KR100444444B1 - 자동차의 냉각수온 제어장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 냉각수온 제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 엔진의 냉각계통의 설비에 있어 냉각수의 온도를 효과적으로 낮추도록 구동되는 라디에이터의 냉각팬에 대한 구동제어를 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이에 설치되는 헤드 가스켓으로부터 측정되는 온도에 따라 실시하도록 함으로써, 냉각수 온도의 이상 상승에 따른 엔진의 과열을 미연에 방지함과 더불어, 일정 시간 동안에 과열 발생이 설정 횟수 이상인 경우에는 냉각계통의 점검을 경고할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이에 위치한 헤드 가스켓(10)의 온도를 측정하는 제1온도검출센서(12)와, 상기 엔진의 워터펌프에 인접한 위치에서 냉각수의 온도를 측정하는 제2온도검출센서(14), 상기 제1,제2온도검출센서(12,14)로부터 검출된 온도로부터 엔진의 과열 상태를 판단하는 제어유니트(16) 및, 이 제어유니트(16)의 제어에 따라 라디에이터측 냉각팬을 구동시키는 냉각팬 구동부(18)와 냉각계통의 이상을 알리는 이상 경고부(20)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 냉각수온 제어장치 및 이의 제어방법{control system for cooling water of a vehicle and controling method thereof}

본 발명은 자동차의 냉각수온 제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 작동중 냉각수의 온도를 지속적으로 모니터링함과 더불어 냉각수온의 이상징후 발견시 이를 운전자에 경고하도록 하여 정비의 편의성을 도모할 수 있도록 하는 자동차의 냉각수온 제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 공기와 연료가 소정의 비율로 혼합된 혼합기를 연소실의 내부에서 연소시킴으로써 얻어지는 동력을 이용하여 차체를 구동시키기 위한 장치인 바, 이 경우 상기 엔진은 연소실내에서 혼합기의 연소에 따라 발생되는 고온의 열을 냉각시켜 주기 위한 별도의 냉각계통의 설비를 구비해야 한다.

즉, 상기 냉각계통의 설비는 크게 상기 엔진을 구성하는 실린더 블록과 실린더 헤드측에 구비되는 냉각수 통로와, 이들 냉각수 통로상에 냉각수의 유동을 가능하게 함과 더불어 고온으로 온도가 상승된 냉각수에 대한 냉각을 위한 냉각장치를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 냉각장치는 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블럭측에 형성된 냉각수 통로를 유동한 냉각수를 라디에이터측으로 압송하는 워터펌프와, 상기 라디에이터의 방열성능 향상을 위해 구동되는 냉각팬 등을 구비하고 있다.

따라서, 엔진의 작동시 상기 워터펌프는 실린더 헤드와 실린더 블럭측에 형성된 냉각수 통로를 통해 순환되어 뜨거워진 냉각수를 라디에이터측으로 압송시키고, 이 라디에이터로 송출된 냉각수는 대기와의 열교환을 통해 냉각된 다음 다시 실린더 헤드와 실린더 블럭의 냉각수 통로로 유입되어 엔진을 냉각시키게 된다.

이때, 상기 라디에이터측에 구비된 냉각팬은 냉각 성능의 향상을 위해 냉각수의 온도가 소정치(대략 105℃) 이상으로 상승하는 경우에 한해 구동되고, 상기 냉각수의 온도가 소정치(대략 95℃) 이하로 하강하는 경우에는 구동을 멈추게 된다.

그런데, 상기 같이 구성된 엔진의 냉각계통의 설비에 있어서, 냉각수의 효율적인 냉각을 위해 작동되는 냉각팬이 단순히 워터펌프측에 인접한 부위에 설치된 수온검출센서를 통해 검출된 냉각수온에 따라 선택적인 구동이 이루어지므로, 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이에 설치되는 헤드 가스켓의 이상에 따른 냉각수 또는 연소가스의 누설과, 워터펌프의 베어링 이상 내지 블레이드의 손상 등으로 인해 워터펌프의 송출 성능 이상 등으로 인해 엔진이 과열되는 경우에는 엔진의 과열전에 냉각팬을 구동시켜 냉각수의 온도를 효과적으로 낮춤으로써 엔진의 과열을 예방할 수 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 냉각계통의 설비에 있어 냉각수의 온도를 효과적으로 낮추도록 구동되는 라디에이터의 냉각팬에 대한 구동제어를 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이에 설치되는 헤드 가스켓으로부터 측정되는 온도에 따라 실시하도록 함으로써, 냉각수 온도의 이상 상승에 따른 엔진의 과열을 미연에 방지함과 더불어, 일정 시간 동안에 과열 발생이 설정 횟수 이상인 경우에는 냉각계통의 점검을 경고할 수 있도록 하는 자동차의 냉각수온 제어장치 및 이의 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이에 위치한 헤드 가스켓의 온도를 측정하는 제1온도검출센서와, 상기 엔진의 워터펌프에 인접한 위치에서 냉각수의 온도를 측정하는 제2온도검출센서, 상기 제1,제2온도검출센서로부터 검출된 온도로부터 엔진의 과열 상태를 판단하는 제어유니트 및, 이 제어유니트의 제어에 따라 라디에이터측 냉각팬을 구동시키는 냉각팬 구동부와 냉각계통의 이상을 알리는 이상 경고부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 헤드 가스켓의 인접부위에서 제1온도검출센서로부터 검출된 온도가 제1설정값을 초과하거나, 워터펌프측에서 제2온도검출센서로부터 검출된 냉각수온이 제2설정값을 초과하는 지를 판단하는 단계와;

상기의 단계에서 헤드 가스켓의 인접부위에 온도가 제1설정값을 초과하거나, 냉각수온이 제2설정값을 초과하는 경우에 라디에이터의 냉각팬을 구동시키는 단계;

상기의 단계 이후, 상기 헤드 가스켓의 인접부위 온도가 제1설정값 이하이거나, 냉각수온이 제2설정값 이하인 지를 판단하는 단계;

상기의 단계에서 헤드 가스켓의 인접부위 온도가 제1설정값 이하가 아니거나, 냉각수온이 제2설정값 이하가 아니면, 상기 라디에이터의 냉각팬을 계속해서 구동시키는 단계;

상기 라디에이터의 냉각팬의 구동후 냉각수의 온도가 상승한 원인이 헤드 가스켓의 이상인지를 판단하는 단계 및;

상기 단계에서 냉각수 온도의 상승이 헤드 가스켓의 이상인 경우에 냉각계통의 점검을 알리는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각수온 제어장치의 구성을 개략적으로 도시한 상태도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 냉각수온 제어방법을 도시한 플로우 챠트.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-헤드 가스켓 10a-인접부위

10b-삽입홈 12-제1온도검출센서

14-제2온도검출센서 16-제어유니트

18-냉각팬 구동부 20-이상 경고부

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각수온 제어장치의 구성을 개략적으로 도시한 상태도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 냉각수온 제어방법을 도시한 플로우 챠트이다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이에 기밀을 위한 헤드 가스켓(10)상에 온도측정을 위해 설치된 제1온도검출센서(12)와, 상기 실린더 헤드와 실린더 블럭측에 형성된 냉각수 통로로부터 라디에이터에 냉각수를 순환시키도록 설치된 워터펌프에 인접한 위치에서 냉각수의 온도를 측정하기 위해 설치된 제2온도검출센서(14), 상기 제1,제2온도검출센서(12,14)로부터 검출된 온도에 대한 정보를 입력받아 엔진의 과열 상태를 판단하는 제어유니트(16) 및, 이 제어유니트(16)의 제어에 따라 라디에이터측 냉각팬을 구동시키는 냉각팬 구동부(18)와 냉각계통의 이상을 알리는 이상 경고부(20)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1온도검출센서(12)는 헤드 가스켓(10)에 형성된 다수개의 보어와 보어 사이의 인접부위(10a; 흔히 보어간(間)으로 지칭되는 부위임)에 설치되는 것으로, 상기 제1온도검출센서(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이의 결합시 기밀의 유지를 위해 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)의 표면상에 적정 깊이의 삽입홈(10b)을 가공한 다음, 이 삽입홈(10b)내에 배설된다.

그리고, 상기 헤드 가스켓(10)은 러버가 코팅된 메탈 가스켓을 사용하는 바,이는 상기 제1온도검출센서(12)와 제어유니트(16) 사이를 연결하는 연결선(도시안됨)의 두께가 얇지만, 그럼에도 불구하고 상기 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이의 원활한 기밀의 유지를 위해 필요한 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 냉각수온 제어장치에서, 상기 제어유니트(16)는 상기 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)에 설치된 제1온도검출센서(12)로부터 검출된 온도가 소정 온도(대략 200℃) 이상이거나, 상기 워터펌프측에 설치된 제2온도검출센서(14)로부터 검출된 온도가 소정 온도(대략 105℃) 이상인 경우에, 상기 제어유니트(16)는 냉각팬 구동부(18)에 동작신호를 출력하게 되어, 상기 라디에이터측에 배설된 냉각팬이 구동되어 냉각수의 온도를 효과적으로 낮추게 된다.

한편, 상기 제어유니트(16)는 제1온도검출센서(12)와 제2온도검출센서(14)를 통해 검출된 온도로부터 냉각팬의 구동을 제어함에 있어, 온도의 상승부위가 헤드 가스켓(10)인 경우에는 소정 시간 동안에 이상 징후의 발생 빈도를 계수하여 특정 횟수를 초과하는 경우에는 헤드 가스켓(10)측의 실링 이상 내지 워터펌프의 이상 등으로 판단하고서 상기 이상 경고부(20)를 동작시키도록 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉각수온 제어장치에 있어서, 이의 제어방법을 도 3의 플로우 챠트를 통해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 자동차 엔진의 시동이 시작되면, 시간(T)의 계시(計時)와 횟수(N)의 계수(計數)를 각각 시작한다.(S10,S12)

이후 횟수(N)의 계수가 1 이상이고 계수후 설정된 일정 시간이 경과되었는지를 판단한다.(S14)

상기의 단계에서 계수후 설정된 일정 시간이 경과하지 않은 경우에는 상기 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)에서 제1온도검출센서(12)로부터 검출된 온도가 제1설정값(대략 200℃)을 초과하거나, 또는 상기 제2온도검출센서(14)로부터 검출된 냉각수온이 제2설정값(대략 105℃)을 초과하는 지를 판단한다.(S16)

상기의 단계에서 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)에 온도가 제1설정값(대략 200℃)을 초과하거나, 또는 냉각수온이 제2설정값(대략 105℃)을 초과하는 두 가지의 조건중 어느 한가지라도 만족하는 경우에는 라디에이터의 냉각팬을 구동시키게 된다.(S18)

상기의 단계 이후, 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a) 온도가 제1설정값(대략 200℃) 이하이거나, 냉각수온이 제2설정값(대략 105℃) 이하인 지를 판단하게 된다.(S20)

상기의 단계(S20)에서 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a) 온도가 제1설정값(대략 200℃) 이하가 아니거나, 냉각수온이 제2설정값(대략 105℃) 이하가 아니면, 상기 단계(S18)로 귀환하여 냉각팬을 계속해서 구동시킨다.

한편, 상기 라디에이터의 냉각팬을 구동시키는 단계(S18) 이후, 냉각수의 온도가 상승한 원인이 헤드 가스켓(10)의 이상인지를 판단하게 된다.(S22)

이는 상기 제2온도검출센서(14)로부터 검출된 냉각수의 온도가 제2설정값(대략 105℃) 이하임에도 불구하고, 상기 제1온도검출센서(12)로부터 검출된 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)의 온도가 제2설정값(대략 105℃) 이상을 지속하는 경우라면, 헤드 가스켓(10)의 손상에 따른 냉각수의 누설이 있거나, 워터펌프측의 이상임을 알 수 있기 때문인 것이다.

상기의 단계에서 헤드 가스켓(10)의 이상에 따른 냉각수의 온도가 상승이라고 판단하면, 횟수(N)의 계수를 누적(N'=N+1)한다.(S24)

상기의 단계에서 누적되도록 계수된 횟수(N')가 특정 횟수 이상인 경우인지를 판단하게 된다.(S26)

상기의 단계에서 계수된 횟수(N')가 특정 횟수 이상이라고 판단되면, 이상 경고부(20)를 동작시켜 냉각계통의 점검을 알리게 된다.(S28)

상기 횟수(N)의 계수가 1 이상이고 계수후 설정된 일정 시간이 경과되었는 지를 판단하는 단계(S14)에서, 계수후 설정된 일정 시간이 경과한 경우에는 계수된 횟수를 초기화한다.(S15)

상기 단계(S16,S22,S26)에서 제1온도검출센서(12)로부터 검출된 온도가 제1설정값(대략 200℃)을 초과하지 않거나, 상기 제2온도검출센서(14)로부터 검출된 냉각수온이 제2설정값(대략 105℃)을 초과하지 않는 경우, 헤드 가스켓(10)의 이상이 아니라고 판단된 경우 및, 누적된 횟수가 특정 횟수를 초과하지 않은 경우이면, 상기 시간(T)의 계시(計時)와 횟수(N)의 계수(計數)를 각각 시작하는 초기 단계(S10,S12)부터 루틴을 반복한다.

상기의 단계(S20)에서 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a) 온도가 제1설정값(대략 200℃) 이하이거나, 냉각수온이 제2설정값(대략 105℃) 이하이면, 상기 시간(T)의 계시(計時)와 횟수(N)의 계수(計數)를 각각 시작하는 초기단계(S10,S12)부터 루틴을 반복한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 냉각수온 제어장치 및 이의 제어방법에 의하면, 헤드 가스켓(10)의 보어측 인접부위(10a)에 설치된 제1온도검출센서(12)와 워터펌프측에 설치된 제2온도검출센서(14)를 매개로 하여 냉각수의 냉각을 위한 냉각팬의 작동을 제어함에 있어, 상기 헤드 가스켓(10)의 이상에 따른 냉각수 또는 연소가스의 누설과, 워터펌프의 베어링 이상 내지 블레이드의 손상 등으로 인해 워터펌프의 송출 성능 이상 등으로 인해 엔진이 과열되는 경우에 이를 검출하고서, 엔진의 과열전에 냉각팬을 구동시켜 냉각수의 온도를 효과적으로 낮춰 엔진의 과열을 예방할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (9)

1. 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이에 위치한 헤드 가스켓(10)의 온도를 측정하는 제1온도검출센서(12)와, 상기 엔진의 워터펌프에 인접한 위치에서 냉각수의 온도를 측정하는 제2온도검출센서(14), 상기 제1,제2온도검출센서(12,14)로부터 검출된 온도로부터 엔진의 과열 상태를 판단하는 제어유니트(16) 및, 이 제어유니트(16)의 제어에 따라 라디에이터측 냉각팬을 구동시키는 냉각팬 구동부(18)와 냉각계통의 이상을 알리는 이상 경고부(20)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1온도검출센서(12)는 헤드 가스켓(10)에 형성된 보어 사이의 인접부위(10a)에 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1온도검출센서(12)는 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)에 형성된 삽입홈(10b)내에 배설된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 헤드 가스켓(10)은 제1온도검출센서(12)와 제어유니트(16) 사이를 연결하는 연결선에 대한 기밀유지를 위해 러버가 코팅된 메탈 가스켓인 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어유니트(16)는 상기 제1온도검출센서(12)로부터 검출된 온도가 소정 온도 이상이거나, 상기 제2온도검출센서(14)로부터 검출된 온도가 소정 온도 이상인 경우에, 상기 냉각팬 구동부(18)에 동작신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어유니트(16)는 냉각팬 구동부(18)를 제어함에 있어, 온도의 상승부위가 헤드 가스켓(10)인 경우에는 소정 시간 동안에 이상 징후의 발생 빈도를 계수하여 특정 횟수를 초과하는 경우에 상기 이상 경고부(20)를 동작시키도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어장치.
7. 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)에서 제1온도검출센서(12)로부터 검출된 온도가 제1설정값을 초과하거나, 워터펌프측에서 제2온도검출센서(14)로부터 검출된 냉각수온이 제2설정값을 초과하는 지를 판단하는 단계와;

   상기의 단계에서 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)에 온도가 제1설정값을 초과하거나, 냉각수온이 제2설정값을 초과하는 경우에 라디에이터의 냉각팬을 구동시키는 단계;

   상기의 단계 이후, 상기 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a) 온도가 제1설정값 이하이거나, 냉각수온이 제2설정값 이하인 지를 판단하는 단계;

   상기의 단계에서 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a) 온도가 제1설정값 이하가 아니거나, 냉각수온이 제2설정값 이하가 아니면, 상기 라디에이터의 냉각팬을 계속해서 구동시키는 단계;

   상기 라디에이터의 냉각팬의 구동후 냉각수의 온도가 상승한 원인이 헤드 가스켓(10)의 이상인지를 판단하는 단계 및;

   상기 단계에서 냉각수 온도의 상승이 헤드 가스켓(10)의 이상인 경우에 냉각계통의 점검을 알리는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 헤드 가스켓(10)의 인접부위(10a)에서 제1온도검출센서(12)로부터 검출된 온도가 제1설정값을 초과하거나, 워터펌프측에서 제2온도검출센서(14)로부터 검출된 냉각수온이 제2설정값을 초과하는 지를 판단하는 단계전에, 시동 개시와 함께 시간(T)의 계시와 횟수(N)의 계수를 각각 시작하는 단계와, 계수된 횟수가 1 이상이고 계수후 설정된 일정 시간이 경과하였는 지를 판단하는 단계를 부가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 이상 경고부(20)를 동작시켜 냉각계통의 점검을 알리는 단계는, 상기 라디에이터의 냉각팬의 구동후 냉각수의 온도가 상승한 원인이 헤드 가스켓(10)의 이상이라고 판단하는 단계 이후에, 판단된 횟수(N)의 계수를 누적(N'=N+1)하는 단계와;

   이 누적된 횟수(N')가 특정 횟수 이상인지를 판단하는 단계를 선행하여 상기 이상 경고부(20)의 동작 여부를 판단하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수온 제어방법.