KR101714225B1

KR101714225B1 - Ａａｆ 연비향상 제어 방법 및 ａａｆ 통합 시스템

Info

Publication number: KR101714225B1
Application number: KR1020150133899A
Authority: KR
Inventors: 이종섭
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-03-08

Abstract

본 발명의 AAF 통합 시스템은 엔진 ECU(electronic control unit)(50)가 이그니션스위치의 IG ON 후 써모스텟(23)의 열림 시 검출엔진부하로 냉각 시스템의 냉각량 확보 필요성을 판단하면, AAF(Active Air Flap)(30)의 AFF_OPEN에 의한 주행풍 도입이나 AFF_CLOSE에 의한 주행풍 도입 차단 및 보조냉각기(40)의 SCS_ON에 의한 액체 분사나 SCS_OFF에 의한 액체 분사 차단을 각각 개별적으로 수행하거나 또는 연동적으로 수행하는 AAF 연비향상모드로 AAF 연비향상 제어 방법을 구현함으로써 AFF(30)의 작동 시 냉각시스템의 냉각량 부족에 의한 연비 저하를 방지하고, 특히 AFF_OLD 동작이 기화열에 의한 라디에이터(21)의 수냉효과와 연계됨으로써 충분한 냉각량 확보가 요구되는 고 출력 엔진의 연비 향상도 가능한 특징을 갖는다.

Description

ＡＡＦ 연비향상 제어 방법 및 ＡＡＦ 통합 시스템{Active Air Flap Control Method for Improving Fuel Ratio and Active Air Flap Integration System thereof}

본 발명은 액티브 에어플랩(Active Air Flap, 이하 AAF)에 관한 것으로, 특히 고 출력 엔진에서도 충분한 냉각량 확보로 연비 향상이 이루어지는 AAF 연비향상 제어 방법 및 AAF 통합 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 AAF는 주행 차량의 상태에 맞춰 엔진룸 내부로 유입되는 공기유량(주행풍)을 제어함으로써 엔진룸으로 항상 주행풍의 도입이 이루어질 때에 비해 감소된 공기저항으로 공력 성능을 개선한다.

이를 위해, AAF는 외부 공기의 유입과 차단이 이루어지도록 라디에이터 그릴 후면에 개폐 가능한 형태로 설치되고, 엔진 부하(이하, E/G_LOAD)와 엔진냉각수온(Coolant temperature, 이하 Temp_C/T), 서모스텟(Thermostat, 이하 T/S)의 OPEN/CLOSE, 이그니션 스위치(ignition switch)의 ON/OFF 신호, 에어컨 작동 유무, 냉매압 등이 포함된 차량 정보를 CAN 통신으로 수신하는 ECU(electronic control unit)와 연계됨으로써 차량 상태에 맞춰 AAF 개폐 동작이 이루어진다.

일례로, ECU는 특정한 E/G_LOAD 조건에서 Temp_C/T에 맞춰 AAF_OPEN 신호로 AAF를 개방시켜주는 AAF_OPEN으로 제어하거나 또는 AAF_CLOSE 신호로 AAF를 폐쇄시켜주는 AAF_CLOSE로 제어하며, AAF_CLOSE 후 AAF 개방 온도에 도달하지 못한 Temp_C/T의 상승 시 AAF_CLOSE 유지로 AAF가 직전상태로 홀딩되나 또는 AAF_OPEN 후 AAF 폐쇄 온도에 도달하지 못한 Temp_C/T의 하강 시 AAF_OPEN 유지로 AAF가 직전상태로 홀딩되는 AFF_OLD로 제어한다.

그러므로, AAF는 AFF 폐쇄 시 주행 차량의 공기저항 감소로 공력 성능을 개선함으로써 연비 향상을 도모하고, 더 나아가 난방성능 개선을 위한 엔진 냉간작동시간 단축, 배기가스 개선을 위한 신속한 엔진 워밍업 등과 같은 차량 성능 향상에도 기여한다.

국내특허공개공보10-2013-0062148(2013.06.12.)

하지만, AFF_OLD는 엔진냉각수온의 상승이 AAF_OPEN을 위한 온도로 상승되었을 때만 AAF_CLOSE에서 AAF_OPEN으로 전환됨으로써 AFF 동작하에서도 냉각시스템이 냉각량 확보에 어려움을 겪는 원인으로 작용된다.

더 나아가, 냉각시스템의 냉각량 부족은 쿨링 모듈(예, 냉각팬, 워터 펌프)의 강력한 가동을 가져옴으로써 소모동력을 크게 상승시키고, 부족한 냉각량에 따른 AAF 개방 시간 증가를 가져옴으로써 공력 손실 감소 등 연비 측면에서 AAF의 이득 감소를 가져올 수밖에 없다.

특히, 고출력 엔진은 AFF 작동 시 냉각량 부족이 영향을 더욱 크게 받을 수밖에 없다. 이는, 엔진 출력 증대에 따른 엔진 발열량 증가로 냉각량 확보 필요성이 더욱 크고, 냉각량 확보에 따른 쿨링 모듈 소모 동력이 더욱 증가됨으로써 연비 악화를 심화시키며, 엔진 발열량 증대에 따른 AAF 개방 시간이 증가됨으로써 공력 손실 감소범위를 더욱 축소함에 기인된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 엔진냉각수온 상승의 설정값 미달 시 AAF의 동작을 전 단계의 AAF 폐쇄로 유지하는 AFF_OLD 동작에 AAF개방을 추가함으로써 AFF 작동 시 냉각시스템의 냉각량 부족에 의한 연비 저하를 방지하고, 특히 AFF_OLD 동작이 기화열에 의한 라디에이터의 수냉효과와 연계됨으로써 충분한 냉각량 확보가 요구되는 고 출력 엔진의 연비 향상도 가능한 AAF 연비향상 제어 방법 및 AAF 통합 시스템의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 AAF 연비향상 제어 방법은 (A) 이그니션스위치의 IG ON에 의한 엔진 가동 시 상기 엔진을 포함한 차량 주행 정보가 엔진 ECU(electronic control unit)에 의해 모니터링되는 단계; (B) 냉각 시스템의 써모스텟의 열림이 검출되면, 상기 엔진의 엔진부하가 상기 엔진 ECU에 의해 판단되는 단계; (C) 상기 엔진부하에 의해 상기 냉각 시스템의 냉각량 확보 필요성이 판단되면, AAF(Active Air Flap)에 의한 주행풍 도입과 보조냉각기에 의한 액체 분사를 각각 개별적으로 수행하거나 또는 연동적으로 수행하는 AAF 연비향상모드가 상기 엔진 ECU에 의해 구현되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모니터링의 정보에는 상기 이그니션 스위치의 IG ON/OFF 신호, 상기 써모스텟의 T/S_CLOSE/OPEN 신호, 상기 AAF의 AAF_OPEN/CLOSE 신호, 상기 보조냉각기의 SCS_ON/OFF 신호, 상기 엔진의 엔진RPM(revolution per minutes), 상기 엔진의 엔진냉각수온을 포함한다.

상기 AAF 연비향상모드는 상기 엔진부하의 검출엔진부하의 변화 시 상기 보조냉각기의 미동작 상태에서 상기 AAF가 개방 또는 폐쇄되는 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드를 수행하고, 상기 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드 수행 후 엔진냉각수온 변화 시 상기 보조냉각기의 동작 상태에서 상기 AAF가 개방 또는 폐쇄되는 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드를 수행하는 단계로 구분된다.

상기 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드는, (C-1) 상기 검출엔진부하가 상기 목표엔진부하와 같거나 크면, 상기 주행풍이 도입되도록 상기 AAF를 AAF_OPEN으로 전환시키고 동시에 상기 액체분사가 이루어지지 않도록 상기 보조냉각기를 SCS_OFF로 유지하며, (C-2) 상기 검출엔진부하가 상기 목표엔진부하보다 작으면, 검출된 엔진냉각수온으로 정의된 검출엔진냉각수온을 목표엔진냉각수온과 비교하고, (C-3) 상기 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온보다 작으면, 상기 주행풍이 도입되지 않도록 상기 AAF를 AAF_CLOSE로 유지하고 동시에 상기 보조냉각기를 SCS_OFF로 유지한다.

상기 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드는, (C-4) 상기 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드 수행 후 검출된 엔진냉각수온을 상승된 현재 검출엔진냉각수온으로 정의해 목표엔진냉각수온과 비교하고, (C-5) 상기 상승된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온이하이면, 상기 주행풍이 도입되지 않도록 상기 AAF를 AAF_CLOSE로 유지하고 동시에 상기 액체분사가 이루어지도록 상기 보조냉각기를 SCS_ON로 전환하며, (C-6) 상기 상승된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온이상이면, 상기 보조냉각기의 SCS_ON을 유지한 상태에서 상기 주행풍이 도입되도록 상기 AAF를 AAF_OPEN으로 전환시키고, (C-7) 상기 보조냉각기의 SCS_ON 및 상기 AAF의 AAF_OPEN 수행 후 검출된 엔진냉각수온을 하강된 현재 검출엔진냉각수온으로 정의해 목표엔진냉각수온과 비교하며, (C-8) 상기 하강된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온이하이면, 상기 보조냉각기의 SCS_ON을 유지한 상태에서 상기 주행풍이 도입되지 않도록 상기 AAF를 AAF_CLOSE로 전환하고, (C-9) 상기 하강된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온이상이면, 상기 보조냉각기의 SCS_ON 및 상기 AAF의 AAF_OPEN을 유지한다.

상기 목표엔진냉각수온이하는 목표엔진냉각수온에서 소정의 온도 수치를 뺀 목표엔진냉각수온이고, 상기 목표엔진냉각수온이상은 목표엔진냉각수온에서 소정의 온도 수치를 더한 목표엔진냉각수온이다.

상기엔진 ECU는 상기 써모스텟의 닫힘을 검출하면, 상기 주행풍도입이 차단되도록 상기 AAF를 AFF_CLOSE로 유지하고 동시에 상기 액체분사가 차단되도록 상기 보조냉각기를 SCS_OFF로 유지하는 AAF 미동작모드를 수행한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 AAF 통합 시스템은 고온 엔진냉각수의 온도를 낮춰주는 라디에이터에 주행풍을 도입하여 공랭효과가 향상되도록 개방 또는 폐쇄되는 AAF(Active Air Flap); 상기 라디에이터에 기화열에 의한 수냉효과를 부가해주는 보조냉각기(supplement cool spray); 이그니션스위치의 IG ON 후 써모스텟의 열림 시 검출엔진부하로 냉각 시스템의 냉각량 확보 필요성을 판단하면, 상기 AAF의 AFF_OPEN에 의한 주행풍 도입이나 AFF_CLOSE에 의한 주행풍 도입 차단 및 상기 보조냉각기의 SCS_ON에 의한 액체 분사나 SCS_OFF에 의한 액체 분사 차단을 각각 개별적으로 수행하거나 또는 연동적으로 수행하는 컨트롤러; 를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 AAF는 상기 라디에이터의 전방으로 위치되며, 상기 보조냉각기는 상기 라디에이터의 주변으로 위치되어져 상기 라디에이터에 직접 접촉되는 액체를 분사한다.

상기 컨트롤러는 상기 AAF의 AAF_OPEN/CLOSE 신호, 상기 보조냉각기의 SCS_ON/OFF 신호, 이그니션 스위치의 IG ON/OFF 신호, 써모스텟의 T/S_OPEN/CLOSE 신호, 엔진부하, 엔진냉각수온이 맵핑된 AAF 제어 맵을 포함하고, 엔진 ECU(electronic control unit)이다.

이러한 본 발명은 AAF의 제어모드가 AAF_CLOSE, AAF_OPEN에 더해 AAF_CLOSE과 AAF_OPEN의 전환이 직전 상태로 제한되지 않는 AFF_OLD로 제어됨으로써 AFF 작동 시 냉각시스템의 냉각량 부족 현상을 방지하고, 특히 냉각량 부족 시 발생되던 AAF의 연비 이득 감소 방지로 AFF 신뢰성 및 상품성이 크게 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 AAF가 더욱 세분된 AFF_OLD 동작 시 기화열에 의한 라디에이터 냉각 동작과 연계됨으로써 쿨링 모듈(예, 냉각팬, 워터 펌프)의 소모 동력 감소 및 엔진 발열량 증대에 따른 AAF 개방 시간 감소로 연비 개선이 더욱 커지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 AAF가 차량의 공력 성능 개선에 의한 연비 향상에 더하여 난방성능 개선을 위한 엔진 냉간작동시간 단축, 배기가스 개선을 위한 신속한 엔진 워밍업 등과 같은 차량 성능 향상에도 기여하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 AAF가 더욱 세분된 AFF_OLD 동작 시 기화열에 의한 라디에이터 냉각 동작과 연계됨으로써 충분한 냉각량 확보가 요구되는 고 출력 엔진에 대한 적용성이 우수하고, 특히 고 출력 엔진의 연비 향상에 적합한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 AAF 연비향상 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 AAF 연비향상 제어가 수행되는 AAF 통합 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 AAF 연비향상 제어를 위한 AAF 제어 맵의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 액체 분사 없이 AAF 통합 시스템이 작동하는 상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 액체 분사와 함께 AAF 통합 시스템이 작동하는 상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 AAF 연비향상 제어 방법의 순서도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, AAF 연비향상 제어 방법은 차량 모니터링으로 엔진부하를 판단해 AAF 개방 또는 AFF 폐쇄를 제어하는 컨트롤러가 송풍냉각이 이루어지는 라디에이터에 기화열 냉각을 더 추가해줌으로써 냉각시스템의 냉각량 부족에 의한 연비 저하를 방지하고, 특히 상기 기화열 냉각 제어가 전 단계의 AAF 상태를 유지하는 AFF_OLD 동작에 집중됨으로써 충분한 냉각량 확보가 요구되는 고 출력 엔진의 연비 향상에 적합하다.

한편, 도 2는 본 발명의 AAF 통합 시스템의 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, AAF 통합 시스템은 냉각시스템, AAF(Active Air Flap)(30), 보조냉각기(supplement cool spray)(40), 컨트롤러(50)를 포함한다.

상기 냉각시스템은 냉각 팬(27)의 송풍에 의한 공냉으로 엔진(10)에서 나온 엔진냉각수를 냉각하는 라디에이터(21), 라디에이터(21)와 엔진(10)을 이어주는 엔진냉각수복귀라인(29-2)에 구비된 서모스텟(23), 엔진(10)과 라디에이터(21)를 이어주는 엔진냉각수출구라인(29-1)에 설치된 워터 펌프(25)로 구성된다. 그러므로, 상기 냉각시스템은 통상적으로 차량에 적용된 수냉식 냉각시스템과 동일하다.

상기 AAF(30)는 AFF 폐쇄상태에서 라디에이터(21)쪽으로 주행풍 도입을 차단하거나 또는 AFF 개방상태에서 라디에이터(21)쪽으로 주행풍을 도입하는 에어 플랩(31), 에어 플랩(31)을 젖혀 AFF 개방상태로 전환시켜주는 에어 플랩 로드를 구비하고 라디에이터(21)의 전면에 설치된 하우징 케이스(33)로 구성된다. 상기 에어 플랩 로드는 컨트롤러(50)로 구동되는 모터와 기어를 매개로 움직여 AFF 개방상태가 되도록 에어 플랩(31)을 젖혀준다. 그러므로, 상기 AAF(30)는 통상적으로 차량에 적용된 AAF와 동일하다.

상기 보조냉각기(40)는 라디에이터(21)의 설치 주변에서 라디에이터 브래킷이나 쉬라우드 패널과 같은 엔진룸 부위를 이용해 라디에이터(21)에 근접되도록 설치되고, 모터가 이용된 전자식 스프레이나 솔레노이드가 이용된 누름식 스프레이를 구비해 컨트롤러(50)의 제어로 액체를 라디에이터(21)로 분사한다. 일례로, 상기 보조냉각기(40)는 차량의 전방윈도우글래스에 워셔액을 분사하는 워셔액 분사장치와 동일하다.

상기 컨트롤러(50)는 IG(ignition switch) on/off 신호 인식과 엔진을 포함한 차량 정보 데이터를 모니터링하고, 모니터링 정보로 엔진부하를 판단해 AAF(30)의 AAF 개방 또는 AFF 폐쇄를 제어하며, 서모스텟(23)과 워터 펌프(25) 및 냉각 팬(27)을 제어하고, 보조냉각기(40)의 액체 분사를 제어한다. 특히, 상기 컨트롤러(50)는 AAF 제어 맵(50-1)을 더 포함하고, 상기 AAF 제어 맵(50-1)은 컨트롤러(50)로 정보를 제공함으로써 AAF(30)의 AAF 개방 또는 AFF 폐쇄 제어, 보조냉각기(40)의 액체 분사제어를 수행한다. 이를 위해, 상기 컨트롤러(50)는 CAN 통신으로 에어컨 작동 유무, 냉매압 등이 포함된 차량 정보를 송수신하도록 회로를 구성한다.

도 3은 AAF 제어 맵(50-1)의 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, AAF 제어 맵(50-1)은 이그니션 스위치의 IG ON/OFF, 써모스텟(23)의 T/S_OPEN/CLOSE, 엔진의 E/G_LOAD 및 TARGET_E/G_LOAD, 엔진냉각수의 Temp_C/T와 TARGET_Temp_C/T-a 및 TARGET_Temp_C/T+a, AAF(30)의 AAF_OPEN/CLOSE, 보조냉각기(40)의 SCS_ON/OFF 등이 서로 연계되도록 맵핑된다. 여기서, 맵핑은 엔진부하와 엔진냉각수에 대한 이그니션 스위치와 써모스텟(23), AAF(30)및 보조냉각기(40) 등의 하드웨어적의 동작상태의 연계를 의미한다.

이하, 도 1의 AAF 연비향상 제어 방법의 실시예는 도 4 및 도 5를 참조로 상세히 설명된다. AAF 연비향상 제어 의 수행주체는 컨트롤러(50)이며, 컨트롤러(50)는 전용 컨트롤러일 수 있으나 엔진 ECU(electronic control unit)가 적용됨으로써 컨트롤러(50)는 엔진 ECU로 설명된다.

S10은 엔진 가동을 위해 IG OFF에서 IG ON으로 전환된 상태이고, S20은 IG ON으로 활성화된 엔진 ECU가 차량 주행 정보를 모니터링하는 상태이다. 상기 모니터링은 차량에 구비된 각종 센서의 검출값과 함께 엔진정보를 포함한다. 일례로, 센서 검출값은 이그니션 스위치의 IG ON/OFF 신호, 써모스텟(23)의 T/S_CLOSE/OPEN 신호, AAF(30)의 AAF_OPEN/CLOSE 신호, 보조냉각기(40)의 SCS_ON/OFF 신호, 에어컨 작동 유무, 냉매압 등이 포함된 차량 정보 등을 예로 들 수 있고, 엔진정보는 엔진의 엔진RPM(revolution per minutes), 엔진의 엔진냉각수온 등을 예로 들 수 있다.

S30은 엔진 ECU가 T/S_CLOSE 신호로 써모스텟(23)의 동작여부를 확인하는 상태이다. 이는, 엔진냉각수는 써모스텟(23)의 열림(T/S_OPEN) 시 엔진(10)과 라디에이터(20)를 순환함에 기인된다.

S30에서 T/S_CLOSE를 확인한 엔진 ECU는 AAF(30)와 보조냉각기(40)를 동작시키지 않는 AAF 미동작모드로 전환한다. S300은 AAF(30)의 AFF_CLOSE(폐쇄)와 보조냉각기(40)의 SCS_OFF(미가동)이 유지되는 AAF 미동작모드의 예를 나타낸다. 반면, S30에서 T/S_CLOSE 대신 T/S_OPEN을 확인한 엔진 ECU는 AAF(30)와 보조냉각기(40)의 동작을 엔진부하와 엔진냉각수온에 연계시킨 AAF 연비향상모드로 전환한다. 상기 AAF 연비향상모드는 특정한 엔진부하와 엔진냉각수온의 조건에 따른 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드(S40 및 S50), 특정한 엔진부하와 엔진냉각수온 및 엔진냉각수온 변화의 조건에 따른 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드(S60내지 S110)로 구분된다.

S40은 엔진 ECU가 엔진부하로 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드의 진입을 판단하는 단계이다. 이를 위해, 엔진 ECU는 Target_ E/G_LOAD ≤ E/G_LOAD의 조건을 적용한다. 여기서, "≤"는 두 값의 크기 관계를 나타낸 부등호로서, E/G_LOAD가 Target_ E/G_LOAD와 같거나 큰 값임을 의미한다. Target_ E/G_LOAD는 특정한 값을 갖는 목표엔진부하이고, E/G_LOAD는 제어시점의 검출엔진부하이다. 상기 목표엔진부하는 다양한 데이터를 판단인자로 적용하나 엔진RPM(revolution per minutes)을 판단인자로 적용하고, 그 특정 값은 엔진사양 및 차종에 따라 달리 적용되어야 하므로 본 실시예에서 특정한 값으로 한정되지 않는다.

S40-1은 S40에서 Target_ E/G_LOAD ≤ E/G_LOAD의 조건 충족을 확인한 엔진 ECU가 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드로 AAF(30)와 보조냉각기(40)를 각각 제어하는 단계이다. 이 경우, AAF(30)는 AAF_OPEN(개방)로 전환되고, 보조냉각기(40)는 SCS_OFF(미가동)로 유지됨으로써 AAF 통합 시스템은 독립형 AAF 동작모드로 동작한다.

한편, 도 4는 AAF 통합 시스템이 AAF_OPEN과 SCS_OFF의 조건에서 독립형 AAF 동작모드로 동작하는 상태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 엔진 ECU는 AAF(30)를 AAF_CLOSE(폐쇄)에서 AAF_OPEN(개방)으로 전환시켜주고, 보조냉각기(40)를 SCS_OFF(미가동)로 유지시켜주며, 엔진냉각수 순환을 위해 워터펌프(25)를 가동시켜주고, 냉각 팬(27)을 미가동상태로 유지시켜준다. 그 결과, 냉각시스템은 AAF(30)를 통해 유입된 주행풍(air)이 라디에이터(20)에 작용하는 공랭 효과로 엔진(10)에서 요구하는 냉각량을 확보할 수 있다. 이 경우, 배터리 전력 소모량은 워터펌프(25)의 풀가동과 냉각 팬(27)의 가동상태 대비 줄어들 수 있다.

반면, S50은 S40에서 Target_ E/G_LOAD ≤ E/G_LOAD의 조건 미충족을 확인한 엔진 ECU가 엔진냉각수온으로 독립형 AAF 동작모드의 진입을 다시 판단하는 단계이다. 이를 위해, 엔진 ECU는 Temp_C/T < TARGET_Temp_C/T-a의 조건을 적용한다. 여기서, "<"는 두 값의 크기 관계를 나타낸 부등호로서, TARGET_Temp_C/T-a가 Temp_C/T보다 큰 값임을 의미한다. TARGET_Temp_C/T는 특정한 값을 갖는 목표엔진냉각수온이고, "a"는 실수를 나타내는 특정한 숫자이며, Temp_C/T는 제어시점의 검출엔진냉각수온이고, TARGET_Temp_C/T-a은 TARGET_Temp_C/T에서 a를 빼준 목표 엔진냉각수온이다. 상기 목표엔진냉각수온의 특정 값과 a의 특정 숫자는 엔진사양 및 차종에 따라 달리 적용되어야 하므로 본 실시예에서 특정한 값으로 한정되지 않는다.

S50-1은 S50에서 Temp_C/T < TARGET_Temp_C/T-a의 조건 충족을 확인한 엔진 ECU가 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드로 AAF(30)와 보조냉각기(40)를 각각 제어하는 단계이다. 이 경우, AAF(30)는 AAF_CLOSE(폐쇄)로 전환되고, 보조냉각기(40)는 SCS_OFF(미가동)로 유지된다. 이러한 이유는 엔진의 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온-a온도보다 더 낮은 상태에서 냉각량 확보는 AAF 통합 시스템의 동작 없이 냉각 시스템의 동작만으로도 충분함에 기인한다.

한편, S60은 S50-1의 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드를 수행한 엔진 ECU가 엔진냉각수온 상승을 판단하는 단계이다. 이러한 이유는 S50-1의 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드에서 AAF(30)를 통한 주행풍 유입이 이루어지지 않음으로써 엔진냉각수온이 상승됨에 기인된다. 그러므로, 엔진 ECU는 소정시간 경과 후 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드의 전환여부를 판단한다.

S60에서 엔진냉각수온의 상승이 이루어지지 않은 경우 엔진 ECU는 S50-1의 조냉각기 독립형 AAF 동작모드를 유지하는 반면 엔진냉각수온의 상승이 이루어진 경우 엔진 ECU는 S70으로 진입함으로써 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 전환된다.

S70은 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 진입한 엔진 ECU가 상승된 엔진냉각수온을 설정 엔진냉각수온이하와 비교하는 단계이다. 이를 위해, 엔진 ECU는 검출 엔진냉각수온인 Temp_C/T에 대해 Temp_C/T < TARGET_Temp_C/T-a의 조건을 적용한다. 여기서, "<"는 두 값의 크기 관계를 나타낸 부등호로서, TARGET_Temp_C/T-a가 Temp_C/T보다 큰 값임을 의미한다. TARGET_Temp_C/T-a은 S50의 정의와 동일하다.

S70-1은 S70에서 Temp_C/T < TARGET_Temp_C/T-a의 조건 충족을 확인한 엔진 ECU가 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 AAF(30)와 보조냉각기(40)를 각각 제어하는 단계이다. 이 경우, AAF(30)는 AAF_CLOSE(폐쇄)로 유지됨으로써 주행풍 유입이 차단되고, 보조냉각기(40)는 SCS_ON(가동)으로 전환됨으로써 액체분사가 이루어진다. 이러한 이유는 상승된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온-a온도 보다 더 높으나 냉각량 확보는 AAF(30)의 동작 없이 보조냉각기(40)의 동작만으로도 충분함에 기인한다. 그러므로, 라디에이터(20)는 분사된 액체의 기화열에 의한 수냉효과를 형성함으로써 냉각시스템은 빠르게 냉각량을 확보할 수 있다.

S80은 엔진 ECU가 상승된 현재 검출엔진냉각수온을 목표엔진냉각수온이상과 비교하는 단계이다. 이를 위해, 엔진 ECU는 TARGET_Temp_C/T+a ≤ Temp_C/T의 조건을 적용한다. 여기서, "≤"는 두 값의 크기 관계를 나타낸 부등호로서, Temp_C/T가 TARGET_Temp_C/T+a와 같거나 큰 값임을 의미한다.

S80-1은 S80에서 TARGET_Temp_C/T+a ≤ Temp_C/T의 조건 충족을 확인한 엔진 ECU가 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 AAF(30)와 보조냉각기(40)를 각각 제어하는 단계이다. 이 경우, AAF(30)는 AAF_OPEN(개방)으로 전환되고, 보조냉각기(40)는 SCS_ON(가동)으로 전환된다. 이러한 이유는 상승된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온+a온도와 같거나 보다 더 높으므로 냉각량 확보는 AAF(30)와 보조냉각기(40)의 협력을 필요로 함에 기인된다. 그러므로, 라디에이터(20)는 주행풍에 의한 공랭효과 및 분사된 액체의 기화열에 의한 수냉효과를 동시에 형성함으로써 냉각시스템은 보다 빠르게 냉각량을 확보할 수 있다.

반면, S90은 S80-1의 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드를 수행한 엔진 ECU가 엔진냉각수온 저하를 판단하는 단계이다. 이러한 이유는 S80-1의 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드에서 AAF(30)를 통한 주행풍 유입과 보조냉각기(40)를 통한 액체 분사가 이루어짐으로써 엔진냉각수온이 빠르게 떨어짐에 기인된다. 그러므로, 엔진 ECU는 소정시간 경과 후 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드의 동작 변경여부를 판단한다.

S90에서 엔진냉각수온의 하강이 이루어지지 않은 경우 엔진 ECU는 S80-1의 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드를 유지하는 반면 엔진냉각수온의 하강이 이루어진 경우 엔진 ECU는 S100으로 진입한다.

S100은 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드 상태에서 엔진 ECU가 하강된 현재 검출엔진냉각수온을 목표엔진냉각수온이하와 비교하는 단계이다. 이를 위해, 엔진 ECU는 검출 엔진냉각수온인 Temp_C/T에 대해 Temp_C/T < TARGET_Temp_C/T-a의 조건을 적용한다. 여기서, "<"는 두 값의 크기 관계를 나타낸 부등호로서, TARGET_Temp_C/T-a가 Temp_C/T보다 큰 값임을 의미한다. TARGET_Temp_C/T-a은 S50의 정의와 동일하다.

S100-1은 S100에서 Temp_C/T < TARGET_Temp_C/T-a의 조건 충족을 확인한 엔진 ECU가 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 AAF(30)와 보조냉각기(40)를 각각 제어하는 단계이다. 이 경우, AAF(30)는 AAF_CLOSE(폐쇄)로 전환됨으로써 주행풍 유입이 차단되고, 보조냉각기(40)는 SCS_ON(가동)을 유지함으로써 액체분사가 지속된다. 이러한 이유는 하강된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온-a온도 보다 더 높으나 냉각량 확보는 AAF(30)의 동작 없이 보조냉각기(40)의 동작만으로도 충분함에 기인한다. 그러므로, 라디에이터(20)는 분사된 액체의 기화열에 의한 수냉효과를 형성함으로써 냉각시스템은 빠르게 냉각량을 확보할 수 있다.

S110은 엔진 ECU가 하강된 현재 검출엔진냉각수온을 목표엔진냉각수온이상과 비교하는 단계이다. 이를 위해, 엔진 ECU는 TARGET_Temp_C/T+a ≤ Temp_C/T의 조건을 적용한다. 여기서, "≤"는 두 값의 크기 관계를 나타낸 부등호로서, Temp_C/T가 TARGET_Temp_C/T+a와 같거나 큰 값임을 의미한다.

S110-1은 S100에서 TARGET_Temp_C/T+a ≤ Temp_C/T의 조건 충족을 확인한 엔진 ECU가 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 AAF(30)와 보조냉각기(40)를 각각 제어하는 단계이다. 이 경우, AAF(30)는 AAF_OPEN(개방)으로 전환되고, 보조냉각기(40)는 SCS_ON(가동)로 유지된다. 이러한 이유는 하강된 현재 검출엔진냉각수온이 목표엔진냉각수온+a온도와 같거나 보다 더 높으므로 냉각량 확보는 AAF(30)와 보조냉각기(40)의 협력을 필요로 함에 기인된다. 그러므로, 라디에이터(20)는 주행풍에 의한 공랭효과 및 분사된 액체의 기화열에 의한 수냉효과를 동시에 형성함으로써 냉각시스템은 보다 빠르게 냉각량을 확보할 수 있다.

한편, 도 5는 AAF 통합 시스템이 AAF_CLOSE(폐쇄)과 SCS_ON(가동) 또는 AAF_OPEN(개방)과 SCS_ON(가동)의 조건에서 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 동작하는 상태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 엔진 ECU는 AAF(30)의 AAF_CLOSE(폐쇄)와 보조냉각기(40)의 SCS_ON(가동)로 전환시켜주거나 또는 AAF(30)의 AAF_OPEN(개방)과 보조냉각기(40)의 SCS_ON(가동)로 전환시켜주며, 워터펌프(25)를 가동시켜주고, 냉각 팬(27)을 미가동상태로 유지시켜준다. 그러므로, 보조냉각기(40)는 라디에이터(20)쪽으로 액체를 분사하고, AFF(30)는 라디에이터(20)쪽으로 주행풍을 도입하거나 또는 차단하며, 라디에이터(20)는 액체의 기화열에 의한 수냉효과로 빠르게 냉각되거나 또는 상기 수냉효과와 주행풍에 의한 공랭효과로 보다 빠르게 냉각될 수 있다. 그 결과, 냉각시스템은 수냉효과 또는 수냉효과 및 공랭 효과로 엔진(10)에서 요구하는 냉각량을 빠르게 충분히 확보할 수 있다. 이 경우, 배터리 전력 소모량은 워터펌프(25)의 풀가동과 냉각 팬(27)의 가동상태 대비 크게 줄어들 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 AAF 통합 시스템은 엔진 ECU(electronic control unit)(50)가 이그니션스위치의 IG ON 후 써모스텟(23)의 열림 시 검출엔진부하로 냉각 시스템의 냉각량 확보 필요성을 판단하면, AAF(Active Air Flap)(30)의 AFF_OPEN에 의한 주행풍 도입이나 AFF_CLOSE에 의한 주행풍 도입 차단 및 보조냉각기(40)의 SCS_ON에 의한 액체 분사나 SCS_OFF에 의한 액체 분사 차단을 각각 개별적으로 수행하거나 또는 연동적으로 수행하는 AAF 연비향상모드로 AAF 연비향상 제어 방법을 구현함으로써 AFF(30)의 작동 시 냉각시스템의 냉각량 부족에 의한 연비 저하를 방지하고, 특히 AFF_OLD 동작이 기화열에 의한 라디에이터(21)의 수냉효과와 연계됨으로써 충분한 냉각량 확보가 요구되는 고 출력 엔진의 연비 향상도 가능하다.

10 : 엔진 21 : 라디에이터
23 : 서모스텟 25 : 워터 펌프
27 : 냉각 팬 29-1,29-2 : 엔진냉각수출구/복귀라인
30 : AAF(Active Air Flap)
31 : 에어 플랩 33 : 하우징 케이스
40 : 보조냉각기 50 : 컨트롤러
50-1 : AAF 제어 맵

Claims

(A) 이그니션스위치의 IG ON에 의한 엔진 가동 시 상기 엔진을 포함한 차량 주행 정보가 컨트롤러에 의해 모니터링되는 단계;
(B) 냉각 시스템의 써모스텟의 열림이 검출되면, 상기 엔진의 엔진부하가 상기 컨트롤러에 의해 판단되는 단계;
(C) 상기 엔진부하에 의해 상기 냉각 시스템의 냉각량 확보 필요성이 판단되면, AAF(Active Air Flap)의 AFF_OPEN에 의한 주행풍 도입이나 AFF_CLOSE에 의한 주행풍 도입 차단 및 보조냉각기의 SCS_ON에 의한 액체 분사나 SCS_OFF에 의한 액체 분사 차단을 각각 개별적 수행하거나 또는 연동 수행하는 AAF 연비향상모드가 상기 컨트롤러에 의해 구현되는 단계;를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 AAF 연비향상모드의 수행조건으로 상기 엔진부하의 검출엔진부하인 E/G_LOAD와 설정된 목표엔진부하인 Target_ E/G_LOAD를 적용하며, 상기 E/G_LOAD와 상기 Target_ E/G_LOAD의 비교로 상기 E/G_LOAD가 상기 Target_ E/G_LOAD와 같거나 크면 상기 AAF 연비향상모드를 구현하되, 상기 AAF 연비향상모드는 상기 E/G_LOAD의 변화에 따른 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드를 수행한 후 엔진냉각수온 변화 시 상기 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드를 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드로 전환되며;
상기 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드에서는 상기 E/G_LOAD의 변화 시 상기 보조냉각기의 SCS_OFF에서 상기 AAF의 AAF_OPEN 또는 AAF_CLOSE가 이루어지며, 상기 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드에서는 엔진냉각수온 변화 시 상기 보조냉각기의 SCS_ON에서 상기 AAF의 AAF_OPEN 또는 AAF_CLOSE가 이루어지는 것을 특징으로 하는 AAF 연비향상 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 모니터링의 정보에는 상기 이그니션 스위치의 IG ON/OFF 신호, 상기 써모스텟의 T/S_CLOSE/OPEN 신호, 상기 AAF의 AAF_OPEN/CLOSE 신호, 상기 보조냉각기의 SCS_ON/OFF 신호, 상기 엔진의 엔진RPM(revolution per minutes), 상기 엔진의 엔진냉각수온을 포함하는 것을 특징으로 하는 AAF 연비향상 제어 방법.
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청구항 1에 있어서, 상기 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드는, (C-1) 상기 E/G_LOAD가 상기 Target_ E/G_LOAD와 같거나 크면, 상기 AAF의 AAF_OPEN과 동시에 상기 보조냉각기의 SCS_OFF가 이루어지며, (C-2) 상기 E/G_LOAD가 상기 Target_ E/G_LOAD보다 작으면, 검출엔진냉각수온인 Temp_C/T를 목표엔진냉각수온인 TARGET_Temp_C/T와 비교되고, (C-3) 상기 Temp_C/T이 TARGET_Temp_C/T보다 작으면, 상기 AAF의 AAF_CLOSE와 동시에 상기 보조냉각기의 SCS_OFF가 이루어지는 것을 특징으로 하는 AAF 연비향상 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 보조냉각기 연계형 AAF 동작모드는, (C-4) 상기 보조냉각기 독립형 AAF 동작모드 수행 후 검출엔진냉각수온인 Temp_C/T를 목표엔진냉각수온인 TARGET_Temp_C/T와 비교하고, (C-5) 상기 Temp_C/T가 상기 TARGET_Temp_C/T이하이면, 상기 AAF의 AAF_CLOSE와 동시에 상기 보조냉각기의 SCS_ON이 이루어지며, (C-6) 상기 Temp_C/T가 상기 TARGET_Temp_C/T이상이면, 상기 보조냉각기의 SCS_ON과 동시에 상기 AAF의 AAF_OPEN이 이루어지고, (C-7) 상기 보조냉각기의 SCS_ON 및 상기 AAF의 AAF_OPEN 수행 후 검출엔진냉각수온인 Temp_C/T를 상기 TARGET_Temp_C/T와 비교하며, (C-8) 상기 Temp_C/T가 상기 TARGET_Temp_C/T이하이면, 상기 보조냉각기의 SCS_ON과 상기 AAF를 AAF_CLOSE가 이루어지고, (C-9) 상기 Temp_C/T가 상기 TARGET_Temp_C/T이상이면, 상기 보조냉각기의 SCS_ON 및 상기 AAF의 AAF_OPEN이 이루어지는 것을 특징으로 하는 AAF 연비향상 제어 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 TARGET_Temp_C/T이하는 TARGET_Temp_C/T에서 소정의 온도 수치인 a를 뺀 TARGET_Temp_C/T-a이고, 상기 TARGET_Temp_C/T이상은 TARGET_Temp_C/T에서 소정의 온도 수치인 a를 더한 TARGET_Temp_C/T+a인 것을 특징으로 하는 AAF 연비향상 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 써모스텟의 닫힘을 검출하면, 상기 주행풍도입이 차단되도록 상기 AAF를 AFF_CLOSE로 유지하고 동시에 상기 액체분사가 차단되도록 상기 보조냉각기를 SCS_OFF로 유지하는 AAF 미동작모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 AAF 연비향상 제어 방법.
고온 엔진냉각수의 온도를 낮춰주는 라디에이터에 주행풍을 도입하여 공랭효과가 향상되도록 개방 또는 폐쇄되는 AAF(Active Air Flap);
상기 라디에이터에 기화열에 의한 수냉효과를 부가해주는 보조냉각기(supplement cool spray);
청구항 1과 청구항 2 및 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 의한 AAF 연비향상 제어 방법으로 상기 AAF와 상기 보조냉각기를 각각 제어하는 컨트롤러;
를 포함한 것을 특징으로 하는 AAF 통합 시스템.
청구항 9에 있어서, 상기 AAF는 상기 라디에이터의 전방으로 위치되며, 상기 보조냉각기는 상기 라디에이터의 주변으로 위치되는 것을 특징으로 하는 AAF 통합 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 보조냉각기는 상기 라디에이터로 액체를 분사하는 것을 특징으로 하는 AAF 통합 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 액체는 상기 라디에이터에 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 AAF 통합 시스템.
청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는 AAF 제어 맵을 포함하고, 상기 AAF 제어 맵은 상기 AAF의 AAF_OPEN/CLOSE 신호, 상기 보조냉각기의 SCS_ON/OFF 신호, 이그니션 스위치의 IG ON/OFF 신호, 써모스텟의 T/S_OPEN/CLOSE 신호, 엔진부하, 엔진냉각수온을 포함한 것을 특징으로 하는 AAF 통합 시스템.
청구항 13에 있어서, 상기 컨트롤러는 엔진 ECU(electronic control unit)인 것을 특징으로 하는 AAF 통합 시스템.