KR101490957B1 - 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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정한신
조현
이준호
이동국
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Abstract

본 발명은 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 에 관한 것으로, 팬 모터와 팬 블레이드를 포함하는 냉각 팬이 장착된 팬 쉬라우드; 상기 팬 블레이드의 작동 면적에 대응하여 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 공기가 통과하는 면적이 원주 방향을 따라 가변되는 로터리 셔터; 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 상기 로터리 셔터가 장착되지 않은 부분의 일부를 개폐하는 복수 개의 플랩; 및 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터의 개방 면적, 상기 복수 개의 플랩의 개폐 및 상기 냉각 팬의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함한다.

Description

차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법{CONTROL SYSTEM OF FLOWING AIR INTO VEHICLE ENGINE ROOM AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 냉각 성능과 공력 성능을 향상시킬 수 있는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 냉각을 위한 라디에이터와, 공조 장치(air conditioner)의 냉매 응축을 위한 콘덴서가 차량에 장착되고, 냉각 팬을 구동하여 라디에이터와 콘덴서의 온도를 낮추게 된다. 차량의 초기 시동시에는 엔진의 온도가 적정 수준까지 빨리 상승하는 것이 연비에 유리하고, 엔진의 온도를 적정 온도로 유지하는 것이 필요하다.
전통적으로, 냉각 팬은 엔진의 구동에 의해 작동 하던 방식이 사용되었으며, 이러한 기계식 방식은 냉각 팬이 엔진이 구동할 때 항상 구동하여 차량의 연비가 악화되는 단점이 있다.
최근에는 전기 모터를 구동하는 방식이 이용되고 있는데, 차량의 운행 상태에 따라 필요 시에만 냉각 팬을 구동하여 연비가 보다 개선된 효과가 있어 그 사용이 증대되고 있다.
한편, 차량의 주행 속도가 증가하면 공력(aero-dynamic) 특성이 차량의 연비 및 속도에 많은 영향을 미치게 되며, 고속에서 차량의 엔진 룸으로 유입되는 공기를 차단하게 되면, 공기가 엔진 룸을 통과하며 발생하는 항력이 줄어들어 연비가 개선될 수 있다.
본 발명은, 차량의 냉각 성능과 공력 성능을 향상시킬 수 있는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
냉각 팬의 작동을 최소화 하고, 필요 시에는 엔진 룸으로 유입되는 공기를 차단하여 항력을 줄일 수 있는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 팬 모터와 팬 블레이드를 포함하는 냉각 팬이 장착된 팬 쉬라우드; 상기 팬 블레이드의 작동 면적에 대응하여 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 공기가 통과하는 면적이 원주 방향을 따라 가변되는 로터리 셔터; 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 상기 로터리 셔터가 장착되지 않은 부분의 일부를 개폐하는 복수 개의 플랩; 및 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터의 개방 면적, 상기 복수 개의 플랩의 개폐 및 상기 냉각 팬의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 로터리 셔터는 동일 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 셔터 블레이드; 및 상기 복수 개의 셔터 블레이드를 회전시켜 공기가 통과하는 면적을 가변시키는 셔터 엑추에이터;를 포함할 수 있다.
상기 셔터 블레이드는 상기 셔터 엑추에이터의 작동에 의해 상기 회전 축을 중심으로 회전하는 작동 블레이드; 및 상기 작동 블레이드의 회전에 따라 부채꼴(fanwise)로 펼쳐지거나 접히도록 상기 회전 축을 중심으로 겹쳐 구비되는 복수 개의 서브 블레이드;를 포함할 수 있다.
상기 셔터 블레이드에는 각각 작동 돌기가 형성되며, 상기 작동 블레이드가 펼쳐지거나 접히면, 상기 복수 개의 서브 블레이드 중 어느 하나의 서브 블레이드가 펼쳐지거나 접히고, 순차적으로 나머지 서브 블레이드가 펼쳐지거나 접힐 수 있다.
상기 복수 개의 플랩에는 전자석이 구비되어 상기 전자석으로 공급되는 전류에 따라 상기 복수 개의 플랩이 개폐될 수 있다.
상기 로터리 셔터와 상기 복수 개의 플랩이 구비된 상기 팬 쉬라우드는 엔진과 라디에이터 사이에 구비될 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 상기 엔진 룸을 감싸는 인캡슐레이션;을 더 포함할 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 작동 모드는 상기 복수 개의 플랩이 닫히고, 상기 로터리 셔터가 완전히 닫히고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프(off)하는 제1 모드; 상기 복수 개의 플랩이 닫히고, 상기 로터리 셔터가 완전히 열리고, 상기 냉각 팬의 작동을 차량 작동 상태에 따라 제어하는 제2 모드; 상기 복수 개의 플랩이 열리고, 상기 로터리 셔터가 완전히 열리고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하는 제3 모드; 및 상기 복수 개의 플랩이 닫히고, 상기 로터리 셔터의 열린 면적이 제어되고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하는 제4 모드;를 포함할 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 대기온을 측정하여 해당 신호를 출력하는 대기온 센서; 차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 속도 센서; 에어 컨디셔닝 내부 압력을 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 압력 센서; 에어 컨디셔닝 스위치의 작동 신호를 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 스위치 센서; 냉매 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 냉매온 센서; 및 상기 로터리 셔터의 개방 면적을 측정하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 각 센서로부터 해당 신호를 바탕으로 차량의 작동상태를 판단하고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나의 모드로 상기 로터리 셔터, 상기 복수 개의 플랩 및 상기 냉각 팬의 작동을 제어할 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 인터 쿨러의 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 인터 쿨러 온도 센서;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 인터 쿨러 온도 센서의 신호를 더 입수하여 상기 차량의 작동 상태를 판단하고, 상기 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나의 모드로 상기 로터리 셔터, 상기 복수 개의 플랩 및 상기 냉각 팬의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 제어 방법은 대기온을 측정하여 해당 신호를 출력하는 대기온 센서, 차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 속도 센서, 에어 컨디셔닝 내부 압력을 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 압력 센서, 에어 컨디셔닝 스위치의 작동 신호를 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 스위치 센서, 냉매 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 냉매온 센서, 팬 모터와 팬 블레이드를 포함하는 냉각 팬이 장착된 팬 쉬라우드, 상기 팬 블레이드의 작동 면적에 대응하여 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 공기가 통과하는 면적이 원주 방향을 따라 가변되는 로터리 셔터, 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 상기 로터리 셔터가 장착되지 않은 부분의 일부를 개폐하는 복수 개의 플랩 및 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터의 개방 면적 및 상기 복수 개의 플랩의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 제어부가 상기 대기온 센서, 상기 속도 센서, 상기 에어 컨디셔닝 압력 센서, 상기 에어 컨디셔닝 스위치 센서 및 상기 냉매온 센서의 신호들을 포함하는 센서 신호를 바탕으로 차량의 작동 상태를 판단하고, 판단된 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태인지 판단하는 단계; 및 상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태인 경우, 상기 제어부가 상기 로터리 셔터를 완전히 닫고, 상기 복수 개의 플랩을 닫고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프(off)하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법은 상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되지 않는 상태인 경우, 상기 제어부가 상기 차량의 작동 상태가 설정된 저속 고부하 조건에 해당 하는지 판단하는 단계; 및 상기 차량의 작동 상태가 저속 고부하 조건에 해당하면, 상기 제어부가 상기 로터리 셔터를 완전히 열고, 상기 복수 개의 플랩을 닫고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 냉각 팬의 작동을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법은 상기 차량의 작동 상태가 저속 고부하 조건에 해당하지 않으면, 상기 제어부가 상기 차량의 작동 상태가 설정된 고속 고부하 조건에 해당하는지 판단하는 단계; 및 상기 차량의 작동 상태가 고속 고부하 조건에 해당하면, 상기 제어부가 상기 로터리 셔터를 완전히 열고, 상기 복수 개의 플랩을 열고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법은 상기 차량의 작동 상태가 고속 고부하 조건에 해당하지 않으면, 상기 제어부가 상기 복수 개의 플랩을 닫고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터의 개방면적을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 인터 쿨러의 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 인터 쿨러 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 인터 쿨러 온도 센서의 신호를 도 포함하여 상기 차량의 작동 상태를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 냉각 팬의 사용을 차량의 주행 상태에 따라 제어하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 차량에 유입되는 공기량을 조절하여 공력 성능을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템을 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도3 내지 도6은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 작동 모드를 도시한 도면이다.
도7 내지 도8은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 로터리 셔터를 도시한 도면이다.
도9는 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 플랩을 도시한 도면이다.
도10은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법을 나타낸 플로우차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템을 도시한 단면도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도3 내지 도6은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 로터리 셔터의 작동 상태를 도시한 도면이고, 도7 내지 도8은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 로터리 셔터를 도시한 도면이다.
도9는 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 플랩을 도시한 도면이다.
도1 내지 도9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 팬 모터(22)와 팬 블레이드(24)를 포함하는 냉각 팬(20)이 장착된 팬 쉬라우드(30), 상기 팬 블레이드(24)의 작동 면적에 대응하여 상기 팬 쉬라우드(30)에 구비되며, 공기가 통과하는 면적이 원주 방향을 따라 가변되는 로터리 셔터(40), 상기 팬 쉬라우드(30)에 구비되며, 상기 로터리 셔터(40)가 장착되지 않은 부분의 일부를 개폐하는 복수 개의 플랩(60) 및 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적, 상기 복수 개의 플랩(60)의 개폐 및 상기 냉각 팬(20)의 작동을 제어하는 제어부(100)를 포함할 수 있다.
상기 로터리 셔터(40)와 상기 복수 개의 플랩(60)이 구비된 상기 팬 쉬라우드(30)는 엔진(70)과 라디에이터(80) 사이에 구비될 수 있다.
상기 라디에이터(80) 전방에는 콘덴서(82)가 구비될 수 있으며, 상기 콘덴서(82) 전방에는 인터 쿨러(84)가 구비될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 상기 엔진 룸을 감싸는 인캡슐레이션(90)을 더 포함할 수 있으며, 상기 인캡슐레이션(90)은 상기 엔진(70)에서 발생하는 소음 및 진동이 상기 차체(10) 외부로 전달되는 것을 억제하고, 주행풍이 상기 엔진 룸으로 유입되면 주행풍을 안내하여 항력(drag)을 감소시키는 기능을 한다.
또한, 상기 인캡슐레이션(90)은 상기 엔진(70)에서 발생하는 열을 보존하여 차량의 정차 후 일정 시간 이내에 재운행 할 때, 상기 엔진(70)이 최적 작동 온도로 운전되도록 할 수 있다.
도2를 참조하면, 상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 대기온을 측정하여 해당 신호를 출력하는 대기온 센서(110), 차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 속도 센서(120), 에어 컨디셔닝 내부 압력을 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 압력 센서(130), 에어 컨디셔닝 스위치의 작동 신호를 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 스위치 센서(140), 냉매 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 냉매온 센서(150) 및 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적을 측정하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서(170)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(100)는 상기 각 센서로부터 해당 신호를 바탕으로 차량의 작동상태를 판단하고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터(40), 상기 복수 개의 플랩(60) 및 상기 냉각 팬(20)의 작동을 제어한다.
상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 상기 인터 쿨러(84)의 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 인터 쿨러 온도 센서(160)를 더 포함하며, 상기 제어부(100)는 상기 인터 쿨러 온도 센서(160)의 신호를 더 입수하여 상기 차량의 작동 상태를 판단하고, 상기 로터리 셔터(40), 상기 복수 개의 플랩(60) 및 상기 냉각 팬(20)의 작동을 제어할 수도 있다.
도1, 도3 내지 도8을 참조하면, 상기 로터리 셔터(40)는 동일 회전 축(42)을 중심으로 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 셔터 블레이드(50) 및 상기 복수 개의 셔터 블레이드(50)를 회전시켜 공기가 통과하는 면적을 가변시키는 셔터 엑추에이터(44)를 포함한다.
상기 셔터 엑추에이터(44)는 정,역 방향 회전이 가능한 서보 모터일 수 있고,마운팅 서포터(45)를 통해 상기 팬 쉬라우드(30)에 장착될 수 있다.
상기 셔터 블레이드(50)는 상기 셔터 엑추에이터(44)의 작동에 의해 상기 회전 축(42)을 중심으로 회전하는 작동 블레이드(52) 및 상기 작동 블레이드(52)의 회전에 따라 부채꼴(fanwise)로 펼쳐지거나 접히도록 상기 회전 축(42)을 중심으로 겹쳐 구비되는 복수 개의 서브 블레이드(54)를 포함한다.
도8은 상기 셔터 블레이드(50)를 측면에서 바라본 도면이며, 도8을 참조하면, 상기 셔터 블레이드(50)에는 각각 작동 돌기(56)가 형성되며, 상기 작동 블레이드(50)가 펼쳐지거나 접히면, 상기 복수 개의 서브 블레이드(54) 중 어느 하나의 서브 블레이드(54)가 펼쳐지거나 접히고, 순차적으로 나머지 서브 블레이드(54)가 펼쳐지거나 접힐 수 있다.
도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 상기 작동 블레이드(52)와 상기 서브 블레이드(54)가 상기 회전 축(42)을 중심으로 서로 겹쳐지고, 상기 엑추에이터(44)의 작동으로 상기 작동 블레이드(52)가 상기 회전 축(42)을 중심으로 일정 각도 회전하면, 상기 작동 블레이드(52)의 돌출부(56)에 의해 상기 작동 블레이드(52)와 최인접한 서브 블레이드(54a)의 돌출부(56)가 이끌려 회전하게 된다.
이러한 방식으로, 도면에 표시된 각각의 서브 블레이드(54a, 54b, 54c, 54d)들이 순차적으로 부채꼴로 펼쳐지게 된다.
반대로, 상기 엑추에이터(44)가 상기 작동 블레이드(52)를 반대 방향으로 회전시키면 상기 작동 블레이드(52)의 반대편 돌출부(56)에 의해 상기 작동 블레이드(52)와 최인접한 서브 블레이드(54a)의 돌출부(56)를 밀어 역방향으로 회전하게 된다.
이러한 방식으로, 도면에 표시된 각각의 서브 블레이드(54a, 54b, 54c, 54d)들이 순차적으로 접히게 된다.
상기 서브 블레이드(54) 중 최 말단의 서브 블레이드(54d)에는 마운팅 돌기(58)가 형성되어, 상기 팬 쉬라우드(30)에 고정될 수 있다.
도9를 참조하면, 상기 복수 개의 플랩(60)에는 전자석(62)이 구비되어 상기 전자석(62)으로 공급되는 전류에 따라 상기 복수 개의 플랩(60)이 개폐될 수 있으며, 상기 플랩(60)에는 플랩 회전 축(64)이 구비되어 상기 회전 축(64)을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 플랩 회전 축(64)은 토션 스프링일 수 있으며, 상기 전자석(62)으로 전류가 공급되지 않을 때, 상기 플랩(60)이 열린 상태를 유지할 수 있다. 전류 공급 장치의 고장 등의 경우에, 상기 플랩(60)이 열린 상태를 유지하여 상기 엔진(70)의 과열을 방지할 수 있다.
도3 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 작동 모드를 도시한 도면이다.
도3에 도시된 작동 모드는 상기 복수 개의 플랩(60)이 닫히고, 상기 로터리 셔터(40)가 완전히 닫힌 상태를 나타내며, 이 때, 상기 냉각 팬(20)은 그 작동이 오프(off)될 수 있다.
도4에 도시된 작동 모드는 상기 복수 개의 플랩(60)이 닫히고, 상기 로터리 셔터(40)가 완전히 열린 상태를 나타내며, 이 때, 상기 냉각 팬(20)은 차량 작동 상태에 따라 그 작동이 제어될 수 있다.
도5에 도시된 작동 모드는 상기 복수 개의 플랩(60)이 열리고, 상기 로터리 셔터(40)가 완전히 열린 상태를 나타내며, 이 때, 상기 냉각 팬(20)의 작동은 오프 될 수 있다.
도6에 도시된 작동 모드는 상기 복수 개의 플랩(60)이 닫히고, 상기 로터리 셔터(40)의 열린 면적이 제어되는 상태를 나타내며, 이 때, 상기 냉각 팬(20)의 작동은 오프 될 수 있다.
도10은 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법을 나타낸 플로우차트이다.
이 하, 도3 내지 도10을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법을 설명한다.
상기 제어부(100)가 상기 대기온 센서(110), 상기 속도 센서(120), 상기 에어 컨디셔닝 압력 센서(130), 상기 에어 컨디셔닝 스위치 센서(140) 및 상기 냉매온 센서(150)의 신호들을 포함하는 센서 신호를 바탕으로 차량의 작동 상태를 판단하고(S10), 판단된 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터(40)가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태인지 판단한다(S20).
상기 로터리 셔터(40)가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태는 냉각이 필요 없는 상태로, 예를 들어, 차량의 엔진 시동 후 일정 시간 상기 엔진(70)의 웜업이 필요한 상태, 엔진의 시동을 오프(off)하여 상기 엔진(70)의 온도를 유지할 필요가 있는 상태, 차량이 저속 저부하 상태로 주행하는 상태 등일 일 수 있다. 상기 해당 조건은 설정된 맵에 미리 저장되고, 상기 제어부(100)가 상기 맵과 상기 차량의 작동 상태를 비교하여 상기 로터리 셔터(40)가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태인지 여부를 결정할 수 있다.
상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태인 경우, 상기 제어부(100)는 상기 로터리 셔터(40)를 완전히 닫고, 상기 복수 개의 플랩(60)을 닫고, 상기 냉각 팬(20)의 작동을 오프(off)한다(S30).
이 경우, 상기 엔진(70)의 웜웝이나 적정 온도 유지가 가능하고, 상기 로터리 셔터(40)와 상기 복수 개의 플랩(60)이 닫혀 있는 상태이기 때문에, 상기 엔진 룸으로 유입되는 공기를 차단하여 공력(aero-dynamic) 특성이 개선될 수 있다.
상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되지 않는 상태인 경우, 상기 제어부(100)는 상기 차량의 작동 상태가 설정된 저속 고부하 조건에 해당 하는지 판단하고(S40), 상기 차량의 작동 상태가 저속 고부하 조건에 해당하면, 상기 제어부(100)는 상기 로터리 셔터(40)를 완전히 열고, 상기 복수 개의 플랩(60)을 닫고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 냉각 팬(20)의 작동을 제어한다(S50).
상기 설정된 저속 고부하 조건은 예를 들어 차속이 대략 30-40kph 이고, 엔진 RPM 이 2000~4000 인 상태를 의미할 수 있고, 또는 상기 냉각 팬(20)을 구동하여 냉각이 필요한 상태로 정의될 수 있다. 즉 냉각이 필요하나, 차량의 주행풍에 에 의한 냉각이 불충분한 조건으로 정의될 수 있겠다.
상기 해당 조건은 설정된 맵에 저장되고, 상기 제어부(100)가 상기 맵과 상기 차량의 작동 상태를 비교하여 상기 냉각 팬(20)의 작동이 필요한지 여부를 판단할 수 있으며, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 제어부(100)가 상기 냉각 팬(20)의 작동을 제어 한다. 상기 냉각 팬(20)의 작동은 상기 제어부(100)가 그 회전수를 설정된 맵에 따라 결정하여 작동 시킬 수 있고, 또는 상기 냉각 팬(20)의 작동 시간을 상기 제어부(100)가 결정하여 연속적 또는 단속적으로 상기 냉각 팬(20)을 작동시킬 수 있다.
상기 차량의 작동 상태가 저속 고부하 조건에 해당하지 않으면, 상기 제어부(100)는 상기 차량의 작동 상태가 설정된 고속 고부하 조건에 해당하는지 판단하고(S60), 상기 차량의 작동 상태가 고속 고부하 조건에 해당하면, 상기 제어부(100)가 상기 로터리 셔터(40)를 완전히 열고, 상기 복수 개의 플랩(60)을 열고, 상기 냉각 팬(20)의 작동을 오프 한다(S70).
상기 설정된 고속 고부하 조건은 예를 들어 차속이 대략 90-110kph 이고, 엔진 RPM 이 2000~4000 인 상태를 의미할 수 있고, 또는 냉각이 필요하며, 차량의 주행풍에 에 의한 냉각이 충분한 조건으로 정의될 수 있겠다.
상기 해당 조건은 설정된 맵에 저장되고, 상기 제어부(100)가 상기 맵과 상기 차량의 작동 상태를 비교하여 주행풍에 의한 냉각이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
상기 차량의 작동 상태가 고속 고부하 조건에 해당하지 않으면, 상기 제어부(100)는 상기 복수 개의 플랩(60)을 닫고, 상기 냉각 팬(20)의 작동을 오프 하고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터(40)의 개방면적을 제어한다(S80, S90, S100)
즉, 상기 제어부(100)는 차량의 작동 상태에 따라 냉각이 필요하고, 상기 냉각 팬(20)의 작동이 불필요하고, 차량에 유입되는 주행풍의 제어가 필요한 상태인지 판단한다.
상기 해당 조건은 설정된 맵에 저장되고, 상기 제어부(100)가 상기 맵과 상기 차량의 작동 상태를 비교하여 상기 로터리 셔터(40)의 작동이 필요한지 여부를 판단할 수 있으며, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 제어부(100)가 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적을 결정하고, 상기 로터리 셔터(40)의 개방을 제어한다.
상기 제어부(100)는 상기 위치 센서(170)를 통해 상기 로터리 셔터(40)의 위치, 즉 상기 로터리 셔터(40)의 개방면적이 적절한지 판단한다. 즉 현재 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적이 상기 결정된 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적에 해당하는지를 판단(S80)하고, 현재 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적이 상기 결정된 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적에 해당하지 않으면, 상기 제어부(100)는 상기 셔터 엑추에이터(44)의 작동을 제어하여 상기 로터리 셔터(40)의 개방 면적을 제어한다(S100).
그리고, 상기 제어부(100)는 상기 복수 개의 플랩(60)을 닫고, 상기 냉각 팬(20)의 작동을 오프 하고, 상기 로터리 셔터(40)의 개방면적을 유지한다(S90).
상기 엔진(70)에 인터 쿨러(84)가 장착된 경우에는, 상기 제어부(100)가 상기 인터 쿨러 온도 센서(160)의 해당 신호를 더 포함하여 상기 차량의 작동 상태를 판단할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 냉각 팬의 사용을 차량의 주행 상태에 따라 제어하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 차량에 유입되는 공기량을 조절하여 공력 성능을 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 차체 20: 냉각 팬
22: 팬 모터 24: 팬 블레이드
30: 팬 쉬라우드 40: 로터리 셔터
42: 회전 축 44: 셔터 엑추에이터
45: 마운팅 서포터 50: 셔터 블레이드
52: 작동 블레이드 54: 서브 블레이드
56: 작동 돌기 58: 마운팅 돌기
60: 플랩 62: 전자석
64: 플랩 회전 축 70: 엔진
80: 라디에이터 82: 콘덴서
84: 인터 쿨러 90: 인캡슐레이션
100: 제어부 110: 대기온 센서
120: 속도 센서 130: 에어 컨디셔닝 압력 센서
140: 에어 컨디셔닝 스위치 센서 150: 냉매온 센서
160: 인터 쿨러 온도 센서 170: 위치 센서

Claims (15)

  1. 팬 모터와 팬 블레이드를 포함하는 냉각 팬이 장착된 팬 쉬라우드;
    상기 팬 블레이드의 작동 면적에 대응하여 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 공기가 통과하는 면적이 원주 방향을 따라 가변되는 로터리 셔터;
    상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 상기 로터리 셔터가 장착되지 않은 부분의 일부를 개폐하는 복수 개의 플랩; 및
    차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터의 개방 면적, 상기 복수 개의 플랩의 개폐 및 상기 냉각 팬의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 로터리 셔터는
    동일 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 셔터 블레이드; 및
    상기 복수 개의 셔터 블레이드를 회전시켜 공기가 통과하는 면적을 가변시키는 셔터 엑추에이터;
    를 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 셔터 블레이드는
    상기 셔터 엑추에이터의 작동에 의해 상기 회전 축을 중심으로 회전하는 작동 블레이드; 및
    상기 작동 블레이드의 회전에 따라 부채꼴(fanwise)로 펼쳐지거나 접히도록 상기 회전 축을 중심으로 겹쳐 구비되는 복수 개의 서브 블레이드;
    를 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 셔터 블레이드에는
    각각 작동 돌기가 형성되며,
    상기 작동 블레이드가 펼쳐지거나 접히면, 상기 복수 개의 서브 블레이드 중 어느 하나의 서브 블레이드가 펼쳐지거나 접히고, 순차적으로 나머지 서브 블레이드가 펼쳐지거나 접히는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 복수 개의 플랩에는 전자석이 구비되어 상기 전자석으로 공급되는 전류에 따라 상기 복수 개의 플랩이 개폐되는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 로터리 셔터와 상기 복수 개의 플랩이 구비된 상기 팬 쉬라우드는 엔진과 라디에이터 사이에 구비된 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 엔진 룸을 감싸는 인캡슐레이션;
    을 더 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 작동 모드는
    상기 복수 개의 플랩이 닫히고, 상기 로터리 셔터가 완전히 닫히고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프(off)하는 제1 모드;
    상기 복수 개의 플랩이 닫히고, 상기 로터리 셔터가 완전히 열리고, 상기 냉각 팬의 작동을 차량 작동 상태에 따라 제어하는 제2 모드;
    상기 복수 개의 플랩이 열리고, 상기 로터리 셔터가 완전히 열리고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하는 제3 모드; 및
    상기 복수 개의 플랩이 닫히고, 상기 로터리 셔터의 열린 면적이 제어되고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하는 제4 모드;
    를 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은
    대기온을 측정하여 해당 신호를 출력하는 대기온 센서;
    차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 속도 센서;
    에어 컨디셔닝 내부 압력을 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 압력 센서;
    에어 컨디셔닝 스위치의 작동 신호를 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 스위치 센서;
    냉매 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 냉매온 센서; 및
    상기 로터리 셔터의 개방 면적을 측정하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서;
    를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 각 센서로부터 해당 신호를 바탕으로 차량의 작동상태를 판단하고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나의 모드로 상기 로터리 셔터, 상기 복수 개의 플랩 및 상기 냉각 팬의 작동을 제어하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은
    인터 쿨러의 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 인터 쿨러 온도 센서;
    를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 인터 쿨러 온도 센서의 신호를 더 입수하여 상기 차량의 작동 상태를 판단하고, 상기 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나의 모드로 상기 로터리 셔터, 상기 복수 개의 플랩 및 상기 냉각 팬의 작동을 제어하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템.
  11. 대기온을 측정하여 해당 신호를 출력하는 대기온 센서, 차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 속도 센서, 에어 컨디셔닝 내부 압력을 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 압력 센서, 에어 컨디셔닝 스위치의 작동 신호를 측정하여 해당 신호를 출력하는 에어 컨디셔닝 스위치 센서, 냉매 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 냉매온 센서, 팬 모터와 팬 블레이드를 포함하는 냉각 팬이 장착된 팬 쉬라우드, 상기 팬 블레이드의 작동 면적에 대응하여 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 공기가 통과하는 면적이 원주 방향을 따라 가변되는 로터리 셔터, 상기 로터리 셔터의 개방 면적을 측정하여 해당 신호를 출력하는 위치 센서, 상기 팬 쉬라우드에 구비되며, 상기 로터리 셔터가 장착되지 않은 부분의 일부를 개폐하는 복수 개의 플랩 및 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터의 개방 면적 및 상기 복수 개의 플랩의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 제어부가 상기 대기온 센서, 상기 속도 센서, 상기 에어 컨디셔닝 압력 센서, 상기 에어 컨디셔닝 스위치 센서, 상기 냉매온 센서 및 상기 위치 센서의 신호들을 포함하는 센서 신호를 바탕으로 차량의 작동 상태를 판단하고, 판단된 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태인지 판단하는 단계; 및
    상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되는 상태인 경우, 상기 제어부가 상기 로터리 셔터를 완전히 닫고, 상기 복수 개의 플랩을 닫고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프(off)하는 단계;
    를 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 로터리 셔터가 완전히 닫히는 것이 요구되지 않는 상태인 경우,
    상기 제어부가 상기 차량의 작동 상태가 설정된 저속 고부하 조건에 해당 하는지 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 작동 상태가 저속 고부하 조건에 해당하면, 상기 제어부가 상기 로터리 셔터를 완전히 열고, 상기 복수 개의 플랩을 닫고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 냉각 팬의 작동을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 차량의 작동 상태가 저속 고부하 조건에 해당하지 않으면, 상기 제어부가 상기 차량의 작동 상태가 설정된 고속 고부하 조건에 해당하는지 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 작동 상태가 고속 고부하 조건에 해당하면, 상기 제어부가 상기 로터리 셔터를 완전히 열고, 상기 복수 개의 플랩을 열고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하는 단계;
    를 더 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 차량의 작동 상태가 고속 고부하 조건에 해당하지 않으면, 상기 제어부가 상기 복수 개의 플랩을 닫고, 상기 냉각 팬의 작동을 오프 하고, 상기 차량의 작동 상태에 따라 상기 로터리 셔터의 개방면적을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템은 인터 쿨러의 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 인터 쿨러 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 인터 쿨러 온도 센서의 신호를 도 포함하여 상기 차량의 작동 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 룸 공기 유량 제어 시스템의 제어 방법.
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