KR100932213B1 - Vehicle heating system and its control method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 연소기를 사용하지 않고서도 마이크로파를 이용하여 차량 엔진 시동 초기에 차량 실내를 급속 난방할 할 수 있도록 한 차량용 난방시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 하며,It is an object of the present invention to provide a heating system for a vehicle and a method of controlling the same, which enable rapid heating of a vehicle interior at the initial stage of starting a vehicle engine without using a separate combustor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진에서 토출된 냉각수가 서모스탯에서 냉각수의 온도에 따라 메인 히터 또는 라디에이터를 경유하여 워터펌프의 펌핑에 의해 다시 상기 엔진으로 유입되도록 구성된 차량용 난방시스템에 있어서, 상기 라디에이터와 메인 히터 사이의 냉각수 유동 관로상에 설치되며, 냉각수가 마이크로파에 의해 가열되도록 하는 보조히터와; 상기 보조히터를 제어하는 제어수단을 포함하며, 상기 보조히터는 냉각수 유입구와 냉각수 배출구를 구비한 전자파 차폐재질의 보조히터 케이스와; 상기 보조히터 케이스의 내부에 설치되어 이에 수용된 냉각수를 가열하는 마이크로파가 발생되며 상기 마이크로파가 냉각수로 전송되도록 하는 도파관을 갖는 마그네트론으로 구성되며, 상기 보조히터 케이스에는 냉각수를 진동시키기 위한 진동수단이 구비된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the cooling water discharged from the engine is configured to enter the engine again by the pumping of the water pump via the main heater or a radiator in accordance with the temperature of the cooling water in the thermostat in a vehicle heating system An auxiliary heater installed on a cooling water flow path between the radiator and the main heater, the auxiliary heater allowing the cooling water to be heated by microwaves; A control means for controlling the auxiliary heater, wherein the auxiliary heater comprises: an auxiliary heater case made of electromagnetic shielding material having a cooling water inlet and a cooling water outlet; Microwaves are generated inside the auxiliary heater case and heat the cooling water contained therein, and are composed of a magnetron having a waveguide for transmitting the microwaves to the cooling water. The auxiliary heater case includes vibration means for vibrating the cooling water. It is characterized by.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 난방시스템의 제어방법은, 전원이 온되어 엔진이 가동된 후 급속 난방모드 스위치가 온되어 급속 난방 모드인지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단 결과, 급속 난방 모드인 경우에는 마그네트론을 가동시키는 제2 단계와; 온도감지수단에 의해 감지된 현재 냉각수의 온도가 설정온도 이상인지를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단 결과, 냉각수의 온도가 설정 온도 이상인 경우에는 서모스탯에서 토출된 냉각수가 메인 히터로 바이패스되도록 바이패스수단을 가동시키는 제4 단계와; 상기 제4 단계를 진행한 후에 마그네트론의 가동을 정지시키는 제5 단계를 포함하며, 상기 제2 단계를 진행한 후 보조히터 케이스의 내부에 수용된 냉각수를 진동시키기 위한 진동수단을 가동하는 단계를 수행한 다음, 상기 제3 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control method of a vehicle heating system according to the present invention for achieving the above object comprises a first step of determining whether the rapid heating mode switch is turned on and the rapid heating mode after the power is turned on the engine; A second step of operating the magnetron in the rapid heating mode as a result of the determination of the first step; A third step of determining whether the temperature of the present cooling water sensed by the temperature sensing means is equal to or higher than a set temperature; A fourth step of operating the bypass means such that the cooling water discharged from the thermostat is bypassed to the main heater when the temperature of the cooling water is greater than or equal to the predetermined temperature as a result of the determination in the third step; And a fifth step of stopping the operation of the magnetron after the fourth step, and operating the vibration means for vibrating the coolant contained in the auxiliary heater case after the second step. Next, the third step is performed.
Description
도 1은 종래 기술에 의한 차량용 난방시스템을 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a vehicular heating system according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 난방시스템의 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing the configuration of a vehicle heating system according to the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 난방시스템의 구성을 나타낸 도면.3 is a view showing the configuration of a vehicle heating system according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 보조히터의 내부 구성을 나타낸 도면.4 is a view showing the internal configuration of the auxiliary heater of the present invention.
도 5는 본 발명의 보조히터 케이스에 냉각수 유입구와 냉각수 배출구가 형성된 위치를 나타낸 도면.5 is a view showing a position where the coolant inlet and the coolant outlet are formed in the auxiliary heater case of the present invention.
도 6은 본 발명의 보조히터 케이스에 냉각수 유입구와 냉각수 배출구가 형성된 위치를 나타낸 다른 실시예의 도면.Figure 6 is a view of another embodiment showing the position where the coolant inlet and the coolant outlet are formed in the auxiliary heater case of the present invention.
도 7은 본 발명의 제어 흐름도.7 is a control flowchart of the present invention.
도 8은 본 발명의 제어 블록도.8 is a control block diagram of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 엔진10: engine
11 : 서모스탯11: thermostat
20 : 메인 히터 20: main heater
30 : 라디에이터30: radiator
40 : 워터펌프40: water pump
50 : 보조히터50: auxiliary heater
51 : 보조히터 케이스51: auxiliary heater case
52 : 마그네트론52: magnetron
본 발명은 차량용 난방시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 연소기를 사용하지 않고서도 마이크로파를 이용하여 차량 엔진 시동 초기에 차량 실내를 급속 난방할 할 수 있도록 한 차량용 난방시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heating system and a control method thereof, and more particularly, to a vehicle heating system capable of rapidly heating a vehicle interior at the initial stage of starting a vehicle engine using microwaves without using a separate combustor. It relates to a control method.
일반적으로 차량에는 차실내를 따뜻하게 하기 위한 난방장치가 구비되어 있다. 이러한 난방장치에는 엔진에서 발생하는 열을 이용하는 것과 엔진 이외의 열원(熱源)을 사용하는 것이 있으며, 그 열원에 따라 엔진의 냉각수를 이용하는 온수식, 엔진의 배기열을 이용하는 배기열식, 엔진의 열을 이용하지 않고 독립된 연소기를 이용하는 연소식 등으로 분류된다.In general, the vehicle is equipped with a heating device for warming the interior of the vehicle. There are two types of heating apparatuses that use heat generated by the engine and heat sources other than the engine, and hot water using the cooling water of the engine, exhaust heat using the exhaust heat of the engine and engine heat according to the heat source. Instead, it is classified into a combustion type using an independent combustor.
전술한 세가지 타입중에서 상기 연소식을 갖는 난방시스템을 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.A heating system having the combustion type among the three types described above will be described with reference to FIG. 1.
도시된 바와 같이, 엔진(1)을 통과한 냉각수는 관로를 따라 히터(2)와, 연소 기(3)와, 서모스탯(4)까지 유동한다.As shown, the coolant passing through the
이후, 상기 서모스탯(4)까지 유동된 냉각수는, 그 온도가 낮을때에는 서모스탯(4)의 밸브가 닫혀 라디에이터(5)로 인입되지 못하여 온도가 상승된다.Then, the coolant flowing to the thermostat (4), when the temperature is low, the valve of the thermostat (4) is closed is not drawn into the radiator (5) temperature is raised.
여기서, 상기 냉각수의 온도가 일정 온도(70℃~88℃) 이상으로 상승하면 서모스탯(4)의 밸브는 서서히 닫혀 라디에이터(5)를 경유하여 온도가 하강된 상태된 상태로 다시 엔진(1)으로 유입된다.Here, when the temperature of the cooling water rises above a predetermined temperature (70 ° C. to 88 ° C.), the valve of the thermostat 4 is gradually closed and the
한편, 동절기에 차량 시동 초기 엔진(1)을 거친 냉각수의 온도가 저온 상태이기 때문에 히터(2)만으로는 실내 난방이 불가능하다.On the other hand, since the temperature of the coolant passing through the engine
이에, 일정 시간 동안 연소기(3)를 작동시키면 엔진(1)이 소정의 온도까지 예열되는 동안 냉각수의 온도를 급상시킬 수 있어, 결국에는 실내 급속 난방을 이룰수 있다.Thus, when the combustor 3 is operated for a predetermined time, the temperature of the cooling water can be rapidly increased while the
그러나, 종래 기술에 따르면, 상기 연소기(3)는 버너에 전기로 연료를 연소시켜 냉각수의 온도가 급상되도록 구성되어 있기 때문에 연료의 연소시 발생하는 배기가스가 환경 친화적이지 못한 문제점이 있었다.However, according to the related art, since the combustor 3 is configured to burn the fuel with electricity to the burner to rapidly raise the temperature of the cooling water, there is a problem in that the exhaust gas generated during combustion of the fuel is not environmentally friendly.
그리고, 연소기(3)의 버너로 연료를 공급하기 위한 연료탱크와, 배기가스가 배기되는 배기라인을 별도로 차량에 설치해야 하므로 엔진룸 내부 공간에 설치하여하는 문제점도 있었다.In addition, since the fuel tank for supplying fuel to the burner of the combustor 3 and the exhaust line through which the exhaust gas is exhausted must be separately installed in the vehicle, there is a problem in that the fuel tank is installed in the engine room interior space.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 별도의 연소기를 사용하지 않고서도 마이크로파를 이용하여 차량 엔진 시동 초기에 차량 실내 를 급속 난방할 할 수 있도록 한 차량용 난방시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and a vehicle heating system and a control method thereof capable of rapidly heating a vehicle interior at the beginning of a vehicle engine start using microwaves without using a separate combustor. The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진에서 토출된 냉각수가 서모스탯에서 냉각수의 온도에 따라 메인 히터 또는 라디에이터를 경유하여 워터펌프의 펌핑에 의해 다시 상기 엔진으로 유입되도록 구성된 차량용 난방시스템에 있어서, 상기 라디에이터와 메인 히터 사이의 냉각수 유동 관로상에 설치되며, 냉각수가 마이크로파에 의해 가열되도록 하는 보조히터와; 상기 보조히터를 제어하는 제어수단을 포함하며, 상기 보조히터는 냉각수 유입구와 냉각수 배출구를 구비한 전자파 차폐재질의 보조히터 케이스와; 상기 보조히터 케이스의 내부에 설치되어 이에 수용된 냉각수를 가열하는 마이크로파가 발생되며 상기 마이크로파가 냉각수로 전송되도록 하는 도파관을 갖는 마그네트론으로 구성되며, 상기 보조히터 케이스에는 냉각수를 진동시키기 위한 진동수단이 구비된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the cooling water discharged from the engine is configured to enter the engine again by the pumping of the water pump via the main heater or a radiator in accordance with the temperature of the cooling water in the thermostat in a vehicle heating system An auxiliary heater installed on a cooling water flow path between the radiator and the main heater, the auxiliary heater allowing the cooling water to be heated by microwaves; A control means for controlling the auxiliary heater, wherein the auxiliary heater comprises: an auxiliary heater case made of electromagnetic shielding material having a cooling water inlet and a cooling water outlet; Microwaves are generated inside the auxiliary heater case and heat the cooling water contained therein, and are composed of a magnetron having a waveguide for transmitting the microwaves to the cooling water. The auxiliary heater case includes vibration means for vibrating the cooling water. It is characterized by.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 난방시스템의 제어방법은, 전원이 온되어 엔진이 가동된 후 급속 난방모드 스위치가 온되어 급속 난방 모드인지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단 결과, 급속 난방 모드인 경우에는 마그네트론을 가동시키는 제2 단계와; 온도감지수단에 의해 감지된 현재 냉각수의 온도가 설정온도 이상인지를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단 결과, 냉각수의 온도가 설정 온도 이상인 경우에는 서모스탯에서 토출된 냉각수가 메인 히터로 바이패스되도록 바이패스수단을 가동시키는 제4 단계와; 상기 제4 단계를 진행한 후에 마그네트론의 가동을 정지시키는 제5 단계를 포함하며, 상기 제2 단계를 진행한 후 보조히터 케이스의 내부에 수용된 냉각수를 진동시키기 위한 진동수단을 가동하는 단계를 수행한 다음, 상기 제3 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.The control method of a vehicle heating system according to the present invention for achieving the above object comprises a first step of determining whether the rapid heating mode switch is turned on after the power is turned on and the engine is turned on in the rapid heating mode; A second step of operating the magnetron in the rapid heating mode as a result of the determination of the first step; A third step of determining whether the temperature of the present cooling water sensed by the temperature sensing means is equal to or higher than a set temperature; A fourth step of operating the bypass means such that the cooling water discharged from the thermostat is bypassed to the main heater when the temperature of the cooling water is greater than or equal to the predetermined temperature as a result of the determination in the third step; And a fifth step of stopping the operation of the magnetron after the fourth step, and operating the vibration means for vibrating the coolant contained in the auxiliary heater case after the second step. Next, the third step is performed.
이하, 본 발명에 의한 차량용 난방시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a vehicle heating system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 난방시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 난방시스템의 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 보조히터의 내부 구성을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 보조히터 케이스에 냉각수 유입구와 냉각수 배출구가 형성된 위치를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 보조히터 케이스에 냉각수 유입구와 냉각수 배출구가 형성된 위치를 나타낸 다른 실시예의 도면이며, 도 7은 본 발명의 제어 블록도이며, 도 8은 본 발명의 제어 흐름도이다.2 is a view showing the configuration of a vehicle heating system according to the present invention, Figure 3 is a view showing the configuration of a vehicle heating system according to another embodiment of the present invention, Figure 4 is an internal configuration of the auxiliary heater of the present invention 5 is a view showing a position where the coolant inlet and the coolant outlet are formed in the auxiliary heater case of the present invention, Figure 6 is a view showing a position where the coolant inlet and the coolant outlet is formed in the auxiliary heater case of the present invention 7 is a control block diagram of the present invention, and FIG. 8 is a control flowchart of the present invention.
도시된 바와 같이, 엔진(10)에서 토출된 냉각수가 서모스탯(11)에서 냉각수의 온도에 따라 메인 히터(20) 또는 라디에이터(30)를 경유하여 워터펌프(40)의 펌핑에 의해 다시 상기 엔진(10)으로 유입되도록 구성된 차량용 난방시스템에 적용되는 것으로, 상기 라디에이터(30)와 메인 히터(20) 사이의 냉각수 유동 관로(12)상에 보조히터(50)를 구비한 것을 특징으로 한다.As shown, the coolant discharged from the
상기 보조히터(50)는 보조히터 케이스(51)와, 마그네트론(52)과, 상기 마그네트론(52)으로 전원 공급을 제어하는 제어수단(60)을 포함하여 이루어진다.The
상기 보조히터 케이스(51)는 상기 라디에이터(30)와 메인 히터(20) 사이의 냉각수 유동 관로(12)상에 설치되어 냉각수 유입구(51a)와 냉각수 배출구(51b)를 구비하고 있다.The
그리고, 상기 보조히터 케이스(51)는 전자파를 외부로 방출되지 않도록 차폐재질로 구성된다.In addition, the
상기 마그네트론(52)은 상기 보조히터 케이스(51)의 내부에 설치되어 이에 수용된 냉각수를 가열하는 마이크로파가 발생되며, 상기 마이크로파가 냉각수로 전송되도록 하는 도파관(52a)을 갖는다.The
여기서, 상기 도파관(52a)은 마이크로파의 전송로(傳送路)로 사용되는 것으로, 속이 빈 금속의 관 형상으로 형성된다.Here, the
그리고, 미설명 부호 54는 전원과 마그네트론(52) 사이에 전기적으로 연결되는 정압기이다.In addition,
상기 보조히터 케이스(51)에는 냉각수를 진동시키기 위한 진동수단(70)이 구비된다.The
상기와 같이 진동수단(70)을 구비함에 따라 냉각수에 진동을 발생시켜 마그네트론(52)에서 발생되는 마이크로파가 냉각수에 골고루 흡수될 수 있며, 이로 인해 난방 효율이 향상되는 것이다.As described above, the vibration means 70 generates vibrations in the cooling water, so that microwaves generated from the
그리고, 상기 보조히터 케이스(51)의 냉각수 유입구(51a)와 서모스탯(11) 사이의 냉각수 유동관로(12)상에 설치되어 냉각수의 온도를 센싱하기 위한 온도감지수단(71)과, 이 온도감지수단(71)에 의해 감지된 냉각수의 온도가 일정치 이상인 경우(75℃인 경우)에 상기 서모스탯(11)에서 토출된 냉각수가 상기 메인 히터(20)로 바이패스되도록 하는 바이패스수단(72)이 구비된다.The temperature sensing means 71 is installed on the cooling
상기 바이패스수단(72)은 통상 전자적으로 개폐되는 삼방향 방향 전환밸브를 사용할 수 있다.The bypass means 72 may use a three-way direction switching valve that is normally opened and closed electronically.
여기서, 상기 바이패스수단(72)을 사용하는 이유는 엔진 냉각수를 챠량의 난방 열원으로 하는 경우 엔진의 온도가 올라가서 냉각수의 온도가 상승하면 보조히 터(50)의 기능이 불필요하게 된다.Here, the reason for using the bypass means 72 is that when the engine cooling water is used as the heating heat source of the vehicle, the function of the
따라서, 상기 온도감지수단(71)에 의해 감지된 냉각수의 온도가 75℃ 이상인 경우에는 마그네트론(52)으로 공급되는 전원을 차단하고 냉각수를 메인히터(20)측으로 바이패스시켜 불필요한 에너지의 낭비를 줄일 수 있도록 한 것이다.Therefore, when the temperature of the cooling water sensed by the temperature sensing means 71 is 75 ° C. or more, the power supply to the
상기 냉각수 유입구(51a)는 상기 보조히터 케이스(51)의 상부측에, 상기 냉각수 배출구(51b)는 상기 보조히터 케이스(51)의 하부측에 서로 높이차를 두고 설치된다.The
그리고 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉각수 유입구(51a)와 냉각수 배출구(51b)는 상기 보조히터 케이스(51)의 외측면에 접선 방향으로 설치된다.As shown in FIG. 5, the
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 냉각수 유입구(51a)와 냉각수 배출구(51b)는 상기 보조히터 케이스(51)의 외측면에 서로 일직선이 되는 방향으로 설치될 수 도 있다.6, the
한편, 상기 보조히터 케이스(51)의 내부에는 냉각수 유로가 지그재그가 되도록 서로 엇갈리게 다수의 격벽(51c)이 구비된다.On the other hand, the
상기와 같이, 냉각수 유입구(51a)와 냉각수 배출구(51b)를 접선 방향으로 설치하는 것, 이들의 높이차를 두고 설치하는 것, 보조히터 케이스(51)의 내부에 격벽(51c)을 설치하는 이유는 냉각수가 보조히터 케이스(51)의 내에서 유동되는 시간을 증대시켜줄 수 있도록 함에 있다.As described above, the installation of the
부언하면, 보조히터 케이스(51)의 내부에서 보다 많은 시간동안 머물러 있도록 함에 있다.In other words, the inside of the
상기와 같이 구성된 차량용 난방시스템의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the control method of the vehicle heating system configured as described above are as follows.
동절기에는 엔진이 가동(S10) 되더라도 냉각수의 온도가 빠른 시간내에 상승되지 않기 때문에 운전자는 급속 난방모드 스위치(75)를 온시킨다.In winter, the driver turns on the rapid
상기와 같이 운전자의 조작에 의해 급속 난방모드 스위치(75)가 온되면 제어수단(60)에서는 현재 급속 난방모드인지를 판단한다.(S20)When the rapid
상기 단계(S10)의 판단 결과, 급속 난방 모드인 경우에는 마그네트론(52)을 가동시킨다.(S30)As a result of the determination in step S10, in the rapid heating mode, the
상기 단계(S30)을 진행한 후에, 온도감지수단(71)에 의해 감지된 현재 냉각수의 온도가 설정온도 이상인지를 판단한다.(S40)After the step (S30), it is determined whether the temperature of the current coolant detected by the temperature sensing means 71 is more than the set temperature (S40).
상기 단계(S40)의 판단 결과, 현재 냉각수의 온도가 설정 온도 이상인 경우에는 상기 서모스탯(11)에서 토출된 냉각수가 상기 메인 히터(20)로 바이패스되도록 바이패스수단(72)을 가동시킨다.(S50)As a result of the determination in step S40, when the current temperature of the cooling water is higher than or equal to the set temperature, the bypass means 72 is operated so that the cooling water discharged from the
상기와 같이 바이패스수단(72)이 가동되면, 냉각수는 서모스탯(11)에 토출된 상태에서 보조히터 케이스(51)의 냉각수 유입구(51a)로 유입되지 않고, 바이패스되어 메인 히터(20)로 유입되는 것이다.When the bypass means 72 is operated as described above, the cooling water is bypassed to the cooling
상기 단계(S50)을 진행한 후에 마그네트론(52)의 가동을 정지시킨다.(S60)After the operation S50 is performed, the operation of the
이제까지의 설명은 본 발명의 기본적인 제어방법을 설명한 것이다.The description so far describes the basic control method of the present invention.
상기 단계(S30)를 진행한 후에 보조히터 케이스(51)의 내부에 수용된 냉각수를 진동시키기 위한 진동수단(70)을 가동하는 단계(S35)를 더 추가하여 실시할 수 있다.
After the step S30 is performed, a step S35 of operating the vibration means 70 for vibrating the coolant contained in the
다음으로, 상기 단계(S40)를 진행한후에 냉각수의 온도가 설정온도보다 높게된 후 경과된 시간이 설정시간 이상인지를 판단하는 단계(S45)를 더 추가할 수 있다.Next, after the step S40, the step of determining whether the elapsed time after the temperature of the cooling water becomes higher than the set temperature is greater than or equal to the set time (S45) may be further added.
그리고, 상기 단계(S60)를 진행한 후에 진동수단(70)의 가동을 정지시키는 단계를 더 추가할 수도 있다.(S65)Then, after the step (S60) proceeds to stop the operation of the vibration means 70 may be further added. (S65)
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 난방시스템 및 그 제어방법에 따르면, 별도의 연소기를 사용하지 않고서도 마이크로파를 이용하여 차량 엔진 시동 초기에 차량 실내를 급속 난방할 할 수 있게 된다.
As described above, according to the heating system for a vehicle and the control method thereof according to the present invention, it is possible to rapidly heat the interior of a vehicle at the initial stage of engine start-up using microwaves without using a separate combustor.
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