KR100411078B1 - 엔진 열 관리 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

엔진 열 관리 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 냉간 운전시 엔진의 웜 업 시간을 단축시켜 마찰 손실 저감 및 연비 향상을 실현하는 엔진 열 관리 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템은 윤활유를 공급하는 오일 펌프, 이 오일 펌프에서 공급되는 윤활유의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이의 공급을 단속하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 제1솔레노이드 밸브를 포함하는 윤활 시스템과; 냉각수를 공급하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 워터 펌프, 이 워터 펌프에서 공급되는 냉각수의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이의 공급을 단속하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 제2솔레노이드 밸브, 그리고 워터 펌프에서 공급되는 냉각수를 히터 및 라디에이터에 선택적으로 공급하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 솔레노이드 서머스탯을 포함하는 냉각 시스템; 그리고 제1솔레노이드 밸브와 제2솔레노이드 밸브 및 솔레노이드 서머스탯을 전자제어유닛(ECU)으로 각각 제어하도록 실린더 블록의 온도를 감지하여 전자제어유닛(ECU)에 인가시키는 온도 센서를 포함하여 구성된다.

Description

엔진 열 관리 시스템 및 그 제어방법{ENGINE THERMAL MANAGEMENT SYSTEM AND CONTROL METHOD}
본 발명은 엔진 열 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉간 운전시 엔진의 웜 업 시간을 단축하여 마찰 손실 저감 및 연비 향상을 실현하는 엔진 열 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 열 관리 시스템에는 윤활유를 순환시키는 윤활 시스템과 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템이 구비된다.
윤활 시스템은 엔진의 기동과 동시에 작동하는 오일 펌프에 의하여 실린더 블록 및 실린더 헤드로 윤활유를 공급하도록 구성된다. 그리고 냉각 시스템은 워터 펌프에 의하여 냉각수를 공급하도록 구성된다.
즉, 윤활 시스템은 특별한 제어 없이 엔진이 구동하는 동안 항상 오일 펌프가 작동되어 실린더 블록 및 실린더 헤드의 오일 갤러리로 윤활유를 공급한다.
이에 반하여 냉각 시스템은 서모스탯을 구비하여 냉간시에는 저온의 냉각수를 실린더 블록과 실린더 헤드에서만 순환시키고, 난기시에는 고온의 냉각수를 라디에이터에 경유시켜 저온의 냉각수를 실린더 블록과 실린더 헤드에 공급하도록 구성된다.
그러나 상기와 같은 엔진 열 관리 시스템은 윤활 시스템이 엔진의 냉간 및 난기에 관계없이 저온 상태의 윤활유를 공급하고, 냉각 시스템이 엔진 냉간시 전 영역에서 균일하게 실린더 블록과 실린더 헤드에 냉각수를 공급하므로 냉간 운전시 엔진의 웜 업 시간을 길게 하여 마찰 손실 및 연비 저하를 유도하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉간 운전시 엔진의 웜 업 시간을 단축시켜 마찰 손실 저감 및 연비 향상을 실현하는 엔진 열 관리 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템을 제어하는 제어방법의 순서도이다.
이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템은 윤활유를 순환시키는 윤활 시스템과 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템을 포함하는 엔진 열 관리 시스템에서,상기 윤활 시스템은, a)윤활유를 공급하는 오일 펌프, b)상기 오일 펌프에서 공급되는 윤활유의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이의 공급을 단속하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 제1솔레노이드 밸브를 포함하고;상기 냉각 시스템은, a)냉각수를 공급하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 워터 펌프, b)상기 워터 펌프에서 공급되는 냉각수의 상기 실린더 블록과 상기 실린더 헤드 사이의 공급을 단속하도록 냉각라인 상에 장착되어 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 제2솔레노이드 밸브, 그리고 c)상기 워터 펌프로부터 냉각수를 공급받을 수 있도록 냉각 라인을 통하여 연결되는 히터 및 라디에이터에 냉각수를 선택적으로 공급하도록 각각의 냉각 라인상에 설치되어 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 솔레노이드 서머스탯을 포함하며,상기 윤활 시스템의 제1솔레노이드 밸브와 상기 냉각 시스템의 제2솔레노이드 밸브 및 솔레노이드 서머스탯을 전자제어유닛(ECU)으로 각각 제어하도록 상기 실린더 블록의 온도를 감지하여 전자제어유닛(ECU)에 인가시키는 온도 센서를 더 포함한다.
또한 본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템의 제어방법은,
엔진이 기동 상태인지를 판단하는 단계(ST1),
상기 단계(ST1)에 이어서 실린더 블록의 윤활유 및 냉각수의 온도를 감지하는 단계(ST2O,ST2W),
상기 단계(ST2O)에서 감지한 윤활유의 온도가 일정치 미만인지를 판단하는 단계(ST3O),
상기 단계(ST3O)에서 조건이 만족되면, 오일 펜, 실린더 블록을 순환하는 냉간 라인을 형성하는 단계(ST4O),
상기 단계(ST3O)에서 조건이 만족되지 않으면, 오일 펜, 실린더 블록, 실린더 헤드를 순환하는 난기 라인을 형성하는 단계(ST5O),
상기 단계(ST4O)에서 감지한 윤활유의 온도 범위 내에서 상기 냉각수의 온도가 일정치 미만인지를 판단하는 단계(ST3W),
상기 단계(ST3W)에서 조건이 만족되면, 상기 실린더 헤드만을 순환하는 제1냉각 라인을 형성하는 단계(ST4W),
상기 단계(ST3W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 냉각수의 온도보다 높으면서 일정치 미만인지를 판단하는 단계(STW5)
상기 단계(ST5W)에서 조건이 만족되면, 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 블록을 순환하는 제2냉각 라인을 형성하는 단계(ST6W),
상기 단계(ST5W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 냉각수의 온도보다 높으면서 일정치 미만인지를 판단하는 단계(STW7)
상기 단계(ST7W)에서 조건이 만족되면, 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 블록, 상기 히터를 순환하는 제3냉각 라인을 형성하는 단계(ST8W),
상기 단계(ST7W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 실린더 헤드, 상기 실린더 블록, 상기 히터, 상기 라디에이터를 순환하는 제4냉각 라인을 형성하는 단계(ST9W)를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템의 구성도로서, 윤활유를 순환시키는 윤활 시스템, 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템, 그리고 온도 센서(1)를 포함하여 구성된다.
윤활 시스템은 오일 펌프(3)와 제1솔레노이드 밸브(5)를 포함한다. 오일 펌프(3)는 엔진의 구동과 동시에 윤활유를 공급하도록 구성된다.
제1솔레노이드 밸브(5)는 오일 펌프(3)에서 공급되는 윤활유의 실린더 블록(7)과 실린더 헤드(9) 사이의 공급을 단속하도록 설치된다. 또 제1솔레노이드 밸브(5)는 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되도록 연결된다.
이 윤활 시스템은 오일 펌프(3)에 의하여 윤활 라인을 형성하며, 제1솔레노이드 밸브(5)를 중심으로 냉간 라인(11)과 난기 라인(13)을 형성한다.
즉, 냉간 라인(11)은 제1솔레노이드 밸브(5)가 클로즈 되어, 윤활유가 오일 펜(15)과 실린더 블록(7)을 순환하도록 형성된다. 난기 라인(13)은 제1솔레노이드 밸브(5)가 오픈되어, 윤활유가 오일 펜(15), 실린더 블록(7), 그리고 실린더 헤드(9)를 순환하도록 형성된다.
냉각 시스템은 워터 펌프(21), 제2솔레노이드 밸브(23), 그리고 솔레노이드 서머스탯(25)을 포함한다.
워터 펌프(21)는 냉각수를 공급하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되도록 연결된다.
제2솔레노이드 밸브(23)는 실린더 블록(7)과 실린더 헤드(9) 사이에 설치되어 전자제어유닛(ECU)에 연결된다. 따라서 제2솔레노이드 밸브(23)는 워터 펌프(21)에서 공급되는 냉각수가 실린더 블록(7)과 실린더 헤드(9) 사이로 공급되는 것을 단속한다.
그리고 솔레노이드 서머스탯(25)은 히터(27)와 라디에이터(29) 그리고 실린더 헤드(9) 사이에 설치된다. 따라서 솔레노이드 서머스탯(25)은 워터 펌프(21)에서 공급되는 냉각수를 히터(27)와 라디에이터(29)에 선택적으로 공급하거나 동시 공급 및 동시 차단할 수 있도록 전자제어유닛(ECU)에 연결된다.
이 냉각 시스템은 워터 펌프(21)에 의하여 냉각 라인을 형성하며, 솔레노이드 서머스탯(25)과 제2솔레노이드 밸브(23)에 의하여 제1,2,3,4냉각 라인(31,33,35,37)을 각각 형성한다.
제1냉각 라인(31)은 냉각수가 실린더 헤드(9)만을 순환하도록 형성된다. 즉, 솔레노이드 서머스탯(25)의 양측이 클로즈 되고 제2솔레노이드 밸브(23)가 클로즈 된다.
제2냉각 라인(33)은 냉각수가 실린더 헤드(9)와 실린더 블록(7)을 순환하도록 형성된다. 즉, 솔레노이드 서머스탯(25)의 양측이 클로즈 되고 제2솔레노이드 밸브(23)가 오픈된다.
제3냉각 라인(35)은 냉각수가 실린더 헤드(9), 실린더블록(7), 히터(27)를 순환하도록 형성된다. 즉, 솔레노이드 서머스탯(25)의 히터(27)측이 오픈되고 라디에이터(29)측이 클로즈 되며 제2솔레노이드 밸브(23)가 오픈된다.
그리고 제4냉각 라인(37)은 냉각수가 실린더 헤드(9), 실린더 블록(7), 히터(27), 라디에이터(29)를 순환하도록 형성된다. 즉, 솔레노이드 서머스탯(25)의 양측이 오픈되고 제2솔레노이드 밸브(23)가 오픈된다.
한편, 온도 센서(1)는 실린더 블록(7)에 설치된다. 이 온도 센서(1)는 윤활 시스템의 제1솔레노이드 밸브(5)와 냉각 시스템의 제2솔레노이드 밸브(23) 및 솔레노이드 서머스탯(25)을 전자제어유닛(ECU)으로 각각 제어하도록 전자제어유닛(ECU)에 연결된다.
상술한 바와 같이 구성되는 엔진 열 관리 시스템의 제어방법은 도 2의 순서도를 참조하여 설명한다.
먼저, 엔진이 기동 상태인지를 판단한다(ST1).
이 단계(ST1)에 이어서 온도 센서(1)가 실린더 블록(7)의 윤활유 및 냉각수의 온도를 감지한다(ST2O,ST2W). 이 신호는 전자제어유닛(ECU)에 인가된다.
이 단계(ST2O)에서 감지한 윤활유의 온도{T(O,B)}가 일정치(T1) 미만인지를 판단한다(ST3O).
이 단계(ST3O)에서 조건이 만족되면, 제1솔레노이드 밸브(5)가 클로즈 되므로 윤활유가 오일 펜(15)과 실린더 블록(7)을 순환하는 냉간 라인(11)을 형성한다(ST4O).
상기 단계(ST3O)에서 조건이 만족되지 않으면, 제1솔레노이드 밸브(5)가 오픈되므로 윤활유가 오일 펜(15), 실린더 블록(7), 그리고 실린더 헤드(9)를 순환하는 난기 라인(13)을 형성한다(ST5O).
한편, 상기 단계(ST4O)에서 감지한 윤활유의 온도 범위 내, 즉 냉간 상태에서 냉각수의 온도{T(W,B)}가 일정치(T2) 미만인지를 판단한다(ST3W).
이 단계(ST3W)에서 조건이 만족되면, 솔레노이드 서머스탯(25)의 양측이 클로즈 되고 제2솔레노이드 밸브(23)가 클로즈 되므로 냉각수가 실린더 헤드(9)만을 순환하는 제1냉각 라인(31)을 형성한다(ST4W).
상기 단계(ST3W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 냉각수의 온도(T2)보다 높으면서 일정치(T3) 미만인지를 판단한다(STW5).
이 단계(ST5W)에서 조건이 만족되면, 솔레노이드 서머스탯(25)의 양측이 클로즈 되고 제2솔레노이드 밸브(23)가 오픈되므로 실린더 헤드(9)와 실린더 블록(7)을 순환하는 제2냉각 라인(33)을 형성한다(ST6W).
상기 단계(ST5W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 냉각수의 온도(T3)보다 높으면서 일정치(T4) 미만인지를 판단한다(STW7).
이 단계(ST7W)에서 조건이 만족되면, 솔레노이드 서머스탯(25)의 히터(27)측이 오픈되고 라디에이터(29)측이 클로즈 되며 제2솔레노이드 밸브(23)가 오픈되므로 실린더 헤드(9)와 실린더 블록(7), 그리고 히터(27)를 순환하는 제3냉각 라인(35)을 형성한다(ST8W).
이 단계(ST7W)에서 조건이 만족되지 않으면, 솔레노이드 서머스탯(25)의 양측이 오픈되고 제2솔레노이드 밸브(23)가 오픈되므로 실린더 헤드(9), 실린더 블록(7), 히터(27), 라디에이터(29)를 순환하는 제4냉각 라인(37)을 형성한다(ST9W).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템은 전자제어유닛(ECU)이 온도 센서의 감지 신호에 따라 제1,2솔레노이드 밸브 및 솔레노이드 서머스탯을 제어하므로 냉간시 윤활유의 흐름과 냉각수의 흐름을 제어하여 엔진의 웜 업 시간을 단축시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 엔진 열 관리 시스템은 엔진의 웜 업 시간을 단축시켜 마찰 손실 저감 및 연비 향상을 실현할 수 있다.

Claims (4)

  1. 윤활유를 순환시키는 윤활 시스템과 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템을 포함하는 엔진 열 관리 시스템에 있어서,
    상기 윤활 시스템은,
    a)윤활유를 공급하는 오일 펌프,
    b)상기 오일 펌프에서 공급되는 윤활유의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이의 공급을 단속하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 제1솔레노이드 밸브를 포함하고;
    상기 냉각 시스템은,
    a)냉각수를 공급하도록 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 워터 펌프,
    b)상기 워터 펌프에서 공급되는 냉각수의 상기 실린더 블록과 상기 실린더 헤드 사이의 공급을 단속하도록 냉각라인 상에 장착되어 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 제2솔레노이드 밸브, 그리고
    c)상기 워터 펌프로부터 냉각수를 공급받을 수 있도록 냉각 라인을 통하여 연결되는 히터 및 라디에이터에 냉각수를 선택적으로 공급하도록 각각의 냉각 라인상에 설치되어 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는 솔레노이드 서머스탯을 포함하며,
    상기 윤활 시스템의 제1솔레노이드 밸브와 상기 냉각 시스템의 제2솔레노이드 밸브 및 솔레노이드 서머스탯을 전자제어유닛(ECU)으로 각각 제어하도록 상기 실린더 블록의 온도를 감지하여 전자제어유닛(ECU)에 인가시키는 온도 센서를 더 포함하는 엔진 열 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오일 펌프에 의하여 형성되는 윤활 라인은,
    오일 펜, 실린더 블록을 순환하는 냉간 라인,
    오일 펜, 실린더 블록, 실린더 헤드를 순환하는 난기 라인
    을 포함하는 엔진 열 관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 워터 펌프에 의하여 형성되는 냉각 라인은,
    상기 실린더 헤드만을 순환하는 제1냉각 라인
    상기 실린더 헤드, 상기 실린더 블록을 순환하는 제2냉각 라인,
    상기 실린더 헤드, 상기 실린더 블록, 상기 히터를 순환하는 제3냉각 라인, 그리고
    상기 실린더 헤드, 상기 실린더 블록, 상기 히터, 상기 라디에이터를 순환하 는 제4냉각 라인
    을 포함하는 엔진 열 관리 시스템.
  4. 엔진이 기동 상태인지를 판단하는 단계(ST1),
    상기 단계(ST1)에 이어서 실린더 블록의 윤활유 및 냉각수의 온도를 감지하는 단계(ST2O,ST2W),
    상기 단계(ST2O)에서 감지한 윤활유의 온도가 일정치 미만인지를 판단하는 단계(ST3O),
    상기 단계(ST3O)에서 조건이 만족되면, 오일 펜, 실린더 블록을 순환하는 냉간 라인을 형성하는 단계(ST4O),
    상기 단계(ST3O)에서 조건이 만족되지 않으면, 오일 펜, 실린더 블록, 실린더 헤드를 순환하는 난기 라인을 형성하는 단계(ST5O),
    상기 단계(ST4O)에서 감지한 윤활유의 온도 범위 내에서 상기 냉각수의 온도가 일정치 미만인지를 판단하는 단계(ST3W),
    상기 단계(ST3W)에서 조건이 만족되면, 상기 실린더 헤드만을 순환하는 제1냉각 라인을 형성하는 단계(ST4W),
    상기 단계(ST3W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 냉각수의 온도보다 높으면서 일정치 미만인지를 판단하는 단계(STW5)
    상기 단계(ST5W)에서 조건이 만족되면, 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 블록을 순환하는 제2냉각 라인을 형성하는 단계(ST6W),
    상기 단계(ST5W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 냉각수의 온도보다 높으면서 일정치 미만인지를 판단하는 단계(STW7)
    상기 단계(ST7W)에서 조건이 만족되면, 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 블록, 상기 히터를 순환하는 제3냉각 라인을 형성하는 단계(ST8W),
    상기 단계(ST7W)에서 조건이 만족되지 않으면, 상기 실린더 헤드, 상기 실린더 블록, 상기 히터, 상기 라디에이터를 순환하는 제4냉각 라인을 형성하는 단계(ST9W)를 포함하는 엔진 열 관리 시스템의 제어방법.
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