 차량에는 엔진의 작동시 연소 가스에 의해 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉각 장치가 필수적으로 구비되어 있다. 이러한 냉각 장치는 공기를 이용한 공냉식과 물을 이용한 수냉식으로 크게 구분되는 바, 4행정 내연기관을 채택한 차량은 거의 대부분 수냉식 엔진 냉각 장치를 사용하고 있다.Therefore, the vehicle is essentially provided with a cooling device for cooling the heat generated by the combustion gas during operation of the engine. These cooling devices are largely divided into air-cooled air and water-cooled water, and most vehicles employing a four-stroke internal combustion engine use water-cooled engine cooling devices.
이러한 수냉식 엔진 냉각 장치의 일 예가 도 1에 도시되어 있다.An example of such a water cooled engine cooling device is shown in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 수냉식 엔진 냉각 장치는 연소실이 형성된 엔진(미도시)을 둘러싸고 있는 워터 재킷(1), 워터 펌프(2), 라디에이터(3), 냉각팬(4), 서모스탯(5) 등을 포함하고 있다.As shown, the water-cooled engine cooling apparatus includes a water jacket (1), a water pump (2), a radiator (3), a cooling fan (4), a thermostat (5), and the like surrounding an engine (not shown) in which a combustion chamber is formed. It includes.
워터 펌프(2)가 작동되면, 냉각수는 워터 재킷(1)을 따라 순환되면서 엔진으로 전달된 연소 가스의 열을 흡수하여 엔진을 냉각시킨다. 엔진의 열을 흡수하여 온도가 상승된 냉각수는 제 1 냉각수관(6)을 통해 라디에이터(3)로 유입되고, 라디에이터(3)에서 외기와 열교환되어 냉각된다. 냉각된 냉각수는 워터 펌프(2)의 작동으로 제 2 냉각수관(7)을 통해 다시 워터 재킷(1)으로 압송되어 엔진을 냉각시킨다. 냉각팬(4)은 라디에이터(3)를 순환하는 냉각수의 열교환을 촉진시킨다.When the water pump 2 is operated, the coolant circulates along the water jacket 1 to absorb heat of the combustion gas delivered to the engine to cool the engine. Cooling water whose temperature is increased by absorbing heat of the engine is introduced into the radiator 3 through the first cooling water pipe 6, and is cooled by heat exchange with the outside air in the radiator 3. The cooled coolant is pumped back to the water jacket 1 through the second coolant pipe 7 by the operation of the water pump 2 to cool the engine. The cooling fan 4 promotes heat exchange of the cooling water circulating through the radiator 3.
제 2 냉각수관(7)의 중간 일측에는 서모스탯(5)이 설치되어 있다. 서모스탯(5)은 감온 실린더(51) 내부의 왁스 팰릿(52)이 온도에 따라 팽창 및 수축되는 것을 이용하여 제 2 냉각수관(7)을 개폐하며, 바이패스관(8)을 통해 제 1 냉각수관(6)의 일측과 연결되어 있다. 서모스탯(5)을 통해 워터 재킷(1)으로 유입되는 냉각수의 온도가 소정 온도(대략 83~87℃) 이하로 떨어지면 왁스 팰릿(52)이 수축되는 것에 의해 메인 밸브(53)가 닫혀 제 2 냉각수관(7)을 폐쇄한다. 이에 따라 라디에이터(3)로부터 냉각수가 서모스탯(5)과 워터 펌프(2)를 거쳐 워터 재킷(1)으로 유입되는 것이 차단된다. 동시에 메인 밸브(53)와 연동되는 바이패스 밸브(54)는 바이패스관(8)과 소통되는 바이패스 포트(55)를 개방한다. 이때, 워터 펌프(2)는 계속해서 작동되고 있으므로 워터 재킷(1)으로부터 제 1 냉각수관(6)으로 유출되는 냉각수는 라디에이터(3)로 유입되지 않고 바이패스관(6)을 통해 서모스탯(5)으로 유입된 다음 워터 펌프(2)를 통해 워터 재킷(1)으로 다시 유입된다. 따라서, 워터 재킷(1)을 순환하는 냉각수의 온도는 점점 상승된다. 이에 따라 냉각 장치 전체의 냉각수 온도가 지나치게 낮아져 엔진의 열효율이 저하되는 것이 방지된다.The thermostat 5 is provided in the middle one side of the 2nd cooling water pipe 7. The thermostat 5 opens and closes the second cooling water pipe 7 by using the wax pallet 52 inside the temperature reduction cylinder 51 being expanded and contracted according to the temperature, and the first through the bypass pipe 8. It is connected to one side of the cooling water pipe (6). When the temperature of the coolant flowing into the water jacket 1 through the thermostat 5 drops below a predetermined temperature (approximately 83 to 87 ° C.), the main valve 53 is closed by the shrinking of the wax pallet 52 and the second valve is closed. The cooling water pipe 7 is closed. Accordingly, the cooling water from the radiator 3 is blocked from flowing into the water jacket 1 via the thermostat 5 and the water pump 2. At the same time, the bypass valve 54 interlocked with the main valve 53 opens the bypass port 55 in communication with the bypass pipe 8. At this time, since the water pump 2 is continuously operated, the coolant flowing out from the water jacket 1 to the first coolant pipe 6 does not flow into the radiator 3 but is connected to the thermostat 3 through the bypass pipe 6. 5) and then back to the water jacket (1) through the water pump (2). Therefore, the temperature of the cooling water circulating through the water jacket 1 gradually increases. Thereby, the cooling water temperature of the whole cooling device becomes low too much and it is prevented that the thermal efficiency of an engine falls.
워터 재킷(1)과 바이패스관(8) 및 서모스탯(5)을 계속해서 순환되는 냉각수의 온도가 소정 온도 이상으로 상승되면 감온 실린더(51) 내부의 왁스 팰릿(52)이 팽창되어 메인 밸브(53)는 개방되고 바이패스 밸브(54)는 폐쇄된다. 이에 따라, 라디에이터(3)로부터 냉각수가 유출되어 제 2 냉각수관(7), 서모스탯(5) 및 워터 펌프(2)를 통해 워터 재킷(1)으로 유입된다. 또한, 워터 재킷(1)으로부터 유출되는 냉각수는 제 1 냉각수관(6)을 거쳐 라디에이터(3)로 유입된다. 이에 따라 냉각수의 온도가 지나치게 상승되어 엔진이 과열되는 것이 방지된다.When the temperature of the cooling water continuously circulated through the water jacket 1, the bypass pipe 8 and the thermostat 5 rises above a predetermined temperature, the wax pallet 52 inside the temperature reduction cylinder 51 expands and the main valve 53 is opened and bypass valve 54 is closed. Accordingly, the coolant flows out from the radiator 3 and flows into the water jacket 1 through the second coolant pipe 7, the thermostat 5, and the water pump 2. In addition, the cooling water flowing out of the water jacket 1 flows into the radiator 3 via the first cooling water pipe 6. As a result, the temperature of the coolant is excessively raised to prevent the engine from overheating.
그러나, 상기와 같은 종래의 자동차용 엔진의 냉각 장치는 다음과 같은 단점이 있었다.However, the conventional cooling device of the automobile engine has the following disadvantages.
자동차 엔진이 냉시동될 때 냉각 장치 내의 냉각수는 그 온도가 현저히 낮다. 그러므로, 서모스탯의 메인 밸브는 시동 직후 폐쇄된 상태로 유지되며, 냉각수는 워터 재킷으로부터 바이패스관, 서모스탯 및 워터 펌프를 거쳐 다시 워터 재킷으로 순환된다. 순환되는 냉각수의 온도가 점점 상승되어 서모스탯의 메인 밸브가 개방되면 라디에이터로부터 유출되는 냉각수가 서모스탯과 워터 펌프를 거쳐 워터 재킷으로 유입된다. 그런데, 서모스탯은 온도에 따른 왁스 팰릿의 팽창 및 수축에 의해 메인 밸브가 개폐되기 때문에 온도 변화에 따른 응답성이 늦다는 특징을 가지고 있다. 따라서, 냉각수의 온도가 서모스탯 개방 온도까지 상승되더라도 메인 밸브가 완전 개방되기까지는 소정의 시간이 더 소요되며, 그 동안 바이패스관을 통해순환되는 냉각수의 온도는 서모스탯 개방 온도보다 크게 상승된다. 그리고, 라디에이터로부터 유출되는 저온의 냉각수가 워터 재킷으로 유입되어 순환되면 냉각수의 온도가 전체적으로 저하되는데 라디에이터로부터 유출되는 냉각수의 온도가 워터 재킷의 냉각수 온도에 비해 크게 낮기 때문에 냉각수의 온도는 다시 서모스탯 개방온도 이하로 낮아지게 되어 서모스탯의 메인 밸브는 다시 폐쇄된다. 이 경우에도 역시 서모스탯의 늦은 응답성으로 인하여 순환되는 냉각수의 온도가 서모스탯 개방온도보다 크게 낮아진 상태에서 서모스탯의 메인 밸브가 완전히 폐쇄된다.When the automotive engine is cold-started, the coolant in the cooling system is significantly lower in temperature. Therefore, the main valve of the thermostat remains closed immediately after starting, and the coolant is circulated from the water jacket to the water jacket via the bypass pipe, the thermostat and the water pump. When the temperature of the circulating coolant increases gradually and the main valve of the thermostat opens, the coolant flowing from the radiator flows into the water jacket through the thermostat and the water pump. However, the thermostat has a characteristic that the response to the temperature change is slow because the main valve is opened and closed by expansion and contraction of the wax pallet according to temperature. Therefore, even if the temperature of the cooling water is raised to the thermostat opening temperature, it takes a predetermined time until the main valve is fully opened, during which the temperature of the cooling water circulated through the bypass pipe is significantly higher than the thermostat opening temperature. When the low temperature coolant flowing from the radiator flows into the water jacket and circulates, the temperature of the coolant decreases as a whole.Because the temperature of the coolant flowing out from the radiator is significantly lower than that of the water jacket, the temperature of the coolant is opened again. Lowering below the temperature causes the thermostat's main valve to close again. In this case, too, due to the late responsiveness of the thermostat, the main valve of the thermostat is completely closed while the temperature of the circulating coolant is significantly lower than the thermostat opening temperature.
이와 같이, 서모스탯의 늦은 응답성 때문에 서모스탯을 통해 워터 펌프로 유입되는 냉각수의 온도 편차가 크게 발생되고, 이는 서모스탯의 반복적인 개폐를 야기한다. 한편, 메인 밸브가 폐쇄될 때는 서지 압력(surge pressure)이 발생되는바, 메인 밸브의 반복적인 개폐에 따라 주기적으로 발생되는 서지 압력은 엔진의 각 구성 부품과 서모스탯 및 라디에이터를 비롯한 냉각 장치의 파손 및 고장을 발생시킨다.As such, the temperature response of the coolant flowing into the water pump through the thermostat is greatly generated due to the late responsiveness of the thermostat, which causes repeated opening and closing of the thermostat. On the other hand, surge pressure is generated when the main valve is closed, and the surge pressure periodically generated by repeated opening and closing of the main valve causes damage to components of the engine and cooling devices including thermostats and radiators. And failure.
그리고, 상기와 같은 서지 압력에 의해 서모스탯이 고장나 냉각수의 온도가 서모스탯 개방온도 이상으로 상승해도 메인 밸브가 폐쇄된 상태로 유지될 경우 냉각수의 냉각이 이루어지지 않으므로 엔진이 과열되어 실린더가 변형되거나 실린더의 유막이 파손되는 것에 의한 윤활 불량이 발생된다. 또한, 과열된 냉각수가 수증기고 변화되어 라디에이터 내부의 압력이 상승되며, 이로 인해 주행중 라디에이터 캡으로부터 수증기가 급격하게 분출될 수 있다. 이에 따라 운전자가 놀라 안전 사고가 유발될 우려가 있다.When the thermostat fails due to the surge pressure as described above or the temperature of the coolant rises above the thermostat opening temperature, if the main valve is kept closed, cooling of the coolant is not performed. Or lubrication failure is caused by breakage of the oil film of the cylinder. In addition, the superheated coolant is changed to steam and the pressure inside the radiator is increased, which may cause a sudden ejection of water vapor from the radiator cap while driving. As a result, the driver may be surprised to cause a safety accident.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 자동차 엔진의 냉시동시 엔진 및 냉각 장치의 구성 부품들에 영향을 주는 서지 압력을 발생시키는 서모스탯의 반복적인 개폐를 없애기 위해 냉각수의 온도가 최단 시간 내에 소정 범위로 안정화되도록 냉각수의 순환을 제어하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, the temperature of the coolant is the shortest to eliminate the repetitive opening and closing of the thermostat to generate a surge pressure affecting the components of the engine and the cooling device during cold start of the automotive engine The purpose is to control the circulation of the cooling water so that it stabilizes in a predetermined range within time.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 냉각수온 제어 방법 뿐만 아니라 서모스탯의 반복적인 개폐 또는 다른 여러 가지 이유로 인하여 서모스탯이 고장날 경우 이를 진단하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to diagnose this when the thermostat fails due to the repetitive opening and closing of the thermostat or other various reasons as well as the cooling water temperature control method as described above.
도 1은 종래의 엔진 냉각 시스템을 도시한 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a conventional engine cooling system.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 자동차용 엔진의 냉각 시스템을 도시한 개략도.2 shows a schematic diagram of a cooling system of an engine for an automobile for implementing the method according to the invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉시동시 냉각수온 제어 방법을 도시한 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method of controlling cooling water temperature during cold startup according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 고장진단 방법을 도시한 흐름도.Figure 4 is a flow chart illustrating a thermostat failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 ; 워터 재킷 3 ; 라디에이터One ; Water jacket 3; radiator
5 ; 서모스탯 53 ; 메인 밸브5; Thermostat 53; Main valve
54 ; 바이패스 밸브 7 ; 제 2 냉각수관54; Bypass valve 7; 2nd cooling water pipe
91 ; 서모스탯 바이패스관 92 ; 서모스탯 바이패스 밸브91; Thermostat bypass tube 92; Thermostat bypass valve
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동차용 엔진의 냉시동시 냉각수온 제어 방법은, 서모스탯 내의 냉각수온을 검출하고, 검출된 냉각수온이 소정치 이상이면 서모스탯의 입구와 출구를 연결하는 서모스탯 바이패스관을 미리 설정된 개도로 개방하며, 그리고나서, 주기적으로 냉각수온의 변화율을 계산하여, 상기 변화율이 소정치 미만이면 변화율에 따라 미리 결정된 개도로 서모스탯 바이패스관의 개도를 조절하며, 변화율이 소정치 이상이면 서모스탯 바이패스관을 폐쇄하고 서모스탯의 개폐를 이용한 통상의 냉각수온 제어를 수행하는 것에 의해 이루어진다. 여기서 변화율이 소정치 미만일 경우의 서모스탯 바이패스관의 개도 조절은, 상기 변화율이 양의 값이면 개도를 0으로 하고 상기 변화율이 음의 값일 경우 값이 클수록 개도를 작게 조절한다.In order to achieve the above object, the cooling water temperature control method during cold start of the automotive engine according to the present invention, detects the cooling water temperature in the thermostat, and if the detected cooling water temperature is more than a predetermined value, connecting the inlet and the outlet of the thermostat The thermostat bypass pipe is opened at a predetermined opening degree, and then, periodically, the rate of change of the cooling water temperature is calculated, and when the rate of change is less than a predetermined value, the opening degree of the thermostat bypass pipe is adjusted according to the rate of change. If the rate of change is greater than or equal to a predetermined value, the thermostat bypass tube is closed and normal cooling water temperature control using the opening and closing of the thermostat is performed. The opening degree of the thermostat bypass tube when the rate of change is less than a predetermined value is 0 when the rate of change is a positive value, and the opening degree is adjusted smaller as the value is larger when the rate of change is a negative value.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉각수온 제어 방법은 상기 서모스탯의 개폐를 이용한 냉각수온 제어를 수행하는 단계이후에 서모스탯 내부의 냉각수온을 검출하여 냉각수온이 고장진단 온도 이상이면 소정 시간 동안의 냉각수온 변화율을 계산한 다음, 냉각수온 변화율이 소정치 이상이고 냉각수온이 고장판단온도 이상이면 서모스탯이 고장인 것으로 판단하여 경보 장치를 작동시키는 것에 의해 이루어지고, 서모스탯이 고장인 것으로 판단되면 엔진이 과열되는 것을 방지하도록 서모스탯의 입구와 출구를 연결하는 서모스탯 바이패스관을 개방시키는 서모스탯 고장 진단 방법을 더 포함한다.In order to achieve another object of the present invention, the cooling water temperature control method according to the present invention detects the cooling water temperature inside the thermostat after the step of performing the cooling water temperature control using the opening and closing of the thermostat, the temperature of the cooling water failure diagnosis temperature If it is abnormal, calculate the rate of change of cooling water temperature for a predetermined time, and if the rate of change of cooling water is above a predetermined value and the temperature of cooling water is higher than the fault determination temperature, it is judged that the thermostat is out of order and activates the alarm device. If it is determined that the failure is further comprises a thermostat failure diagnosis method for opening the thermostat bypass pipe connecting the inlet and outlet of the thermostat to prevent the engine from overheating.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 엔진의 냉시동시 냉각수온 제어 방법 및 서모스탯 고장진단 방법을 실시하기 위한 자동차용 엔진의 냉각 장치를 도시한 구성도다. 도 2에 도시된 냉각 장치는 도 1에 도시된 냉각 장치의 구성에 서모스탯 바이패스관(91)과 서모스탯 바이패스 밸브(92)와 냉각수온 검출 센서(미도시)를 더 포함하는 구성으로 이루어져 있다. 따라서, 냉각 장치에 대한 상세한 설명은 생략한다.2 is a block diagram illustrating a cooling apparatus of an automotive engine for performing a cooling water temperature control method and a thermostat failure diagnosis method during cold start of an automotive engine according to an exemplary embodiment of the present invention. The cooling device shown in FIG. 2 further includes a thermostat bypass pipe 91, a thermostat bypass valve 92, and a coolant temperature detection sensor (not shown) in the configuration of the cooling device shown in FIG. 1. consist of. Therefore, detailed description of the cooling device is omitted.
서모스탯 바이패스관(91)은 제 2 냉각수관(7)을 통해 순환되는 냉각수를 서모스탯(5)을 통하지 않고 바이패스시키도록 서모스탯(5)의 입구로부터 출구까지 연결되어 있고, 서모스탯 바이패스 밸브(92)는 서모스탯 바이패스관(91)의 일측에 설치되어 서모스탯 바이패스관(91)을 개폐하기 위한 것이다. 바람직하게는 서모스탯 바이패스 밸브(91)는 그 개도를 조절할 수 있는 솔레노이드 밸브이다. 냉각수온 검출센서는 서모스탯(5) 내부에 설치되어 있으며 서모스탯(5)을 통과하는 냉각수의 수온을 검출하여 자동차의 전자제어유닛으로 입력한다.The thermostat bypass pipe 91 is connected from the inlet to the outlet of the thermostat 5 so as to bypass the cooling water circulated through the second cooling water pipe 7 without passing through the thermostat 5. The bypass valve 92 is provided on one side of the thermostat bypass pipe 91 to open and close the thermostat bypass pipe 91. Preferably, the thermostat bypass valve 91 is a solenoid valve that can adjust its opening degree. Cooling water temperature detection sensor is installed inside the thermostat (5) detects the temperature of the coolant passing through the thermostat (5) and enters the electronic control unit of the vehicle.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 엔진의 냉시동시 냉각수온 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 3 describes the cooling water temperature control method when the cold start of the vehicle engine according to an embodiment of the present invention.
우선, 자동차의 엔진이 냉시동되면 서모스탯(5)은 폐쇄된 상태, 즉 메인 밸브(53)가 닫힌 상태이다. 따라서, 워터 재킷(1)으로부터 유출된 냉각수는 바이패스관(8)을 통해 서모스탯(5)을 통과하고 워터 펌프(2)를 통해 다시 워터 재킷(1)으로 유입된다.First, when the engine of the vehicle is cold started, the thermostat 5 is in a closed state, that is, the main valve 53 is in a closed state. Therefore, the coolant flowing out of the water jacket 1 passes through the thermostat 5 through the bypass pipe 8 and flows back into the water jacket 1 through the water pump 2.
이 상태에서, 냉각수온 검출 센서를 통해 서모스탯 냉각수온(T)을 검출한다(S11). 그리고 나서, 검출된 냉각수온(T)이 바이패스 온도(TB) 이상인지 판단한다(S12). 바이패스 온도(TB)는 대략 79~81℃, 바람직하게는 80℃다. 만약 냉각수온(T)이 바이패스 온도(TB) 이상이면, 서모스탯 바이패스 밸브(92)를 미리 설정된 개도만큼 개방한다(S13). 서모스탯 바이패스 밸브(92)가 개방됨에 따라, 라디에이터(3)로부터 제 2 냉각수관(7)으로 유출된 냉각수가 서모스탯 바이패스관(91) 및 펌프(2)를 통해 워터 재킷(1)으로 유입된다. 서모스탯 바이패스관(91)을 통해 유입된 냉각수는 그 온도가 바이패스관(8)을 통하여 워터 재킷(1)으로 유입된 냉각수에 비해 온도가 낮으며, 이에 따라 워터 재킷(1)을 순환하는 냉각수의 온도는 저하된다. 그리고, 워터 재킷(1)으로부터 유출된 냉각수는 바이패스관(8)을 통해 서모스탯(5)으로 다시 유입되지만, 일부는 제 1 냉각수관(6)을 통해 라디에이터(3)로 유입된다. 이와 같은 과정이 되풀이되면서 라디에이터(3)로 순환되는 냉각수의 온도도 점차 상승된다.In this state, the thermostat cooling water temperature T is detected through the cooling water temperature detection sensor (S11). Then, it is determined whether the detected cooling water temperature T is equal to or larger than the bypass temperature T B (S12). The bypass temperature T B is approximately 79 to 81 ° C., preferably 80 ° C. If the cooling water temperature T is greater than or equal to the bypass temperature T B , the thermostat bypass valve 92 is opened by a predetermined opening degree (S13). As the thermostat bypass valve 92 is opened, the coolant flowing out of the radiator 3 into the second coolant pipe 7 passes through the thermostat bypass pipe 91 and the pump 2 to the water jacket 1. Flows into. The coolant introduced through the thermostat bypass tube 91 has a lower temperature than the coolant introduced into the water jacket 1 through the bypass tube 8, thereby circulating the water jacket 1. The temperature of the cooling water to be lowered. Then, the coolant flowing out of the water jacket 1 flows back into the thermostat 5 through the bypass pipe 8, but part of the coolant flows into the radiator 3 through the first coolant pipe 6. As this process is repeated, the temperature of the cooling water circulated to the radiator 3 also gradually increases.
다음으로, 소정 시간 간격으로 냉각수온 검출 센서로부터 냉각수온(T)을 검출하여 냉각수온의 변화율(ΔT)을 계산한다(S14). 그리고 나서, 냉각수온의변화율(ΔT)이 기준치(R1) 이상인지 판단한다(S15). 여기서, 기준치(R1)는 양의 값을 가진다.Next, the cooling water temperature T is detected from the cooling water temperature detection sensor at predetermined time intervals, and the rate of change ΔT of the cooling water temperature is calculated (S14). Then, it is determined whether the change rate ΔT of the cooling water temperature is equal to or greater than the reference value R 1 (S15). Here, the reference value R 1 has a positive value.
만약 냉각수온의 변화율(ΔT)이 기준치(R1) 미만이면, 전자제어유닛 내에 미리 저장된 맵으로부터 냉각수온의 변화율(ΔT)에 대응되는 개도로 서모스탯 바이패스 밸브(92)의 개도를 조절한다(S16). 이에 따라 서모스탯 바이패스관(91)을 통해 워터 재킷(1)으로 유입되는 냉각수의 양이 조절된다. 맵은 냉각수온 변화율(ΔT)이 양의 값일 경우에는 서모스탯 바이패스 밸브(92)의 개도가 0이며, 냉각수온 변화율(ΔT)이 음의 값일 경우에는 그 값이 클수록 밸브(92)의 개도가 작고 그 값이 적을수록 밸브(92)의 개도가 크도록 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같이 냉각수온의 변화율(ΔT)에 따라 라디에이터(3)로부터 적당량의 냉각수를 워터 재킷(1)으로 유입시키는 것에 의해, 워터 재킷(1)과 바이패스관(8)과 서모스탯(5)으로 순환되는 냉각수의 온도를 거의 일정하게 유지되는 반면, 라디에이터(3)로 순환되는 냉각수의 온도는 전자와 같아지도록 점점 상승된다. 이때, 일정하게 유지되는 냉각수의 온도는 대략 80℃ 전후이다.If the rate of change of cooling water temperature (Δ T), the opening degree of the reference value (R 1), the thermostat by-pass valve 92 to the opening degree corresponding to in the electronic control unit, is less than the rate of change (Δ T) of the cooling water temperature from a pre-stored map Adjust (S16). Accordingly, the amount of cooling water flowing into the water jacket 1 through the thermostat bypass pipe 91 is adjusted. Map if a value of the amount of cooling water temperature change rate (Δ T) has an opening degree is zero, the thermostat by-pass valve 92, cooling water temperature change rate (Δ T) if a value of the sound, the higher the value the valve (92) It is preferable to set so that the opening degree of the valve 92 is large so that the opening degree of is small and the value is small. Thus the rate of change of cooling water temperature (Δ T), the water jacket (1) and the bypass pipe 8 and the thermostat by flowing the cooling water of suitable amount to the water jacket (1) from the radiator (3), according to (5) While the temperature of the cooling water circulated to is kept substantially constant, the temperature of the cooling water circulated to the radiator 3 is gradually raised to become equal to the former. At this time, the temperature of the cooling water kept constant is about 80 ° C.
라디에이터(3)의 냉각수 온도가 바이패스관(8)을 통해 워터 재킷(1)으로 다시 순환되는 냉각수의 온도와 같아지면 냉각수온은 전체적으로 상승되며, 그 온도 변화율이 양의 값이기 때문에 서모스탯 바이패스 밸브(92)의 개도는 닫힌 상태로 유지된다. 따라서, 워터 재킷(1)으로부터 유출된 냉각수는 라디에이터(3)로 유입되지 않고 전부 바이패스관(8)과 서모스탯(5)을 통해 워터 재킷(1)으로 다시 유입된다. 그 결과 서모스탯(5)의 냉각수온 검출 센서로부터 검출되는 냉각수온은 점점 더 빨리 상승된다.When the coolant temperature of the radiator 3 is equal to the temperature of the coolant circulated back to the water jacket 1 through the bypass pipe 8, the coolant temperature rises as a whole, and since the temperature change rate is a positive value, the thermostat bypass The opening degree of the pass valve 92 is kept closed. Therefore, the coolant flowing out of the water jacket 1 does not flow into the radiator 3 but all flows back into the water jacket 1 through the bypass pipe 8 and the thermostat 5. As a result, the cooling water temperature detected from the cooling water temperature detection sensor of the thermostat 5 rises more and more quickly.
만약 냉각수온의 변화율(ΔT)이 기준치(R1) 이상으로 되면 서모스탯 바이패스 밸브(92)는 완전히 폐쇄되고(S17), 서모스탯(5)의 개폐에 따른 통상적인 냉각수온 제어가 이루어진다.If the rate of change (ΔT) of the cooling water temperature is higher than the reference value (R 1 ), the thermostat bypass valve 92 is completely closed (S17), and the normal cooling water temperature control is performed by opening and closing the thermostat (5). .
이 상태에서 냉각수온이 계속 상승되어 서모스탯(5)이 개방되면 라디에이터(3)의 냉각수가 서모스탯(5)을 통해 워터 재킷(1)으로 유입된다. 하지만 상기의 단계들에 의해, 라디에이터(3)의 냉각수온과 바이패스관(8)의 냉각수온은 그 차이가 크지 않다. 따라서, 비록 왁스 팰릿(52)의 팽창 및 수축으로 인하여 서모스탯(5)의 개폐가 천천히 이루어지더라도 종래와 같이 큰 온도 편차 및 그로 인하여 서모스탯(5)이 반복적으로 개폐되는 현상은 발생되지 않는다.In this state, when the temperature of the cooling water continues to rise and the thermostat 5 is opened, the cooling water of the radiator 3 flows into the water jacket 1 through the thermostat 5. However, by the above steps, the difference between the cooling water temperature of the radiator 3 and the cooling water temperature of the bypass pipe 8 is not large. Therefore, even if the thermostat 5 is opened and closed slowly due to the expansion and contraction of the wax pallet 52, a large temperature deviation and a phenomenon in which the thermostat 5 is repeatedly opened and closed as in the prior art do not occur. .
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 고장 진단 방법을 도시한 흐름도다. 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 고장 진단 방법은 단독으로 수행될 수도 있으나, 상기의 냉시동시 냉각수온 제어 방법의 S17단계 이후에 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.Figure 4 is a flow chart illustrating a thermostat failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention. Thermostat failure diagnostic method according to an embodiment of the present invention may be performed alone, but preferably after the step S17 of the cooling water temperature control method during the cold start.
도면을 참조하여 설명하면, 우선 냉각수온(T)울 검출한다(S21). 그리고나서, 검출된 냉각수온(T)이 고장진단온도(T1) 이상인지 판단한다(S22). 고장진단온도(T1)는 서모스탯(5)이 닫힌 상태로 고장난 것을 진단하기 위해 설정된 임의의 진단 조건이다.Referring to the drawings, first, the cooling water temperature T is detected (S21). Then, it is determined whether the detected cooling water temperature T is equal to or higher than the failure diagnosis temperature T 1 (S22). The failure diagnosis temperature T 1 is an arbitrary diagnosis condition set to diagnose that the thermostat 5 has failed in a closed state.
S22단계의 조건이 만족되면, 소정 시간 동안의 냉각수온 변화율(ΔT)을 계산한다(S23). 계산된 냉각수온 변화율(ΔT)을 소정의 기준치(R2)와 비교하고(S24), 냉각수온(T)을 고장판단온도(T2)와 비교한다(S25). S25단계의 고장판단온도(T2)는 엔진이 과열되지 않는 냉각수의 최고 온도로 설정된다.After the step S22 the condition is satisfied, it calculates a cooling water temperature change rate (Δ T) for a predetermined time (S23). Is compared with the calculated cooling water temperature change rate (Δ T) by comparison with a predetermined reference value (R 2) and (S24), the failure cooling water temperature (T) determining the temperature (T 2) (S25). The failure determination temperature T 2 of step S25 is set to the maximum temperature of the coolant in which the engine does not overheat.
만약 냉각수온 변화율(ΔT)이 기준치(R2) 이상이고 냉각수온(T)이 고장판단온도(T2) 이상이면, 즉 S24단계와 S25 단계가 둘다 만족되면 서모스탯(5)이 고장인 것으로 판단한다. S24단계와 S25단계의 실행 순서는 바뀌어도 관계없다.If the cooling water temperature change rate ( Δ T) is higher than the reference value (R 2 ) and the cooling water temperature (T) is higher than the fault determination temperature (T 2 ), that is, if both the step S24 and step S25 are satisfied, the thermostat (5) is faulty. I think that. The order of execution of steps S24 and S25 may be reversed.
서모스탯(5)이 고장인 것으로 판단되면, 서모스탯 바이패스 밸브(92)를 완전히 개방한다(S26). 이에 따라 라디에이터(3)의 냉각수가 서모스탯 바이패스관(91)을 통해 워터 재킷(1)으로 유입되고, 워터 재킷(1)의 냉각수온이 낮아져 엔진의 과열이 방지된다.If it is determined that the thermostat 5 is broken, the thermostat bypass valve 92 is completely opened (S26). Accordingly, the coolant of the radiator 3 flows into the water jacket 1 through the thermostat bypass pipe 91, and the coolant temperature of the water jacket 1 is lowered to prevent overheating of the engine.
그리고 나서, 운전자가 서모스탯(5)이 고장난 것을 알 수 있도록 경보 장치(미도시)를 작동시킨다(S27). 경보 장치는 경고등 또는 경음기가 사용될 수 있다.Then, the driver operates an alarm device (not shown) so that the driver can know that the thermostat 5 has failed (S27). The alarm device may use a warning light or horn.
상기된 바와 같은 본 발명에 따른 냉각수온 제어 방법은, 자동차 엔진의 냉시동시 서모스탯이 개방되기 전에 냉각수온의 변화율에 따라 소정량의 냉각수를 서모스탯을 통하지 않고 라디에이터로부터 워터 재킷으로 유입시키킨다. 따라서, 서모스탯이 개방되기 전에 냉각 장치 전체의 냉각수온이 균일해져 종래와 같이 냉각수온의 온도 편차에 의한 서모스탯의 반복적인 개폐 현상이 발생되지 않는다. 그 결과, 서모스탯의 개폐로 인해 발생되는 서지 압력으로 인하여 엔진 및 냉각 장치의 구성 부품들이 파손되거나 고장나지 않는다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 냉각수온 제어 방법은 매우 간단한 과정으로 서모스탯의 고장을 진단할 수 있을 뿐만 아니라, 서모스탯의 고장시 서모스탯 바이패스 밸브를 개방하여 라디에이터의 냉각수를 서모스탯 바이패스관을 통해 워터 재킷으로 유입시키는 것에 의해 엔진의 과열을 방지할 수 있는 고장 진단 방법을 더 포함하는 장점이 있다.In the cooling water temperature control method according to the present invention as described above, a predetermined amount of cooling water is introduced into the water jacket from the radiator without passing through the thermostat before the thermostat is opened during cold start of the automobile engine. Therefore, before the thermostat is opened, the cooling water temperature of the entire cooling device becomes uniform, so that the opening and closing phenomenon of the thermostat due to the temperature deviation of the cooling water temperature does not occur as in the prior art. As a result, there is an advantage that the components of the engine and the cooling device are not damaged or broken due to the surge pressure generated by the opening and closing of the thermostat. In addition, the cooling water temperature control method according to the present invention can not only diagnose the failure of the thermostat by a very simple process, but also open the thermostat bypass valve in the event of a thermostat failure to provide the thermostat bypass pipe with the cooling water of the radiator. It is advantageous to further include a failure diagnosis method that can prevent the engine overheating by flowing into the water jacket through.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can vary as many without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. Modifications may be made.
Claims (3)
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