KR101072326B1 - 차량의 냉각수 온도 인식방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변형 워터펌프의 작동 여부에 따라 순환이 조정되는 냉각수의 온도를 정확하게 인식하여 냉각수 온도 보정이 적용되는 관련 액추에이터의 작동에 안정성을 제공하도록 하는 차량의 냉각수 온도 인식방법이다.

본 발명은 엔진 시동 온 조건에서 가변형 워터펌프가 외부조건에 의해 강제 구동되는지 판단하는 과정, 가변형 워터펌프가 강제 구동되는 상태이면 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정, 가변형 워터펌프가 냉각수의 온도 상승에 따른 정상적인 구동이면 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정, 가변형 워터펌프가 냉각수의 혼합을 위해 주기적인 구동으로 판정되면 이전 주기의 작동 온에서 검출한 냉각수의 온도를 현재의 냉각수 온도 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정을 포함한다.

가변형 워터펌프, 강제구동, 외부조건, 냉각수 온도, 온도인식

Description

차량의 냉각수 온도 인식방법{METHOD FOR RECOGNITION A COOLING WATER TEMPERATURE OF VEHICLE}

본 발명은 가변형 워터펌프가 적용되는 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가변형 워터펌프의 작동 여부에 따라 순환이 조정되는 냉각수의 온도를 정확하게 인식하여 냉각수 온도 보정이 적용되는 관련 액추에이터의 작동에 안정성을 제공하도록 하는 차량의 냉각수 온도 인식방법에 관한 것이다.

차량의 엔진을 구성하는 실린더 블록과 실린더 헤드에 냉각수가 유동되는 통로가 형성되어 있으며, 벨트를 통해 전달되는 엔진의 동력으로 워터펌프가 작동되어 냉각수의 통로에 냉각수를 강제로 순환시켜 엔진이 과열되는 것을 방지하고, 엔진의 온도를 일정하게 유지시켜 에미션을 안정되게 한다.

종래의 워터펌프는 타이밍 벨트를 통해 엔진의 여러 보기류 들과 맞물려, 엔진의 시동과 동시에 상시 동작되어 엔진의 워밍업 조건이나 냉각조건에 관계없이 상시적으로 냉각수를 순환시킨다.

따라서, 엔진이 충분히 워밍업 되어 있는 상태에서는 연비 및 배기가스의 안정화를 제공할 수 있으나, 엔진이 냉각되어 있는 상태에서 엔진이 시동되는 경우 냉각수의 순환에 따라 엔진의 워밍업 시간이 지연되고, 이에 따라 냉각된 구동부위의 마찰저항이 증가되어 마모된다.

또한, 엔진의 냉각에 의해 연소 효율이 떨어져 연료 소모량이 증가되고, 배기가스의 온도 상승이 지연되어 촉매의 활성화 시간이 지연되므로 배기가스에 유해성 물질이 다량으로 배출되어 에미션을 불안정하게 한다.

또한, 연료펌프의 상시 동작에 따라 크랭크축에 부하로 작용하게 되어 엔진의 출력 효율을 저하시키고, 이에 따라 연비 저하를 초래시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선시키기 위하여 워터펌프에 전자식 혹은 기계식 클러치가 적용되는 가변형 워터펌프가 적용되고 있으며, 가변형 워터펌프는 엔진 회전수, 냉각수 온도, 난방을 위한 히터 작동 여부에 따라 클러치의 작동에 제어되어 냉각수를 순환시킨다.

가변형 워터펌프는 냉각수온의 온도가 설정된 일정온도, 바람직하게는 85℃ 이하의 조건이면 엔진이 시동 온을 유지하더라도 작동되지 않아 냉각수의 유동을 정시킴으로써 냉각수의 온도상승을 가속화시킨다.

따라서, 엔진의 시동 초기에 빠른 웜업을 도모하여 엔진의 마찰력을 최소화시키고, 구동력을 손실이 발생되지 않도록 하여 연비개선을 제공한다.

상기 가변형 워터펌프는 실린더 헤드의 금속면에 장착되는 온도센서에서 검출되는 정보가 설정된 일정온도 이상이 되면 제어수단의 제어에 따라 작동되어 냉각수를 순환시킨다.

또한, 가변형 워터펌프가 작동 오프된 경우 냉각수의 유동도 발생되지 않으 므로, 써모스탯의 주변에 장착되는 수온센서는 냉각수의 온도를 정확하게 인식할 수 없으므로, 엔진제어에서 냉각수의 온도 보정이 정확하게 실행되지 못하는 현상이 발생한다.

그리고, 수온센서로는 실린더 헤드의 금속면이 가변형 워터펌프를 작동시키기 위한 한계온도에 도달되었는지를 정확하게 판정할 수 없다.

따라서, 엔진회전수와 연료량에 따라 주기적으로 가변형 워터펌프를 작동 온/오프 제어하여 엔진에서 가열된 냉각수와 냉각수 통로에 있는 냉각수를 혼합시키고, 수온센서를 통해 냉각수의 온도를 검출하도록 하고 기술이 적용되고 있다.

상기와 같이 가변형 워터펌프를 주기적으로 온/오프 작동하여 냉각수를 혼합하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진에 의해 가열된 실린더 헤드부의 냉각수 온도와 써머스탯 부근에 위치된 수온센서 주변의 냉각수 온도의 차이(△T)는 최대 40℃의 차이를 가지고 있으므로, 냉각수의 혼합이 발생하는 경우 수온센서에서 검출되는 신호에는 대략적으로 10℃ 이상의 급격한 온도변화가 발생한다.

엔진은 연료분사량, 레일압력, EGR 등 대부분의 중요 로직에서 수온센서의 정보를 보정의 중요정보로 활용하므로, 수온센서에서 검출되는 냉각수 온도의 급격한 변화는 인젝터, 압력조절밸브, EGR 밸브 등의 작동에 오동작을 유발시키는 문제점을 발생시킨다.

또한, 냉각수 온도의 급격한 변동에 따라 냉각수의 온도를 지시하는 클러스터의 작동이 급변하여 운전자에게 위화감을 제공하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 가변형 워터펌프의 작동 여부에 따라 순환되는 냉각수의 온도를 정확하게 인식하여 냉각수 온도 보정이 적용되는 관련 액추에이터의 작동에 안정성을 제공하여 에미션의 안정화를 제공하도록 하는 것이다.

본 발명의 목적은 가변형 워터펌프가 냉각수의 온도 상승에 따른 정상적인 작동 온이면 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하고, 냉각수 혼합을 위한 주기적인 작동이면 이전 주기의 작동 온에서 검출된 냉각수의 온도를 인식하여 냉각수의 급격한 변화가 인식되지 않도록 하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량의 냉각수 온도 인식방법,

엔진 시동 온 조건에서 가변형 워터펌프가 외부조건에 의해 강제 구동되는지 판단하는 과정;

가변형 워터펌프가 강제 구동되는 상태이면 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정;

가변형 워터펌프가 냉각수의 온도 상승에 따른 정상적인 구동이면 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정;

가변형 워터펌프가 냉각수의 혼합을 위해 주기적인 구동으로 판정되면 이전 주기의 작동 온 상태에서 검출한 냉각수의 온도를 현재의 냉각수 온도 인식하여 엔 진 제어정보에 적용하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 냉각수의 온도를 안정되게 인식하여 관련 액추에이터의 작동에 안정성을 제공하여 엔진의 출력을 안정되게 유지하고, 엔진의 부조를 방지하는 효과가 있다.

또한, 안정된 연소로 에미션을 안정되게 유지하고 가속 성능을 확보하는 효과가 있다.

또한, 클러스터에 구비되는 수온 게이지의 냉각수 온도 지시에 안정성을 제공하여 상품성을 향상시키는 효과가 있다.

아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 냉각수 온도 인식장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 외기온 검출부(11)와 엔진회전수 검출부(12), 블로워 스위치(13), 수온검출부(14), 제어부(20), 표시부(30), 가변형 워터펌프(40) 및 액추에이터(50) 를 포함한다.

외기온 검출부(11)는 차량이 운행되는 지역의 외기온도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)에 제공한다.

엔진회전수 검출부(12)는 크랭크 축 혹은 캠 축의 위상 변화로부터 엔진의 회전수를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)에 제공한다.

블로워 스위치(13)는 공조장치의 스위치로, 차량의 실내 난방이 선택되었는지의 정보를 제어부(20)에 제공한다.

수온검출부(14)는 써머스탯의 주변에 설치되어 순환되는 냉각수의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)에 제공한다.

제어부(20)는 엔진의 시동이 온을 유지하는 상태에서 외기온도, 엔진회전수, 난방의 동작 여부, 운전부하 등의 정보를 분석하여 냉각수를 순환시키는 가변형 워터펌프(40)의 작동 여부를 판정하고, 그에 따라 수온정보를 인식하여 엔진 제어로 정보로 활용한다.

상기 제어부(20)는 가변형 워터펌프(40)가 정상 작동하여 냉각수를 순환시키는 상태이면 수온검출부(14)의 정보를 그대로 엔진 제어정보에 적용하고, 동시에 표시부(30)를 통해 냉각수의 온도 정보를 지시한다.

그러나, 가변형 워터펌프(40)가 정상 작동하지 않고, 엔진회전수에 따라 주기적으로 작동하여 엔진에서 가열된 냉각수와 냉각수 라인에 정지되어 있는 냉각수를 혼합하는 동작이 실행되는 경우 직전에 인식된 냉각수의 온도를 현재의 냉각수 온도로 인식하여 엔진 제어정보에 적용한다.

표시부(30)는 클러스터에 구비되는 수온 게이지로, 제어부(20)에서 인가되는 신호에 따라 냉각수의 온도를 설정된 소정의 형식으로 표시한다.

가변형 워터펌프(40)는 제어부(20)의 제어에 따라 작동 온/오프가 제어되어 냉각수의 순환과 순환되는 양을 조정한다.

액추에이터(50)는 인젝터, 압력조절밸브, EGR 밸브 등을 포함하며, 제어부(20)의 제어에 따라 작동되어 엔진의 동작을 안정되게 유지한다.

전술한 바와 같은 기능이 포함되는 본 발명에서 가변형 워터펌프의 작동을 제어하는 동작은 통상적인 동작과 동일 내지 유사하게 실행되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명은 가변형 워터펌프의 작동 여부에 따라 냉각수의 온도를 인식하여 엔진 제어정보로 활용하는 것인바, 이에 대한 동작에 대해서만 설명한다.

가변형 워터펌프(40)가 적용되는 본 발명에 따른 차량의 엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서(S101) 제어부(20)는 차량이 운행되는 지역의 외기온도, 엔진회전수, 실내 난방의 선택 여부, 냉각수의 온도, 엔진의 부하 정도 등을 검출 분석한다(S102).

이때, 차량이 운행되는 지역의 외기온도가 설정된 온도(A℃), 바람직하게는 40℃ 미만이고 블로워 스위치(13)가 오프를 유지하지 판단하고(S103), 냉각수의 온도가 설정된 온도(B℃), 바람직하게는 엔진의 충분한 웜업을 판정하는 온도인 85℃ 미만을 유지하는지 판단하며(S104), 엔진 회전수가 설정된 회전수(C RPM), 바람직하게는 고속운전을 판단하는 3,500RPM 미만이고 연료 분사량이 설정된 일정량(DQ), 바람직하게는 고부하 운전을 판정하는 35Q 미만인지를 판단한다(S105).

상기의 판단에서 차량이 운행되는 지역의 외기온도가 설정된 온도(A℃)를 초과하는 경우 혹서지의 운행으로 판정하여 가변형 워터펌프(40)가 작동하는 것으로 판정하고, 블로워 스위치(13)가 온을 유지하면 실내 난방을 위한 냉각수의 순환이 필요하여 가변형 워터펌프(40)가 작동하는 것으로 판정한다(S109).

또한, 냉각수의 온도가 설정된 온도(B℃)를 초과하였으면 엔진의 충분한 웜업이 이루어진 상태이므로 가변형 워터펌프(40)가 작동하는 것으로 판정하고, 엔진 회전수가 설정된 회전수(C RPM)을 초과하면 고속운전으로 판정하여 가변형 워터펌프(40)가 작동하는 것으로 판정한다(S109).

또한, 연료 분사량이 설정된 일정량(DQ)이상으로 분사되면 고부하 운전을 판정하여 가변형 워터펌프(40)가 작동하는 것으로 판정한다(S109).

상기와 같이 가변형 워터펌프(40)가 외부적인 요인으로 인하여 작동되는 것으로 판정되면 수온검출부(14)를 통해 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여(S110) 표시부(30)를 통해 지시함과 동시에 엔진 제어정보로 적용하여 냉각수의 온도에 따라 엔진 제어정보가 보정될 수 있도록 한다(S108).

그러나, 차량이 운행되는 지역의 외기온도가 설정된 온도(A℃)미만이고 블로워 스위치(13)가 오프를 유지하고, 엔진 회전수가 설정된 회전수(C RPM) 미만이며, 연료 분사량이 설정된 일정량(DQ) 미만인 것으로 판단되면, 냉각수의 온도 상승에 따른 정상적인 제어에 의해 가변형 워터펌프(40)가 작동되는지를 판정한다(S106).

상기 S106의 판정에서 정상적인 제어에 의해 가변형 워터펌프(40)가 작동되 는 상태이면 수온검출부(14)에서 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여(S110) 표시부(30)를 통해 지시함과 동시에 엔진 제어정보로 적용하여 냉각수의 온도에 따라 엔진 제어정보가 보정될 수 있도록 한다(S108).

그러나, 상기 S106의 판단에서 냉각수의 온도 상승에 따른 정상적인 제어로 가변형 워터펌프(40)가 작동 온 되지 않고, 엔진에서 가열된 냉각수와 냉각수 라인에 정지되어 있는 냉각수를 혼합하기 위한 주기적인 작동 온으로 판정되면 이전 주기의 작동 온에서 검출된 냉각수의 온도를 현재의 냉각수 온도로 인식하여(S107) 표시부(30)를 통해 지시함과 동시에 엔진 제어정보에 적용하여 냉각수의 온도에 따라 엔진 제어정보가 보정될 수 있도록 한다(S108).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 냉각수 온도 인식장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 냉각수 온도 인식절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 3은 종래의 차량에서 가변형 워터펌프의 주기적 작동에 따른 냉각수 온도의 거동을 도시한 그래프이다.

Claims (2)

1. 엔진 시동 온 조건에서 가변형 워터펌프가 외부조건에 의해 강제 구동되는지 판단하는 과정;

   가변형 워터펌프가 강제 구동되는 상태이면 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정;

   가변형 워터펌프가 냉각수의 온도 상승에 따른 정상적인 구동이면 검출되는 냉각수의 온도를 그대로 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정;

   가변형 워터펌프가 냉각수의 혼합을 위해 주기적인 구동으로 판정되면 이전 주기의 작동 온 상태에서 검출한 냉각수의 온도를 현재의 냉각수 온도 인식하여 엔진 제어정보에 적용하는 과정;

   을 포함하는 차량의 냉각수 온도 인식방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 강제구동의 외부조건은,

   운행지역의 외기온도가 설정된 온도(A℃)를 초과하는 혹서지 운행, 실내 난방을 위한 히터 작동 온, 엔진 회전수가 설정된 회전수을 초과하는 고속운전, 연료 분사량이 설정된 일정량(DQ)을 초과하는 고부하 운전 중 어느 하나를 만족하는 것으로 설정되는 차량의 냉각수 온도 인식방법.

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