KR101080789B1

KR101080789B1 - 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101080789B1
Application number: KR1020050113786A
Authority: KR
Inventors: 윤지민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2011-11-07
Also published as: KR20070055271A

Abstract

엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법이 개시된다. 개시된 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치는, 엔진의 냉각수 통로와; 상기 냉각수 통로의 일측에 나란하게 형성되어 냉각수가 상기 냉각수 통로를 바이패스되도록 하는 바이패스 통로와; 상기 냉각수 통로의 양단부 통로의 압력을 맞추기 위해 상기 바이패스 통로 양단부에 설치된 릴리프 밸브와; 상기 냉각수 통로의 양단부에 각각 설치되어 상기 양단부의 온도와 압력을 감지하는 온도센서와, 압력센서와; 상기 온도센서와 상기 압력센서로부터 신호를 수신하여 상기 신호에 따라 작동 제어하게 하는 ECU;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, V형 엔진의 좌우측 실린더의 냉각수 유량 및 압력의 밸런스를 맞출 수 있고, 좌우측 냉각 밸런스에 의한 출력을 증대할 수 있으며, 엔진의 오버히팅과 오버쿨링을 방지할 수 있고, 실린더 블록의 워터자켓부 냉각수 저항의 생산편차 발생 시에도 동일한 성능을 발휘할 수 있는 이점이 있다.

냉각수 통로, 바이패스 통로, 릴리프 밸브, 온도센서

Description

엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법{BALANCE SYSTEM OF COOLING WATER PASSAGE FOR ENGINE AND METHOD FOR THE SAME}

도 1은 일반적인 엔진의 냉각 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. 냉각수 통로

20. 냉각수 아웃렛 파이프

31. 바이패스 통로

32. 제1릴리프 밸브

33. 제2릴리프 밸브

41. 제1온도센서

42. 제1압력센서

43. 제2온도센서

44. 제2압력센서

70. ECU

본 발명은 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 좌우측 실린더의 냉각수 유량 및 압력을 균등화하고, 출력 증대 및 엔진의 오버히팅과 오버쿨링을 예방하기 위한 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

실린더 블록의 실린더가 일렬로 배열된 인라인(in-line) 엔진의 경우, 워터펌프에서 실린더블록으로 냉각수를 공급하기 때문에 균일한 량의 냉각수가 공급되고 있지만, 실린더의 배열이 V형으로 배치된 V형 엔진 또는 수평대향형 엔진의 경우 실린더 블록의 좌측뱅크와 우측뱅크간의 균일한 유량의 냉각수를 공급하기는 어려운 부분이다.

그리고 한 개의 워터펌프에서 토출되는 냉각수를 좌우측의 실린더에 동일한 압력과 유량을 공급하기 위해서는 좌우측 실린더의 압력과 냉각수 방향에 관한 어려운 튜닝(tuning) 작업이 필요하며, 실제 생산 시 생산편차에 의하여 좌우뱅크에 공급되는 냉각수의 량의 차가 발생하게 된다.

또한 좌우측 실린더의 냉각수 량의 편차는 좌우측 기통간의 냉각성능 차이를 발생시켜 일측 뱅크에 오버히팅(overheating) 문제가 발생하거나, 오버쿨링 (overcooling) 현상이 발생할 수가 있다.

그리고 냉각편차에 의한 좌우측 실린더에 성능 차이가 발생하게 되어 엔진의 출력이 균일하게 발생하지 않고 진동이 발생하기도 한다

한편, V형 엔진에서 좌우측 실린더에 동일한 유량의 냉각수를 공급하기 위하여 좌우측 실린더 별 두개의 독립된 워터펌프를 갖추어야 하나, 엔진의 전체 크기가 커지게 되고, 비용 측면에도 문제점이 지적되고 있다.

상기와 같은 문제점을 가장 간단하게 개선하는 방법으로 헤드 가스켓의 물구멍 크기를 조절하여 좌우측 실린더의 저항을 조절하여 밸런스를 맞추고 있으나, 많은 노력이 필요하며, 생산편차에 의한 실린더블록의 저항이 변하게 되면 문제가 발생하는 경우가 많다.

따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수 통로(10)의 좌우측을 모아주기 위해 이 냉각수 통로(10) 중앙부에 냉각수 아웃렛 파이프(outlet pipe)(20)를 주어 좌우 편차를 조절해야 하나, 엔진 레이아웃상 이것마저도 용이하지 않다.

한편, 도 1에서 설명되지 않은 참조부호 50은 냉각수 아웃렛 피팅(fitting), 60은 써모스탯 하우징을 각각 나타내 보인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, V형 엔진의 좌우측 실린더가 냉각수 유량 및 압력의 균등화하고, 좌우측 냉각 밸런스에 의한 출력을 증대시키며, 엔진의 오버히팅과 오버쿨링을 예방하고, 실린더블록의 워터자켓부의 냉각수 저항의 생산편차 발생 시에도 동일한 성능을 발휘하도록 한 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치는, 엔진의 냉각수 통로와; 상기 냉각수 통로의 일측에 나란하게 형성되어 냉각수가 상기 냉각수 통로를 바이패스되도록 하는 바이패스 통로와; 상기 냉각수 통로의 양단부 통로의 압력을 맞추기 위해 상기 바이패스 통로 양단부에 설치된 릴리프 밸브와; 상기 냉각수 통로의 양단부에 각각 설치되어 상기 양단부의 온도와 압력을 감지하는 온도센서와, 압력센서와; 상기 온도센서와 상기 압력센서로부터 신호를 수신하여 상기 신호에 따라 작동 제어하게 하는 ECU;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법은, (a) 엔진의 냉각수 통로의 일단부에 설치되어 상기 일단부의 온도와 압력을 감지하는 제1온도센서와 제1압력센서와, 상기 냉각수 통로의 타단부에 설치되어 상기 타단부의 온도와 압력을 감지하는 제2온도센서와 제2압력센서로부터 수신된 신호값으로부터 상기 제1,2압력센서의 차이값과, 상기 제1,2온도센서의 차이값이 각각 기준값 이하인지 판단하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 제1압력센서의 신호값이 상기 제2압력센서의 신호값보다 크면, 상기 냉각수통로를 바이패스되도록 바이패스 통로의 일단부에 설치된 제1릴리프 밸브를 온(ON)시키고, 상기 바이패스 통로의 타단부에 설치된 제2릴리프 밸브를 오프(OFF)시키는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치는, 엔진의 냉각수 통로(10)와, 이 냉각수 통로(10)의 일측에 나란하게 형성되어 냉각수가 냉각수 통로(10)를 바이패스되도록 하는 바이패스 통로(31)와, 상기 냉각수 통로(10)의 양단부 통로의 압력을 맞추기 위해 바이패스 통로(31) 양단부에 설치된 릴리프 밸브와, 상기 냉각수 통로(10)의 양단부에 각각 설치되어 이 양단부의 온도와 압력을 감지하는 온도센서와, 압력센서와, 상기 온도센서와 압력센서로부터 신호를 수신하여 수신된 신호에 따라 작동 제어하게 하는 ECU(70)를 포함하여 구성된다.

보다 구체적으로는, 상기 릴리프 밸브는, 바이패스 통로(31)의 일단부에 설치된 제1릴리프 밸브(32)와, 상기 바이패스 통로(31)의 타단부에 설치된 제2릴리프 밸브(33)로 이루어진다.

그리고 상기 온도센서와, 압력센서는, 냉각수 통로(10)의 일단부에 설치되어 이 일단부의 온도와 압력을 감지하는 제1온도센서(41)와, 제1압력센서(42)와, 상기 냉각수 통로(10)의 타단부에 설치되어 이 타단부의 온도와 압력을 감지하는 제2온도센서(43)와, 제2압력센서(44)로 이루어진다.

한편, 도 2에서 설명되지 않은 참조부호 20은 냉각수 아웃렛 파이프를 나타 내 보인 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치를 이용한 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3에는 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법은, 우선, 상기 제1온도센서(41)와, 제1압력센서(42)와, 제2온도센서(43)와, 제2압력센서(44)로부터 수신된 신호값으로부터 제1,2압력센서(42,44)의 차이값과, 제1,2온도센서(41,43)의 차이값이 각각 기준값 이하인지 판단한다.(단계 110)

예컨대, 상기 제1,2압력센서(42,44)의 차이값이 1bar 이하이고, 제1,2온도센서(41,43)의 차이값이 5℃ 이하인지 판단한다.

상기 단계 110의 조건을 만족하지 못하는 경우에는 다음과 같은 단계를 각각 수행한다.

우선, 상기 제1압력센서(42)의 신호값이 제2압력센서(44)의 신호값보다 크면, 상기 제1릴리프 밸브(32)를 온(ON)시키고, 제2릴리프 밸브(33)를 오프(OFF)시킨다.(단계 121)

그리고 상기 제1온도센서(41)의 신호값이 제2온도센서(43)의 신호값보다 크면, 상기 제1릴리프 밸브(32)를 온(ON)시키고, 제2릴리프 밸브(33)를 오프(OFF)시킨다.(단계 123)

또한 상기 제1압력센서(42)의 신호값이 제2압력센서(44)의 신호값보다 작으 면, 상기 제1릴리프 밸브(32)를 오프(OFF)시키고, 제2릴리프 밸브(33)를 온(ON)시킨다.(단계 125)

그리고 상기 제1온도센서(41)의 신호값이 제2온도센서(43)의 신호값보다 작으면, 상기 제1릴리프 밸브(32)를 오프(OFF)시키고, 제2릴리프 밸브(33)를 온(ON)시킨다.(단계 127)

한편, 상기 단계 110의 조건을 만족하는 경우, 본 제어로직을 종료한다.

이와 같이 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법은, 상기 냉각수 통로(10)의 좌측 통로와 우측 통로, 즉 양단의 압력을 맞추도록 설치된 두 개의 제1,2릴리프 밸브(32,33)를 연동시켜 압력의 높은 측에서 릴리프된 냉각수를 반대측 실린더의 냉각수 통로(10)로 바이패스시키는 것이다.

좌측 실린더의 냉각수 통로(10)부의 압력이 높을 경우 제1릴리프밸브가 설정된 스프링의 압력을 이기고 이동하면서 바이패스 통로(31)를 열어주게 된다. 이 바이패스 통로(31)는 반대편 뱅크의 실린더측 냉각수 입구와 연결되게 되어 높은 압력의 냉각수가 반대방향으로 흐르게 되어 압력 밸런스를 이루게된다.

그리고 반대측 압력이 높게 되면 이와 반대 방향의 물흐름이 발생하게 되어 균형을 이루도록 한다.

또한 본 발명은, 좌우측의 온도와 압력을 입력신호로 가지고 ECU(70)에서 작동하도록 하여 고온, 고압에 의한 오버히팅을 예방하고, 히팅 밸런스도 맞출 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

V형 엔진의 좌우측 실린더의 냉각수 유량 및 압력의 밸런스를 맞출 수 있고, 좌우측 냉각 밸런스에 의한 출력을 증대할 수 있으며, 엔진의 오버히팅과 오버쿨링을 방지할 수 있다.

그리고 실린더 블록의 워터자켓부 냉각수 저항의 생산편차 발생 시에도 동일한 성능을 발휘할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

엔진의 냉각수 통로와;

상기 냉각수 통로의 일측에 나란하게 형성되어 냉각수가 상기 냉각수 통로를 바이패스되도록 하는 바이패스 통로와;

상기 냉각수 통로의 양단부 통로의 압력을 맞추기 위해 상기 바이패스 통로 양단부에 설치된 릴리프 밸브와;

상기 냉각수 통로의 양단부에 각각 설치되어 상기 양단부의 온도와 압력을 감지하는 온도센서와, 압력센서와;

상기 온도센서와 상기 압력센서로부터 신호를 수신하여 상기 신호에 따라 작동 제어하게 하는 ECU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치.
제1항에 있어서,

상기 릴리프 밸브는,

상기 바이패스 통로의 일단부에 설치된 제1릴리프 밸브와,

상기 바이패스 통로의 타단부에 설치된 제2릴리프 밸브를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치.
제1항에 있어서,

상기 온도센서와, 상기 압력센서는,

상기 냉각수 통로의 일단부에 설치되어 상기 일단부의 온도와 압력을 감지하는 제1온도센서와, 제1압력센서와,

상기 냉각수 통로의 타단부에 설치되어 상기 타단부의 온도와 압력을 감지하는 제2온도센서와, 제2압력센서를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 장치.
(a) 엔진의 냉각수 통로의 일단부에 설치되어 상기 일단부의 온도와 압력을 감지하는 제1온도센서와 제1압력센서와, 상기 냉각수 통로의 타단부에 설치되어 상기 타단부의 온도와 압력을 감지하는 제2온도센서와 제2압력센서로부터 수신된 신호값으로부터 상기 제1,2압력센서의 차이값과, 상기 제1,2온도센서의 차이값이 각각 기준값 이하인지 판단하는 단계와;

(b) 상기 단계 (a)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 제1압력센서의 신호값이 상기 제2압력센서의 신호값보다 크면, 상기 냉각수통로를 바이패스되도록 바이패스 통로의 일단부에 설치된 제1릴리프 밸브를 온(ON)시키고, 상기 바이패스 통로의 타단부에 설치된 제2릴리프 밸브를 오프(OFF)시키는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (a)의 조건을 만족하지 못하는 경우,

상기 제1온도센서의 신호값이 상기 제2온도센서의 신호값보다 크면, 상기 제1릴리프 밸브를 온(ON)시키고, 상기 제2릴리프 밸브를 오프(OFF)시키는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (a)의 조건을 만족하지 못하는 경우,

상기 제1압력센서의 신호값이 상기 제2압력센서의 신호값보다 작으면, 상기 제1릴리프 밸브를 오프(OFF)시키고, 상기 제2릴리프 밸브를 온(ON)시키는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (a)의 조건을 만족하지 못하는 경우,

상기 제1온도센서의 신호값이 상기 제2온도센서의 신호값보다 작으면, 상기 제1릴리프 밸브를 오프(OFF)시키고, 상기 제2릴리프 밸브를 온(ON)시키는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각수 통로의 밸런스 제어방법.