KR101765628B1 - 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템 - Google Patents

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김종민
장민석
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템에 의하면, 내연기관 엔진, 상기 엔진의 일측에 배치되고, 상기 엔진을 순환하는 냉각수의 열을 외부로 방출하도록 배치되는 라디에이터, 상기 라디에이터와 대응하는 냉각수통로를 갖는 밸브의 개도율을 통해서 상기 라디에이터를 순환하는 냉각수를 제어하는 냉각수제어 밸브유닛, 상기 엔진의 냉각수 출구측 냉각수온을 감지하는 제2 냉각수온 센서, 상기 라디에이터의 냉각수 출구측 냉각수온을 감지하는 제3 냉각수온 센서, 상기 제2,3냉각수온센서을 통해서 제2,3냉각수온을 감지하고, 이를 연산하여 상기 엔진의 냉각수 입구측 제1 냉각수온을 연산하며, 상기 제1,2,3냉각수온을 이용하여 상기 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율을 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템{ENGINE COOLING SYSTEM HAVING COOLANT TEMPERAUTRE SENSOR}
본 발명은 엔진의 냉각수 출구측과 라디에이터의 냉각수 출구측의 냉각수온을 이용하고, 운행조건에 따라서 엔진의 냉각수 입구측 냉각수온을 연산하여 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율을 연산하여 적용하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템에 관한 것이다.
엔진은 연료의 연소에 의해서 회전력을 발생시키고, 나머지는 열에너지로 배출된다. 특히, 냉각수는 엔진, 히터, 및 라디에이터를 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 외부로 방출한다.
엔진의 냉각수 온도가 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나는 경향이 있고, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어지고, 배기가스의 품질이 저하될 수 있다. 아울러, 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어질 수 있다.
엔진의 냉각수 온도가 과도하면, 노킹이 발생하고, 이를 억제하기 위해서 점화시기를 조절하여 성능이 저하될 수 있다. 또한, 윤활유의 온도가 과도하면 윤활작용이 저하될 수 있다.
따라서, 엔진의 특정부위는 냉각수의 온도를 높게 유지하고, 다른 부위는 낮게 유지하는 등 하나의 밸브를 통해서 여러 개의 냉각요소를 제어하는 하나의 냉각수제어 밸브유닛이 적용되고 있다.
이러한 냉각수제어 밸브유닛은 엔진(오일쿨러, 히터, 이지알쿨러 등), 및 라디에이터 등을 순환하는 냉각수를 각각 제어하여, 엔진의 전체적인 냉각효율을 향상시키고, 연료소모를 줄이고 있다.
따라서, 냉각수온센서를 이용하여 설정된 위치의 냉각수온을 감지하고, 운행조건에 따라서 목표냉각수온을 설정하고, 이러한 목표냉각수온에 따라서 냉각수제어 밸브유닛을 제어한다.
특히, 엔진의 냉각수 입구측, 냉각수 출구측, 및 라디에이터 출구측의 냉각수온을 감지하는 냉각수온센서를 배치하고, 이 냉각수온센서에서 감지된 냉각수온에 따라서 상기 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율을 제어하는 방법을 사용할 수 있다.
한편, 냉각수온센서의 개수를 최소화하고, 이미 배치된 냉각수온센서를 이용하여 설정된 위치의 냉각수온을 감지하며, 설정된 위치의 냉각수온을 연산하고, 감지된 냉각수온과 연산된 냉각수온을 이용하여, 목표냉각수온이 변경된 경우에, 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율을 신속하게 변경시키는 연구가 진행되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국 등록특허 10-0361305 대한민국 등록특허 10-0521913
본 발명의 목적은 2 개의 냉각수온센서를 이용하되, 이 냉각수온센서를 이용하여 엔진의 냉각수 출구측과 라디에이터의 냉각수 출구측 냉각수온을 감지하거나, 운행조건에 따라서 선택하며, 엔진의 냉각수 입구측의 냉각수온을 연산하고, 감지된 냉각수온과 연산된 냉각수온을 이용하여, 목표냉각수온이 설정값 이상 변경된 경우에, 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율을 신속하게 변경시키는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템에 의하면, 내연기관 엔진, 상기 엔진의 일측에 배치되고, 상기 엔진을 순환하는 냉각수의 열을 외부로 방출하도록 배치되는 라디에이터, 상기 라디에이터와 대응하는 냉각수통로를 갖는 밸브의 개도율을 통해서 상기 라디에이터를 순환하는 냉각수를 제어하는 냉각수제어 밸브유닛, 상기 엔진의 냉각수 출구측 냉각수온을 감지하는 제2 냉각수온 센서, 상기 라디에이터의 냉각수 출구측 냉각수온을 감지하는 제3 냉각수온 센서, 상기 제2,3냉각수온센서을 통해서 제2,3냉각수온을 감지하고, 이를 연산하여 상기 엔진의 냉각수 입구측 제1 냉각수온을 연산하며, 상기 제1,2,3냉각수온을 이용하여 상기 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율을 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 엔진의 냉각수 출구측에 상기 제2 냉각수온 센서가 배치되고, 이의 후단에 상기 냉각수제어 밸브유닛이 배치되며, 상기 라디에이터는 상기 제2 냉각수온 센서의 하류측 냉각수라인에서 분기되는 분기라인에 설치되고, 상기 엔진에서 배출되는 가열된 냉각수와 상기 라디에이터에서 배출되는 냉각된 냉각수가 각각 상기 냉각수제어 밸브유닛에서 합쳐져서 상기 엔진의 입구측으로 순환될 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2,3냉각수온, 상기 엔진의 회전속도(RPM), 또는 상기엔진의 출력토크를 기초로 미리 설정된 맵데이터로부터 상기 제1 냉각수온을 연산 또는 선택할 수 있다.
상기 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율(α)은 아래의 수식을 통해서 연산될 수 있다.
수식- 밸브 개도율(α)=(B0*(T2-T1))/(A1*(T1-T3)-(B1-B0)*(T2-T1)), 여기서, B0= 밸브의 라디에이터측 냉각수통로의 개도율이 0인 상태에서 엔진 냉각수유량, T2=제2 냉각수온, T1=제1 냉각수온, A1=밸브에 의해서 라디에이터측 냉각수통로가 완전히 열린 상태에서 라디에이터 냉각수유량, T3=제3 냉각수온, B1= 밸브에 의해서 라디에이터측 냉각수통로가 완전히 열린 상태에서 엔진 냉각수유량이다.
상기 제어부는, 상기 제2,3냉각수온, 상기 엔진의 회전수, 또는 상기 엔진의 토크를 기초로 상기 엔진의 전열량과 상기 엔진 통과 냉각수유량을 연산하며, 이를 기초로 상기 엔진의 냉각수 입구측 제1 냉각수온을 연산할 수 있다.
상기 제어부는 아래의 수식을 이용하여 제1 냉각수온을 연산할 수 있다. 수식 - Q=M*Cp*(T2-T1), 여기서, Q=엔진 전열량, M=엔진 냉각수유량, Cp=냉각수비열, T2=제2 냉각수온(감지값 또는 목표값), T1=제1 냉각수온(연산값),
상기 제어부는 운행조건에 따라서 새로운 목표냉각수온을 연산하고, 연산된 새로운 목표냉각수온이 기존 목표냉각수온과의 차이값이 설정값을 초과한 것으로 판단되면, 상기 제1,2,3냉각수온을 이용하여 상기 냉각수 제어밸브의 밸브 개도율을 연산하고, 상기 냉각수제어 밸브유닛을 점핑 제어하여 연산된 밸브 개도율에 도달하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 냉각수제어 밸브유닛을 점핑제어하여 연산된 밸브 개도율에 도달시키고, 상기 밸브를 운행조건에 따라서 PI, 또는 PID제어하거나, 미리 설정된 맵데이터에 의해서 제어할 수 있다.
상기 엔진을 지나는 냉각수유량은 엔진의 회전수에 대응하는 맵데이터로부터 선택될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 두 개의 냉각수온 센서를 이용하여 엔진 출구측의 냉각수온을 감지하거나, 목표 온도값으로 설정하고, 라디에이터 출구측의 냉각수온을 감지하여, 엔진 입구측의 냉각수온을 용이하게 연산함으로써 부품비용을 줄일 수 있다.
아울러, 연산된 엔진 입구측 냉각수온을 이용하여 냉각수 제어밸브유닛의 밸브 개도율을 연산하고, 연산된 개도율로 점핑 제어함으로써 제어의 신속성과 반응성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수제어 밸브유닛의 작동원리를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수제어 밸브유닛의 밸브회전각에 따른 유량을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 밸브 개도율을 연산하기 위한 수식이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도, 및 엔진토크에 따른 엔진의 냉각수 입출구 온도차를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수온, 및 엔진토크에 따른 엔진의 냉각수 입출구 온도차를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도에 따른 유량 및 밸브개도율을 보여주는 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 운행조건에 따라서 엔진의 냉각수 입구측 냉각수온을 연산하는 방법을 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 각 지점의 냉각수온도와 밸브의 개도율을 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수온 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도, 및 엔진토크에 따른 엔진전열량을 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도에 따른 냉각수유량을 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 운행조건에 따라서 엔진 냉각수 입구측 냉각수온을 연산하는 방법을 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 엔진 냉각시스템은 엔진(100), 냉각수제어 밸브유닛(150), 냉각수 펌프(130), 라디에이터(110), 제어부(140), 제2 냉각수온 센서(115), 및 제3 냉각수온 센서(120)를 포함한다.
상기 냉각수제어 밸브유닛(150)은 상기 라디에이터(110)를 지나는 냉각수와 상기 엔진(100)에서 배출되는 냉각수를 각각 제어하도록 배치되고, 상기 냉각수 펌프(130)는 냉각수를 펌핑하여 냉각수가 순환되도록 한다.
상기 제2 냉각수온 센서(115)는 상기 엔진(100)에서 배출되는 냉각수온을 감지하도록 배치되고, 상기 제3 냉각수온 센서(120)는 상기 라디에이터(110)에서 배출되는 냉각수온을 감지하도록 배치된다.
상기 제어부(140)는 상기 제2 냉각수온 센서(115), 및 상기 제3 냉각수온 센서(120)로부터 냉각수온을 감지하고, 운행조건에 따라서 상기 냉각수제어 밸브유닛(150), 및 상기 냉각수 펌프(130)를 제어한다.
아울러, 상기 제어부(140)는 상기 제2 냉각수온 센서(115), 및 제3 냉각수온 센서(120)로부터 감지되는 냉각수온과 운행조건에 따라서 상기 엔진(100)으로 유입되는 냉각수온을 연산할 수 있다.
상기 제어부(140)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수제어 밸브유닛의 작동원리를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 냉각수제어 밸브유닛(150)은 냉각수통로가 형성된 로터리 밸브(200)를 포함하고, 상기 로터리 밸브(200)의 회전양에 따라서 상기 냉각수통로의 개도율이 가변된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 개도율(α)은 상기 라디에이터(110)와 연결되는 상기 로터리 밸브(200)의 냉각수통로의 개도율일 수 있다. 따라서, 상기 로터리 밸브(200)의 회전각에 따라서 상기 라디에이터(110)를 지나서 냉각된 냉각수량이 조절된다.
아울러, 상기 라디에이터(110)에 의해서 냉각된 냉각수와 상기 엔진(100)에 의해서 가열된 냉각수가 합쳐져서 다시 상기 엔진(100)의 입구측으로 순환된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수제어 밸브유닛의 밸브회전각에 따른 유량을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 가로축은 상기 냉각수제어 밸브유닛(150)의 상기 로터리 밸브(200)의 회전각을 나타내고, 세로축은 기준유량을 나타낸다. 상기 기준유량은 상기 엔진(100)의 회전속도에 따라서 설정된다.
상기 로터리 밸브(200)의 회전각에 따라서 각 냉각수통로의 개도율이 가변되어, 상기 라디에이터(110)를 지나서 냉각된 냉각수유량은 0 내지 A1으로 가변되어 비례적으로 증가하고, 상기 엔진(100)에서 배출되는 가열된 냉각수유량은 B0에서 B1으로 가변되어 비례적으로 감소한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 밸브 개도율을 연산하기 위한 수식이고, 도 4를 참조하면, 밸브 개도율(α)=(B0*(T2-T1))/(A1*(T1-T3)-(B1-B0)*(T2-T1))으로 표현될 수 있다.
여기서, B0= 밸브(200)의 라디에이터(110)측 냉각수통로의 개도율이 0인 상태에서 엔진 냉각수유량, T2=제2 냉각수온, T1=제1 냉각수온, A1=밸브에 의해서 라디에이터(110)측 냉각수통로가 완전히 열린 상태에서 라디에이터(110) 냉각수유량, T3=제3 냉각수온, B1=밸브(200)에 의해서 라디에이터(110)측 냉각수통로가 완전히 열린 상태에서 엔진 냉각수유량이다.
상기 밸브(200)의 개도율은 상기 수식에 의해서 연산될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서, 상기 제2 냉각수온(T2), 및 상기 제3 냉각수온(T3)은 상기 제2 냉각수온 센서(115), 및 상기 제3 냉각수온 센서(120)에 의해서 감지되고, 상기 제1 냉각수온(T1)은 상기 제어부(140)에 의해서 연산된다. 상기 제1 냉각수온(T1)을 연산하는 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도, 및 엔진토크에 따른 엔진의 냉각수 입출구 온도차를 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 가로축은 BMEP(Brake mean effective pressure)로써 엔진토크를 나타내고, 세로축은 상기 엔진(100)의 입출구 온도차(T1-T2)를 나타낸다.
아울러, 엔진(100)의 회전속도에 따라서 상기 엔진(100)의 냉각수 입출구 온도차이가 약간 다르게 나타난다. 이는 실험데이터로써 맵데이터 형식으로 메모리에 저장되고, 상기 제어부(140)는 저장된 데이터를 이용한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수온, 및 엔진토크에 따른 엔진의 냉각수 입출구 온도차를 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 가로축은 BMEP(Brake mean effective pressure)로써 엔진토크를 나타내고, 세로축은 상기 엔진(100)의 냉각수 입출구 온도차(T1-T2)를 나타낸다.
아울러, 냉각수에 따라서 상기 엔진(100)의 냉각수 입출구 온도차이가 약간 다르게 나타난다. 여기서, 냉각수온은 제2 냉각수온 센서(115)에 의해서 감지되는 제2 냉각수온(T2)일 수 있으며, 실험데이터로써 맵데이터 형식으로 메모리에 저장되고, 상기 제어부(140)는 저장된 데이터를 이용한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도에 따른 유량 및 밸브개도율을 보여주는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 가로축은 엔진회전속도(RPM)를 나타내고, 세로축은 냉각수유량, 및 밸브의 개도율을 나타낸다.
M1은 전체 냉각수유량을 나타내고, M2는 상기 엔진(100)에서 밸브(200)측으로 이동하는 가열된 냉각수유량을 나타내며, M3는 상기 라디에이터(110)를 지난 냉각된 냉각수유량을 나타낸다. Valve는 밸브(200)의 개도율을 나타내는 것으로, 온도유지를 위해서 밸브개도율은 20 내지 30%로 일정하게 유지될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 운행조건에 따라서 엔진의 냉각수 입구측 냉각수온을 연산하는 방법을 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 상기 엔진(100)의 회전속도(RPM), 출력토크(torque)에 따라서, 상기 엔진(100)의 냉각수 입출구 온도차(T2-T1)가 선택되고, 감지되는 제2 냉각수온(T2)에 의해서 입출구 온도차가 보정되어, 최종 입출구 온도차(T2-T1)가 연산된다.
본 발명의 실시예에서, 도 8에서는 도 5의 맵데이터가 사용된다.
도 9를 참조하면, 상기 엔진(100)의 출력토크(torque)에 따라서, 상기 엔진(100)의 냉각수 입출구 온도차(T2-T1)가 선택되고, 감지되는 냉각수온(T2)에 의해서 입출구 온도차가 보정되어, 최종 입출구 온도차(T2-T1)가 연산된다.
본 발명의 실시예에서, 도 9에서는 도 6의 맵데이터가 사용된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 각 지점의 냉각수온도와 밸브의 개도율을 보여주는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 냉각수온과 밸브개도율을 나타내는 것으로, T1, T2, T3는 각 지점의 냉각수온을 나타내고, valve는 상기 라디에이터(110)와 연결된 냉각수통로의 밸브 개도율을 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 목표 냉각수온은 T2로 설정하고, 상기 T2가 급격하게 변하는 A영역과 변하지 않는 B영역으로 구분된다.
상기 A영역에서는 목표 냉각수온에 따라서, T1, T2, 및 T3가 가변되고, 상기 라디에이터(110)와 연결된 냉각수통로의 개도율이 증가 또는 감소한다. 그리고, 상기 B영역에서는 온도와 밸브(200) 개도율이 일정하게 유지되거나 미세하게 조절된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 냉각수온 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 11을 참조하면, S100에서 일반 냉각수온 제어를 수행한다. 이러한 제어는 PID, PI, 또는 Map제어를 포함한다.
S110에서, 목표냉각수온 변화량이 설정값보다 큰지 판단된다. 상기 변화량이 설정값 이하이면, S110을 수행하고, 상기 변화량이 설정값보다 크면, S120을 수행한다.
S120에서, 상기 밸브(200)의 개도율을 설정값으로 점핑제어한다. 여기서, 점핑제어는 밸브의 개도율을 현재 제1개도율에서 제2개도율로 신속하게 전환하는 것으로, PI, PID, 또는 Map제어가 서서히 개도율을 전환하는 것과 다르다.
그리고, S130에서는 목표냉각수온의 변화량이 미리 설정된 값보다 큰지 판단하고, 변화량이 설정값 이하이면, S100을 수행하고, 변화량이 설정값보다 더 크면, S120을 다시 수행한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도, 및 엔진토크에 따른 엔진전열량을 보여주는 그래프이다.
도 12를 참조하면, 가로축은 BMEP로써, 엔진(100) 출력토크를 나타내고, 세로축은 엔진회전속도에 따른 엔진(100) 전열량을 나타낸다.
상기 엔진(100)의 전열량은 엔진토크와 엔진회전속도에 비례적으로 증가하고, 이러한 실험데이터는 맵데이터 타입으로 메모리에 저장되고, 상기 제어부(140)는 이러한 데이터를 선택적으로 사용한다.
엔진 전열량 Q=M*Cp*(T2-T1)이므로, 엔진 전열량과, 냉각수유량, 및 T2(감지값 또는 목표값)를 알면, T1(제1 냉각수온)을 역으로 연산할 수 있다. 여기서, Cp는 상수로 취급한다.
따라서, T1, T2(목표값), T3(값지값)에 의해서 상기 밸브(200)의 개도율이 산출되고, 이에 따라서 상기 밸브(200)의 개도율을 신속하게 점핑제어할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 엔진회전속도에 따른 냉각수유량을 보여주는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 가로축은 상기 엔진(100)의 회전속도를 나타내고, 세로축은 냉각수유량을 나타낸다. 하부 라인은 히터를 통과하는 냉각수유량을 나타내고, 상부 라인은 상기 라디에이터(110)를 통과하는 냉각수유량을 나타낸다.
도시한 바와 같이, 상기 엔진(100)의 회전속도에 비례하여 냉각수유량이 증가한다는 것을 알 수 있고, 상기 엔진(100)의 회전속도가 감지되면 제어부(140)는 역으로 설정된 저점을 지나는 냉각수유량을 연산할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템에서 운행조건에 따라서 엔진 냉각수 입구측 냉각수온을 연산하는 방법을 보여주는 그래프이다.
도 14를 참조하면, 엔진(100)의 회전속도와 토크를 이용하여 상기 엔진(100)의 전열량을 선택하고, 냉각수온(예를 들어, T2)에 따라서 전열량을 보정하고, 보정된 엔진 전열량을 연산한다.
아울러, 엔진(100)의 회전속도에 따른 상기 엔진(100)을 지나는 냉각수유량을 선택하고, 출구온도(T2)에 따라서 T1을 연산한다.
본 발명의 실시예에서, 연산된 제1 냉각수온(T1), 제2 냉각수온 센서(115), 및 제3 냉각수온 센서(120)에 의해서 감지되는 제2 냉각수온(T2), 및 제3 냉각수온(T3)를 이용하여, 상기 밸브(200)의 개도율을 연산하고, 이에 따라서 상기 밸브(200)의 개도율을 조정한다.
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.
100: 엔진 110: 라디에이터
115: 제2 냉각수온 센서 120: 제3 냉각수온 센서
150: 냉각수제어 밸브유닛 130: 냉각수 펌프
140: 제어부 200: 로터리 밸브
T1: 제1 냉각수온 T2: 제2 냉각수온
T3: 제3 냉각수온

Claims (9)

  1. 내연기관 엔진;
    상기 엔진의 일측에 배치되고, 상기 엔진을 순환하는 냉각수의 열을 외부로 방출하도록 배치되는 라디에이터;
    상기 라디에이터와 대응하는 냉각수통로를 갖는 밸브의 개도율을 통해서 상기 라디에이터를 순환하는 냉각수를 제어하는 냉각수제어 밸브유닛;
    상기 엔진의 냉각수 출구측 냉각수온을 감지하는 제2 냉각수온 센서;
    상기 라디에이터의 냉각수 출구측 냉각수온을 감지하는 제3 냉각수온 센서;
    상기 제2,3냉각수온센서을 통해서 제2,3냉각수온을 감지하고, 이를 연산하여 상기 엔진의 냉각수 입구측 제1 냉각수온을 연산하며, 상기 제1,2,3냉각수온을 이용하여 상기 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율을 연산하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2,3냉각수온, 상기 엔진의 회전속도(RPM), 또는 상기엔진의 출력토크를 기초로 미리 설정된 맵데이터로부터 상기 제1 냉각수온을 연산 또는 선택하며,
    상기 냉각수제어 밸브유닛의 밸브 개도율(α)은 아래의 수식을 통해서 연산되는 것을 특징으로 하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템.
    수식- 밸브 개도율(α)=(B0*(T2-T1))/(A1*(T1-T3)-(B1-B0)*(T2-T1)),
    여기서,
    B0= 밸브의 라디에이터측 냉각수통로의 개도율이 0인 상태에서 엔진 냉각수유량,
    T2=제2 냉각수온,
    T1=제1 냉각수온,
    A1=밸브에 의해서 라디에이터측 냉각수통로가 완전히 열린 상태에서 라디에이터 냉각수유량,
    T3=제3 냉각수온,
    B1= 밸브에 의해서 라디에이터측 냉각수통로가 완전히 열린 상태에서 엔진 냉각수유량이다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 엔진의 냉각수 출구측에 상기 제2 냉각수온 센서가 배치되고, 이의 후단에 상기 냉각수제어 밸브유닛이 배치되며, 상기 라디에이터는 상기 제2 냉각수온 센서의 하류측 냉각수라인에서 분기되는 분기라인에 설치되고,
    상기 엔진에서 배출되는 가열된 냉각수와 상기 라디에이터에서 배출되는 냉각된 냉각수가 각각 상기 냉각수제어 밸브유닛에서 합쳐져서 상기 엔진의 입구측으로 순환되는 것을 특징으로 하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2,3냉각수온, 상기 엔진의 회전수, 또는 상기 엔진의 토크를 기초로 상기 엔진의 전열량과 상기 엔진 통과 냉각수유량을 연산하며,
    이를 기초로 상기 엔진의 냉각수 입구측 제1 냉각수온을 연산하는 것을 특징으로 하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는 아래의 수식을 이용하여 제1 냉각수온을 연산하는 것을 특징으로 하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템.
    수식 - Q=M*Cp*(T2-T1),
    여기서, Q=엔진 전열량,
    M=엔진 냉각수유량,
    Cp=냉각수비열,
    T2=제2 냉각수온(감지값 또는 목표값),
    T1=제1 냉각수온(연산값),
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 운행조건에 따라서 새로운 목표냉각수온을 연산하고, 연산된 새로운 목표냉각수온이 기존 목표냉각수온과의 차이값이 설정값을 초과한 것으로 판단되면,
    상기 제1,2,3냉각수온을 이용하여 상기 냉각수 제어밸브의 밸브 개도율을 연산하고, 상기 냉각수제어 밸브유닛을 점핑 제어하여 연산된 밸브 개도율에 도달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 냉각수제어 밸브유닛을 점핑제어하여 연산된 밸브 개도율에 도달시키고, 상기 밸브를 운행조건에 따라서 PI, 또는 PID제어하거나, 미리 설정된 맵데이터에 의해서 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 엔진을 지나는 냉각수유량은 엔진의 회전수에 대응하는 맵데이터로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 냉각수온 센서를 구비한 엔진 냉각시스템.
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