KR100607353B1 - 엔진의 냉각 시스템 - Google Patents

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KR100607353B1
KR100607353B1 KR1020020081544A KR20020081544A KR100607353B1 KR 100607353 B1 KR100607353 B1 KR 100607353B1 KR 1020020081544 A KR1020020081544 A KR 1020020081544A KR 20020081544 A KR20020081544 A KR 20020081544A KR 100607353 B1 KR100607353 B1 KR 100607353B1
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무라카미노부아키
이시다테츠로
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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 엔진 냉각 장치는, 제어 유닛에 마련된 운전 상태 정보 산출부에 의해 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 산출되고, 그 값에 의거하여 냉각수 순환 장치에 마련된 제어 밸브를 제어하기 때문에, 냉각수를 엔진의 운전 상태에 적합한 적절한 온도로 제어할 수 있고, 엔진 출력 및 연비의 양쪽을 향상시킬 수 있다.
엔진, 라디에이터, 제어밸브, 워터펌프, 모드 전환 스위치

Description

엔진의 냉각 시스템{ENGINE COOLING SYSTEM}
도 1은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 있어서의 엔진의 냉각 장치 전체 구성을 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 엔진의 냉각 장치 작용을 설명하기 위한 플로우 차트.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 엔진의 냉각 장치 작용을 설명하기 위한 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값과 설정 냉각수 온도의 관계를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값과 설정 냉각수 온도의 관계를 도시한 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 엔진 2 : 제어 유닛
10 : 냉각수 순환장치 12 : 라디에이터 통로
13 : 바이패스 통로 14 : 라디에이터
15 : 제어밸브 16 : 워터펌프
본 발명은 자동차에 이용하는데 알맞은 엔진의 냉각 장치에 관한 것이다.
(종래의 기술)
자동차 등에 탑재되는 엔진의 냉각 장치는 엔진의 냉각수를 라디에이터에 순환시켜서 냉각하고, 냉각수 온도를 일정 범위 내로 유지하는 기능을 갖고 있다. 이로써, 엔진 각 부분의 온도도 엔진이 적정하게 기능하는 일정 범위 내로 유지된다.
일반적인 냉각 장치에 있어서는, 냉각수 통로에 마련된 서모스탯이 라디에이터로 유입되는 냉각수의 양을 조절하여 냉각수가 소정 온도로 유지된다. 즉, 저부하 운전시와 같이 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 비교적 저온인 경우, 서모스탯은 자동적으로 폐쇄되어 라디에이터를 바이패스하는 냉각수의 양을 늘려서 라디에이터에 의해 냉각되는 냉각수의 비율을 내려서 냉각수가 너무 냉각되지 않도록 작동한다. 또한 고부하 운전시와 같이 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 비교적 고온인 경우, 서모스탯은 자동적으로 개방되어 라디에이터에 흐르는 냉각수의 양을 늘려서 라디에이터에 의해 냉각되는 냉각수의 비율을 올려서 냉각수가 충분히 냉각되도록 작동한다.
그런데, 마찰 손실이 감소하여 연비가 향상하기 위해서는 냉각수가 비교적 고온으로 유지되는 것이 바람직하다. 한편, 흡기의 체적 효율이 향상하고 노킹이 억제되어 엔진 출력이 향상하기 위해서는 냉각수가 비교적 저온으로 유지되는 것이 바람직하다. 따라서, 엔진 성능이 요구되는 고부하 운전시에는 냉각수가 비교적 저온으로 유지되고, 저부하 운전시에는 냉각수가 비교적 고온으로 유지되면, 엔진 출력 향상과 연비 향상이 양립한다. 그러나, 상술한 냉각 장치에 있어서는, 서모스탯이 개폐하는 냉각수 온도는 １개밖에 설정할 수 없다. 이 때문에, 엔진 출력이 중시되어 냉각수가 저온으로 설정되던지, 또는 연비가 중시되어 냉각수가 고온으로 설정되던지, 어느 한쪽밖에 선택될 수 없기 때문에 다른쪽은 희생으로 된다. 즉, 엔진 출력 향상과 연비 향상을 양립할 수가 없었다.
또한, 상술한 엔진의 냉각 장치에 전자 제어 가능한 서모스탯을 이용하여 시시각각 변화하는 엔진 운전의 순시치(瞬時値)(예를 들면, 엔진 부하치)로서 제어하는 것도 생각된다.
그러나, 이 경우에 있어서도 엔진 운전의 중·장기적인 운전 상태나 운전자의 운전 스타일(엔진 출력 중시의 운전 스타일, 연비 중시의 운전 스타일) 등의 관점에서는 냉각수 온도가 적정하게 제어되지 못해 엔진 출력과 연비 향상의 양면에 있어서 충분하지는 않았다.
본 발명의 엔진 냉각 장치는, 엔진의 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 장치와, 냉각수 순환 장치에 마련되고 냉각수에 의한 엔진에 대한 냉각 작용을 조절 가능한 조절 장치와, 조절 장치의 동작을 제어하는 냉각수 온도 제어부와, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값을 산출하는 운전 상태 정보 산출부를 구비하고 있다. 냉각수 온도 제어부는, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 엔진 출력을 필요로 하는 상태인 경우는, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 엔진 출력을 필요로 하지 않는 상태인 경우에 비해, 냉각수의 온도가 낮아지도록 조절부의 작동을 제어한다.
또한, 본 발명의 엔진 냉각 장치는, 엔진의 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 장치와, 이 냉각수 순환 장치에 마련되고 냉각수에 의한 엔진에 대한 냉각 작용을 조정 가능한 조정 장치와, 이 조정 장치를 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 의거하여 제어하는 제어 장치로 구성된다.
본 발명은, 도면에 도시된 실시예를 이용하여 이하에 상세히 설명된다. 단, 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 단순한 설명예에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 이들만에 한정되는 것이 아니다.
본 발명의 제 1 실시예인 엔진의 냉각 장치가 도 1에 도시된다. 제 1 실시예의 엔진의 냉각 장치는, 엔진(1), 엔진(1)의 워터재킷(11)을 포함하고 냉각수의 환상 통로를 형성하는 냉각수 순환 장치(10), 제어 유닛(2), 엔진(1)의 가속 개방도를 판독하는 것이 가능한 위치에 마련되고 제어 유닛(2) 중의 운전 상태 정보 산출부(20)에 신호를 출력하는 가속 위치 센서(41), 워터재킷(11)의 엔진(1) 출구 부근에서 냉각수와 접촉하는 위치에 마련되고 제어 유닛(2) 중의 냉각수 온도 제어부 (30)에 신호를 출력하는 수온 센서(42) 등으로 구성된다.
냉각수 순환 장치(10)는, 엔진(1)의 냉각수 통로인 워터재킷(11), 주행풍(走行風) 및 냉각 팬의 바람을 받는 위치에 마련되는 라디에이터(14), 워터재킷(11)의 냉각수 입구 및 출구와 라디에이터(14)의 사이를 접속하고 워터재킷(11)과 함께 환상의 냉각수 통로를 형성하는 라디에이터 통로(12), 이 라디에이터 통로(12)로부터 분기되고 라디에이터(14)를 우회하는 냉각수 통로로 이루어지는 바이패스 통로(13), 워터재킷(11) 상류에서 라디에이터 통로(12)와 바이패스 통로(13)가 합류하는 부분에 마련되고, 냉각수 온도 제어부(30)로부터의 신호를 받고, 전자 제어 서모스탯 등으로 구성되는 제어 밸브(15), 워터 재킷(11)의 냉각수 입구 부분에 마련되는 워터펌프(16) 등으로 구성된다.
제어 유닛(2)은 엔진의 제어를 담당하는 컴퓨터로서, 이 중에 운전 상태 정보 산출부(20) 및 냉각수 온도 제어부(30)의 주요 부분을 구비하고 있다. 운전 상태 정보 산출부(20)는 연산부(21), 기억부(22) 등으로 구성된다. 연산부(21)는 가속 위치 센서(41)로부터 신호를 받고, 냉각수 온도 제어부(30) 중의 자동 온도 설정부(31)에 신호를 출력한다. 냉각수 온도 제어부(30)는 자동 온도 설정부(31), 수동 온도 설정부(32), 모드 전환 스위치(33) 등으로 구성되고, 수온 센서(42)로부터 신호를 받고, 제어 밸브(15)에 신호를 출력한다. 자동 온도 설정부(31)는 운전 상태 정보 산출부(20) 중의 연산부(21)로부터 신호를 받는다. 수동 온도 설정부(32)는, 또한 제 1 수동 온도 설정부(32a), 제 2 수동 온도 설정부(32b) 등으로 구성된다. 냉각수 온도 제어부(30) 중의 모드 전환 스위치(33)만은, 제어 유닛(2) 내에 배치되어 있는 것이 아니라, 운전자가 조작 가능한 위치, 예를 들면 운전석에 마련되어 있고, 로우(Low), 하이(high), 자동(Auto) 3종류의 모드를 운전자가 선택할 수 있도록 구성되어 있다.
워터재킷(11)은, 엔진(1) 각 부분에서 발생한 열을 워터재킷(11) 내의 냉각수로 이동시키고, 이로써 엔진(1) 각 부분이 냉각된다. 워터펌프(16)는, 냉각수 순환 장치(10)에 냉각수를 순환시키는 펌프로서 기능한다. 라디에이터(14)는, 냉각수와 주변 외기의 열교환기로서, 냉각수를 냉각하는 기능을 갖는다. 라디에이터 통로(12)를 순환하는 냉각수는 라디에이터(14)에 의해 냉각된다.
한편, 라디에이터(14)의 우회로인 바이패스 통로(13)를 순환하는 냉각수는 냉각되지 않는다. 제어 밸브(15)는, 냉각수에 의한 엔진에 대한 냉각 작용을 조절 가능한 조절 장치로서 기능한다. 구체적으로 제어 밸브(15)는, 냉각수 온도 제어부(30)가 출력하는 신호에 의거하여 라디에이터 통로(12)와 바이패스 통로(13)의 각각을 순환하는 냉각수의 양을 조절하도록 작동한다. 즉, 제어 밸브(15)가 라디에이터 통로(12)를 순환하는 냉각수의 양을 늘리면 라디에이터(14)에 의해 냉각되는 냉각수의 비율이 올라가서 냉각수가 충분히 냉각되고, 제어 밸브(15)가 바이패스 통로(13)를 순환하는 냉각수의 양을 늘리면 라디에이터(14)에 의해 냉각되는 냉각수의 비율이 내려가서 냉각수는 거의 냉각되지 않는다. 이렇게 하여, 냉각수 순환 장치(10)의 각 구성에 의해, 엔진(1)에서 발생한 열은 냉각수에 의해 엔진(1)의 밖으로 운반된다. 열을 빼앗긴 냉각수는, 냉각수 순환 장치(10)를 순환함과 함께, 냉각 작용이 조절됨으로써 냉각수 온도 제어부(30)가 설정한 온도로 제어된다.
가속 위치 센서(41)는, 엔진(1)의 가속 개방도 정보를 검출하는 것으로, 검출한 가속 개방도 정보를 전압 신호로서 운전 상태 정보 산출부(20)에 출력한다. 가속 개방도 정보는 엔진 부하의 정보이다. 엔진의 운전 상태를 나타내는 값의 하나로 엔진 부하의 상태를 나타내는 값이 있다. 제 1 실시예의 엔진의 냉각 장치에서는, 이 엔진 부하의 상태를 나타내는 값 중, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 냉각수 온도의 제어에 이용된다. 가속 위치 센서(41)가 출력하는 가속 개방도 정보는, 운전 상태 정보 산출부(20)가 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 산출할 때에 그 재료가 된다.
운전 상태 정보 산출부(20)는, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값을 산출하는 기능을 갖는데, 가속 위치 센서(41)로부터 전압 신호로서 얻은 엔진 부하의 정보를 기초로 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 산출한다. 부하 변화율은 엔진의 운전 상태를 추정할 수 있는 파라미터이다. 부하 변화율이 큰 경우, 운전자가 급가속을 반복하여 활발하게 운전을 행하고 있는 것이 추정된다. 역으로, 부하 변화율이 작은 경우, 운전자가 가감 속도가 적은 신중한 운전 또는 느긋한 운전을 행하고 있는 것이 추정된다. 또한, 이 부하 변화율을 기초로 산출되는 부하 변화율의 상태를 나타내는 값은, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일을 추정할 수 있는 파라미터이다. 즉, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 크면 운전은 대체로 엔진 출력이 중시되는 상태로 추정되고, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 작으면 운전은 대체로 연비가 중시되는 상태로 추정된다.
운전 상태 정보 산출부(20)에 마련된 연산부(21)는, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 산출하는 것으로, 가속 위치 센서(41)로부터 순서대로 입력되는 엔진 부하의 정보에 의거하여 연산 제어 주기마다 부하의 변화율을 연산한다. 연산된 이들의 부하 변화율의 절대치가 이전에 산출된 부하 변화율의 상태를 나타내는 값에 일정한 비율로 가미되어, 최신의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 산출된다. 부하 변화율의 상태를 나타내는 값은 한 예로서 하기의 식으로 표시되는 것이다.
부하 변화율의 상태를 나타내는 값(금회)
= (1 - k) ×부하 변화율의 상태를 나타내는 값(전회) + k ×|d(가속 위치 센서 출력)/dt|(금회 계측치) 0 < k < 1
d()/dt는 시간 미분(변화율)을 나타내고, ||는 절대치를 나타낸다.
본 실시예에서는, 상기 식으로 표시되는 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 이용된다. 최신의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값은 운전 상태 정보 산출부(20)에 마련된 기억부(22) 및 냉각수 온도 제어부(30) 중의 자동 온도 설정부(31)에 출력된다. 기억부(22)는, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 기억하는 것으로, 불휘발성의 메모리로서 구성되어 있다. 그리고, 연산부(21)에 의해 연산 제어 주기마다 산출된 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 입력되고, 최신의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값에 의해 기억 내용이 순서대로 갱신되도록 기억부(22)는 구성되어 있다. 또한, 기억된 부하 변화율의 상태를 나타내는 값은, 연산부(21)에 의해 새롭게 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 산출할 때 판독된다. 즉, 연산부(21)는 가속 위치 센서(41)로부터 엔진 부하의 정보를 판독하고 그 부하의 변화율을 연산한다. 동시에, 기억부(22)에 기억되어 있는 가장 최근의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 연산부(21)에 입력되고, 이들 최신의 부하 변화율과 가장 최근의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값으로부터 연산부(21)가 새로운 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 산출한다.
또한, 주행 종료시에 기억부(22)에 기억된 부하 변화율의 상태를 나타내는 값은, 다음번 주행시에 자동 온도 설정부(31)에 출력되는 부하 변화율의 상태를 나타내는 값의 초기치로서 이용된다. 이와 같이, 연산부(21) 및 기억부(22)의 양자가 기능하여 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 산출되고, 산출된 부하 변화율의 상태를 나타내는 값은, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일을 추정하기 위한 재료가 된다.
수온 센서(42)는, 워터재킷(11)의 냉각수의 온도 정보를 전압 신호로서 출력한다. 출력된 온도 정보는, 냉각수 온도 제어부(30)가 냉각수 온도를 제어할 때에 이용된다.
냉각수 온도 제어부(30) 중의 모드 전환 스위치(33)는, 추정된 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일으로부터 냉각수 온도를 설정하는 자동 온도 설정 모드와, 운전자의 기호 등에 따른 미리 결정된 냉각수 온도로 제어하는 수동 온도 설정 모드를 운전자가 선택할 수 있도록 한 스위치이다. 냉각수 온도 제어부(30)는, 모드 전환 스위치(33)의 선택 상황에 따라, 설정 냉각수 온도가 각각 다른 각 온도 설정부(31, 32a, 32b)를 선택하여 작동시킴과 함께, 실제의 냉각수가 각 온도 설정부(31, 32a, 32b)가 설정한 냉각수 온도로 유지되도록 제어 밸브(15)의 작동을 제어한다.
모드 전환 스위치(33)의 선택 상황이 로우인 경우, 냉각수 온도 제어부(30)는 수동 온도 설정부(32) 중의 제 1 수동 온도 설정부(32a)를 선택하여 작동시키고, 냉각수 온도는 비교적 저온의 제 1 소정 온도(T1)로 설정되고, 냉각수는 엔진 출력 중시의 운전 상태에 적합한 비교적 저온으로 제어된다(제 1 수동 온도 설정 모드).
모드 전환 스위치(33)의 선택 상황이 하이인 경우, 냉각수 온도 제어부(30)는 수동 온도 설정부(32) 중의 제 2 수동 온도 설정부(32b)를 선택하여 작동시키고, 냉각수 온도는 비교적 고온의 제 2 소정 온도(T2)로 설정되고, 냉각수는 연비 중시의 운전 상태에 적합한 비교적 고온으로 제어된다(제 2 수동 온도 설정 모드).
모드 전환 스위치(33)의 선택 상황이 자동인 경우, 냉각수 온도 제어부(30)는 자동 온도 설정부(31)를 선택하여 작동시키고, 냉각수 온도는 부하 변화율의 상태를 나타내는 값에 응한 온도로 설정되고, 냉각수는 추정된 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일에 의거하여 자동적으로 최적의 온도로 제어된다(자동 온도 설정 모드).
냉각수 온도 제어부(30)는, 수온 센서(42)로부터 얻은 실제의 냉각수 온도가 설정 냉각수 온도보다 높으면 제어 밸브(15)가 라디에이터 통로(12)를 순환하는 냉각수의 양을 늘리도록 제어하고, 실제의 냉각수 온도가 설정 냉각수 온도보다 낮으면 제어 밸브(15)가 바이패스 통로(13)를 순환하는 냉각수의 양을 늘리도록 제어한 다. 이로써 냉각수가 설정 온도 부근으로 유지된다. 또한, 제 1 실시예의 냉각수 온도 제어부(30)는, 상술한 바와 같은 수온 센서(42) 부터 얻은 실제의 냉각수 온도에 의거한 피드백 제어를 행하지만, 냉각수 온도 제어는 이 방식에 한정되지 않는다. 예를 들면, 라디에이터 통로(12)와 바이패스 통로의 각각(13)에 흐르는 냉각수의 비율과 실제의 냉각수 온도의 관계가 미리 실험적으로 구하여지고, 냉각수 온도 제어부(30)가 이 관계를 기억해 두고, 냉각수 온도 제어부(30)가 설정 냉각수 온도에 알맞은 작동량을 제어 밸브(15)에 지령하는 오픈루프 제어를 행하는 것도 가능한다.
본 실시예에 있어서, 모드 전환 스이테(33)가 자동 상태, 즉 자동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값과 설정 냉각수 온도의 관계가 도 4에 도시된다. 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 비교적 작은 제 1 소정치(L1) 이하인 경우, 냉각수 온도는 제 2 소정 온도(T2)로 설정되고(구간 A), 설정 냉각수 온도는 모드 전환 스위치(33)가 하이 상태, 즉 제 2 수동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우와 같게 된다. 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 제 1 소정치(L1)를 초과하면, 냉각수 온도는 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 클수록 낮게 설정된다(구간 B). 또한 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 비교적 큰 제 2 소정치(L2)를 초과하면, 냉각수 온도는 제 1 소정 온도(T1)로 설정되고(구간 C), 설정 냉각수 온도는 모드 전환 스위치(33)가 로우 상태, 즉 제 1 수동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우와 같게 된다.
또한, 이 부하 변화율의 상태를 나타내는 값과 설정 냉각수 온도의 관계는 MAP 정보로서 자동 온도 설정부(31)에 저장되어 있다. 이와 같이, 모드 전환 스위치(33)가 자동 상태, 즉 자동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일이 부하 변화율의 상태를 나타내는 값으로부터 추정되고, 자동 온도 설정부(31)는, 운전이 대체로 엔진 출력 중시의 상태인지 대체로 연비 중시의 상태인지를 판단한다. 대체로 엔진 출력 중시의 상태라고 판단되면, 자동 온도 설정부(31)가, 흡기의 체적 효율이 향상함과 함께 노킹이 억제되는 비교적 저온으로 냉각수 온도를 설정한다. 역으로, 대체로 연비 중시의 상태라고 판단되면, 자동 온도 설정부(31)가, 마찰 손실이 감소하고 연비가 향상하는 비교적 고온으로 냉각수 온도를 설정한다.
본 실시예에 있어서의 냉각수 온도의 설정은, 도 2에 도시된 플로우 차트에 따라 행하여진다. 냉각수 온도 제어부 수단(30)은, 냉각수 온도의 설정에 있어서 우선, 모드 전환 스위치(33)의 모드의 정보를 판독한다(스텝 S10). 선택되어 있는 모드가 제 2 수동 온도 설정 모드(하이)라면, 냉각수 온도 제어부(30)가 제 2 수동 온도 설정 수단(32b)을 선택하여 작동시키고, 냉각수 온도가 제 2 소정 온도(T2)로 설정된다(스텝 S50).
스텝 1O에서 선택된 모드가 제 1 수동 온도 설정 모드(로우)라면, 냉각수 온도 제어부(3O)가 제 1 수동 온도 설정부(32a)를 선택하여 작동시키고, 냉각수 온도가 제 1 소정 온도(T1)로 설정된다(스텝 S60). 이들은 운전자의 기호 등에 따라 미 리 결정된 온도로 냉각수를 제어하는 수동 온도 설정 모드가 선택된 경우로서, 냉각수는, 엔진 출력 중시의 운전 상태에 적합한 비교적 저온, 또는 연비 중시의 운전 상태에 적합한 비교적 고온으로 제어된다.
한편, 스텝 10에 있어서의 모드 신호가 자동 온도 설정 모드(자동)라면, 냉각수 온도의 자동 설정을 행하도록, 냉각수 온도 제어부(30)가 자동 온도 설정부(31)를 선택하여 작동시킨다. 우선, 운전 상태 정보 산출부(20)가 가속 위치 센서(41)로부터 엔진 부하의 정보를 판독하고(스텝 S20), 이 부하의 변화율을 연산하여 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 산출한다(스텝 S30). 다음에, 자동 온도 설정부(3l)가 부하 변화율의 상태를 나타내는 값에 응한 설정하여야 할 냉각수 온도를 미리 저장되어 있는 MAP으로부터 판독한다(스텝 S35). MAP은 상술한 도 4와 같은 관계를 기억하고 있는 것이다. 최후로, 자동 온도 설정부(31)가 MAP으로부터 판독한 값을 설정 냉각수 온도로서 갱신하고(스텝 S40), 이 설정 냉각수 온도에 의거하여 냉각수 온도가 제어된다.
이상 상세히 기술한 바와 같이 본 실시예의 엔진의 냉각 장치는, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일을 추정할 수 있는 파라미터인 부하 변화율의 상태를 나타내는 값, 즉 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 의거하여 냉각수 온도를 제어하기 때문에, 엔진의 운전 상태에 응한 적절한 온도로 냉각수를 제어할 수 있다. 도로 상황의 변화나 운전자의 교대로, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일이 변화한 경우에도, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 의거하여 대체로 엔진 출력이 중시되는 운전 상태인지, 또는 대체로 연비가 중시되는 운전 상태인지가 추정되고, 냉각수가 적절한 온도로 제어된다.
또한, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 의거하여 냉각수 온도가 제어되기 때문에, 시시각각 변화하는 파라미터에 의거하여 냉각수 온도가 제어되는 경우와 달리, 부적절한 냉각수 온도의 설정 전환이 행하여지지 않는다. 이 때문에, 냉각수가 엔진의 운전 상태에 응한 적절한 온도로 제어되고, 또한, 부적절한 냉각수 온도의 설정 전환이 행하여지지 않기 때문에, 연비 및 엔진 출력의 쌍방이 향상하는 효과를 이룬다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시예의 엔진의 냉각 장치가 설명된다. 제 2 실시예중, 제 1 실시예와 다른 점에 관해서만 설명되고, 공통의 부분은 설명이 생략된다.
제 2 실시예의 구성은 제 1 실시예와 같다(도 1).
제 1 실시예와 다른 점은, 도 5에 도시한 바와 같이, 스텝 10에서 모드 전환 스위치(33)가 자동 상태, 즉 자동 온도 설정 모드가 선택된 경우에 있어서의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값과 설정 냉각수 온도와의 관계이다. 구체적으로는, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 소정치(L3)보다 큰 경우, 냉각수 온도는 제 1 소정 온도(T1)로 설정되고(구간 E), 설정 냉각수 온도는 모드 전환 스위치(33)가 로우 상태, 즉 제 1 수동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우와 같게 된다. 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 상기 조건을 충족시키지 않는 경우, 냉각수는 제 2 소정 온도(T2)로 설정되고(구간 D), 설정 냉각수 온도는 모드 전환 스위치(33)가 하이 상태, 즉 제 2 수동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우와 같게 된다. 즉, 제 1 실시예의 설정 냉각수 온도는, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값에 따라 제 1 소정 온도(T1)와 제 2 소정 온도(T2)와의 사이에서 서서히 변화하는 영역을 갖는다. 제 2 실시예의 설정 냉각수 온도는, 제 1 소정 온도(T1)와 제 2 소정 온도(T2)의 어느 한쪽의 값뿐이다. 이 점에서 제 2 실시예는, 제 1 실시예와 다르다.
이와 같이, 제 2 실시예에 있어서도 모드 전환 스위치(33)가 자동 상태, 즉 자동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일이 부하 변화율의 상태를 나타내는 값으로부터 추정되고, 자동 온도 설정부(31)는, 운전이 대체로 엔진 출력 중시의 상태인지 대체로 연비 중시의 상태인지를 판단한다. 대체로 엔진 출력 중시의 상태라고 판단되면, 자동 온도 설정부(31)가, 흡기의 체적 효율이 향상함과 함께 노킹이 억제되는 비교적 저온으로 냉각수 온도를 설정한다. 역으로, 대체로 연비 중시의 상태라고 판단되면, 자동 온도 설정부(31)가, 마찰 손실이 감소하고 연비가 향상하는 비교적 고온으로 냉각수 온도를 설정한다.
제 2 실시예에 있어서의 냉각수 온도의 설정은, 도 3에 도시한 플로우 차트에 따라 행하여진다. 스텝 S10, 스텝 S20 및 스텝 S30은 제 1 실시예와 마찬가지이다. 제 2 실시예에서는, 자동 온도 설정부(31)가 부하 변화율의 상태를 나타내는 값에 의거하여 설정하여야 할 냉각수 온도를 판단한다(스텝 S45). 즉, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 소정치(L3)보다 크면 스텝 S60으로 진행하여, 냉각수 온도가 제 1 소정 온도(T1)로 설정된다. 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 상기 조건을 충족시키지 않는 경우, 스텝 S50으로 진행하여, 냉각수 온도가 제 2 소정 온도(T2)로 설정된다. 이 설정 냉각수 온도에 의거하여 냉각수 온도가 제어된다.
이렇게 하여, 제 2 실시예에 있어서도 제 1 실시예와 마찬가지로, 적절한 냉각수 온도의 제어에 의한 엔진 출력 및 연비의 쌍방이 향상하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형하여 실시할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 부하 변화율의 상태를 나타내는 값이 이용되었지만, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 다른 파라미터도 이용될 수 있다. 예를 들면, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 변화율이 아니라 엔진 부하 그 자체의 상태를 나타내는 값이 이용된 경우, 엔진 부하의 상태를 나타내는 값이 크면 운전은 대체로 엔진 출력이 중시되는 상태로 추정되고, 엔진 부하의 상태를 나타내는 값이 작으면 운전은 대체로 연비가 중시되는 상태로 추정된다. 엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 엔진 회전수의 상태를 나타내는 값이 이용된 경우, 엔진 회전수의 상태를 나타내는 값이 크면 운전은 대체로 엔진 출력이 중시되는 상태로 추정되고, 엔진 회전수의 상태를 나타내는 값이 작으면 운전은 대체로 연비가 중시되는 상태로 추정된다. 이와 같이, 엔진 부하의 상태를 나타내는 값이나 엔진 회전수의 상태를 나타내는 값도, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일을 추정할 수 있는 파라미터로서 이용될 수 있다.
또한, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 이용될 수 있는 파라미터는, 엔진의 정보에 한하지 않고, 차량의 정보라도 좋다. 예를 들면, 브레이크 사용 빈도가 높은, 또는 차량의 가속도가 큰 경우, 운전자가 급가속을 반복하고 활발하게 운전을 행하고 있는 것이 추정된다. 역으로 브레이크 사용 빈도가 낮은, 또는 차량의 가속도가 작은 경우, 운전자가 가감 속도가 적은 신중한 운전 또는 느긋한 운전을 행하고 있는 것이 추정되다. 따라서, 엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 브레이크 사용 빈도가 이용된 경우, 브레이크 사용 빈도가 높으면 운전은 대체로 엔진 출력이 중시되는 상태로 추정되고, 브레이크 사용 빈도가 낮으면 운전은 대체로 연비가 중시되는 상태로 추정된다.
엔진의 운전 상태를 나타내는 값으로서 차량 가속도의 상태를 나타내는 값이 이용된 경우, 차량 가속도의 상태를 나타내는 값이 크면 운전은 대체로 엔진 출력이 중시되는 상태로 추정되고, 차량 가속도의 상태를 나타내는 값이 작으면 운전은 대체로 연비가 중시되는 상태로 추정된다. 이와 같이, 브레이크 사용 빈도나 차량 가속도의 상태를 나타내는 값도, 엔진 운전시(상태)의 중·장기적인 상태(경향)나 운전자의 엔진 운전 스타일을 추정할 수 있는 파라미터로서 이용될 수 있다.
또한, 부하 변화율의 상태를 나타내는 값을 산출하기 위한 엔진 부하의 정보로서는, 가속 위치 센서(41)로부터의 가속 개방도 정보 외에, 스로틀 포지션 센서로부터 얻어지는 스로틀 개방도 정보, 흡기관 압력 센서로부터 얻어지는 흡기관 압력 정보, 에어 플로우 센서로부터 얻어지는 흡기의 체적 효율 정보 등도 이용될 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 냉각수 순환 장치(10)에 마련되고 냉각수에 의한 엔진에 대한 냉각 작용을 조절 가능한 조절 장치로서의 제어 밸브(15)가 라디에이터 통로(12)의 엔진(1)의 입구측에 배치되고 있지만, 엔진(1)의 출구측에 배치하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 상술한 실시예에서는 조정 장치로서 제어 밸브(15)가 사용되고 있지만, 이 조절 장치는 제어 밸브(15)에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전동식의 팬이 마련된 라디에이터(14)가 채용되고, 팬에 의한 송풍의 강약 또는 온·오프를 전환함으로써 냉각수가 라디에이터(14)에서 냉각되는 정도를 가변으로 하면, 라디에이터(14)가 상술한 조절 장치로서 기능할 수도 있다.
또는, 회전수가 가변인 전동식의 워터펌프(16)가 채용되고, 토출량을 임의로 가변으로 함으로써, 워터펌프(16)가 상술한 조절 장치로서 기능할 수도 있다.
또한, 라디에이터(14)나 워터펌프(16) 각각이 단독으로 상술한 조절 장치로서 기능하는 외에, 라디에이터(14), 제어 밸브(15) 및 워터펌프(16)중, 2요소 또는 3요소가 조합되고, 복수로 상술한 조절 장치로서 기능할 수도 있다.
제 2 실시예를 변형하여, 제 1, 제 2 소정 온도에 더하여, 제 3 소정 온도 또는 제 4 소정 온도 등을 마련하고, 냉각수 온도의 설정 전환을 다른 단계로 하여도, 상술한 실시예와 마찬가지로 발명의 효과를 얻을 수 있다. 상술한 실시예에서 로우, 하이 2단으로 한 수동 온도 설정 모드를 1단으로 하고, 자동 온도 설정 모드(자동) 및 수동 온도 설정 모드(수동)의 2단 전환식으로 한 실시예에 있어서도, 상술한 실시예와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 엔진(1)의 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 장치(10)와,
    상기 냉각수 순환 장치(10)에 마련되고 상기 엔진(1)에 대한 상기 냉각수에 의한 냉각 작용을 조절 가능한 조절 장치(15)와,
    상기 엔진(1)이 엔진출력이 중시되는 상태인지, 연비가 중시되는 상태인지를 상기 엔진(1)의 운전 상태를 나타내는 값으로서 산출하는 운전 상태 정보 산출부(20)와,
    상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 엔진 출력이 중시되는 상태인 경우는,
    상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 연비가 중시되는 상태인 경우에 비해, 상기 냉각수의 온도가 낮아지도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어하는 냉각수 온도 제어부(30)를 구비한 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값은, 상기 엔진(1) 부하의 상태를 나타내는 값인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 부하의 상태를 나타내는 값은, 상기 엔진(1)의 부하 변화율의 상태를 나타내는 값인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 부하 변화율의 상태를 나타내는 값은,
    L을 부하 변화율의 상태를 나타내는 값, k를 0으로부터 1까지의 정수로 하고,
    다음 식으로 나타내는 값인 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
    L(금회) = (1 - k) ×L(전회) + k ×부하 변화율의 절대치(금회 계측치)
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 온도 제어부(30)는,
    상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 엔진 출력을 보다 필요로 하는 상태일수록, 상기 냉각수의 온도가 낮아지도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 온도 제어부(30)는,
    상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 소정치보다도 엔진 출력을 필요로 하는 상태측인 경우에는, 상기 냉각수가 제 1 소정 온도로 되도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어함과 함께,
    상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값이 소정치보다도 엔진 출력을 필요로 하지 않는 상태측인 경우에는, 상기 냉각수가 상기 제 1 소정 온도보다도 고온측의 제 2 소정 온도로 되도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 조절 장치는,
    상기 냉각수 순환 장치(10)의 라디에이터(14)를 바이패스하는 바이패스 통로(13)를 흐르는 상기 냉각수의 양을 조절하는 제어 밸브(15)이고,
    상기 냉각수 온도 제어부(30)는,
    상기 냉각수가 상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 따른 온도로 되도록, 상기 제어 밸브(15)가 상기 바이패스 통로(13)를 흐르는 상기 냉각수의 양을 조절하는 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 온도 제어부(30)는,
    자동 온도 설정 모드와 수동 온도 설정 모드를 선택적으로 전환하는 모드 전환 스위치(33)와,
    상기 모드 전환 스위치(33)에 의해 상기 자동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우에, 상기 냉각수가 상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 따른 온도로 되도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어하는 자동 온도 설정부(31)와,
    상기 모드 전환 스위치(33)에 의해 상기 수동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우에, 상기 냉각수가 상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 따르지 않는 소정의 온도로 되도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어하는 수동 온도 설정부(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 모드 전환 스위치(33)는,
    상기 수동 온도 설정 모드로서 제 1 수동 온도 설정 모드와 제 2 수동 온도 설정 모드를 선택적으로 전환 가능하고,
    상기 수동 온도 설정부(32)는,
    상기 모드 전환 스위치(33)에 의해 상기 제 1 수동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우에, 상기 냉각수가 제 1 소정 온도로 되도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어하는 제 1 수동 온도 설정부(32a)와,
    상기 모드 전환 스위치(33)에 의해 상기 제 2 수동 온도 설정 모드가 선택되어 있는 경우에, 상기 냉각수가 상기 제 1 소정 온도보다도 고온측의 제 2 소정 온도로 되도록 상기 조절 장치(15)의 작동을 제어하는 제 2 수동 온도 설정부(32b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
  10. 엔진(1)의 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 장치(10)와,
    상기 냉각수 순환 장치(10)에 마련되고 상기 엔진(1)에 대한 상기 냉각수에 의한 냉각 작용을 조절 가능한 조절 장치(15)와,
    상기 엔진(1)이 엔진 출력이 중시되는 상태인지, 연비가 중시되는 상태인지를 상기 엔진(1)의 운전 상태를 나타내는 값으로서 산출하며,
    상기 엔진의 운전 상태를 나타내는 값에 근거하여 상기 조정 장치를 제어하는 제어부(2)를 구비한 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각 시스템.
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