KR102347649B1 - 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대기온을 계측하여, 계측된 대기온에 따라 엔진 냉각계 전면의 에어컨 전동팬을 작동시켜, 엔진을 냉각시키기 위한 냉각팬의 작동을 제어하는 팬 클러치의 잠김(Lock)을 저지시키는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법으로서, 본 발명에 의하면, 엔진 전면에 구비되는 냉각계의 자연냉각 성능을 개선할 수 있다.

Description

엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법{CONTROL METHOD FOR NATURAL COOLING OF ENGINE COOLING SYSTEM}

본 발명은 엔진을 냉각시키기 위한 엔진 냉각계의 자연냉각 성능을 개선하기 위한 제어 방법에 관한 것이다.

도 1은 엔진 냉각계에 대한 일 예이고, 도 2는 이를 단순화하여 도식화한 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 트럭을 포함하는 상용차와 승용차에는 엔진의 전면에 라디에이터(1) 및 인터쿨러(2) 등 냉각계가 구성되어 있다.

이는 버스와는 달리 별도로 냉각계를 구성할 수 없기 때문이고, 에어컨 콘덴서(3) 또한 인터쿨러(2)의 전면에 위치시켜 에어컨 콘덴서(3), 인터쿨러(2), 라디에이터(1)를 패키지화하여 생산조립성을 향상시키고 있다.

그러나, 에어컨 콘덴서(3)가 엔진 냉각계 전면에 위치함으로써, 오히려 엔진 냉각계로 흐르는 공기의 흐름을 방해하는 요인으로 작용된다.

승용차의 경우에는 엔진 출력 대비 냉각계의 크기가 충분하기 때문에 에어컨 콘덴서가 냉각계 전면에 있더라도 엔진의 냉각 성능에는 큰 영향을 미치지 않지만, 트럭 등의 상용차의 경우에는 차량 대비 짐 적재량이 크기 때문에 엔진 냉각계가 부하를 많이 받으며, 그만큼 엔진 온도도 많이 올라가게 되고, 그에 따라 라디에이터 후방의 냉각팬이 잠김(LOCK)되는 빈도도 증가하게 된다.

그럴 경우, 당연히 팬 회전에 의하여 엔진출력을 소모시키며, 이는 연료소모량의 증가와 출력저하로 나타나게 된다.

냉각팬을 제어하는 차량별 냉각팬 클러치의 특성 중에는 잠김되는 분위기 온도(대부분 이 온도로 팬 클러치의 특성을 비교하며, 이 온도가 몇 도라면 이 팬클러치는 분위기 온도 몇 도에 잠김이 시작됨을 의미한다)가 있고, 대기온과 냉각계의 냉각성능에 의해 라디에이터 후면에 있는 팬 클러치에 분위기 온도가 형성되며, 이 분위기 온도에 의해 팬 클러치는 잠김과 해제가 반복된다.

그리고, 통상 엔진의 냉각성능(ACT, Ambient Clearance Temperature)은 냉각팬이 잠김되었을 때 최고 출력으로 몇 도의 대기온까지 운행할 수 있는가를 나타낸다. 즉, 최악의 조건에서의 운행조건을 기준으로 평가된다.

그러나, 일상 조건에서는 냉각팬은 잠김되어 있지 않고, 잠김과 해제를 반복하게 된다.

일상 조건에서는 차량이 주행하면 공기와 차량의 상대 속도 차이가 발생하고, 이 상대속도 차이에 의해 냉각계에는 많은 공기가 유입되는 것이다.

차속이 증가할수록 이 공기량은 증가하고 이 현상이 자연냉각이다.

자연냉각은 차속에 의해 좌우되기도 하지만, 냉각계 전면에 공기가 자연스럽게 흐를 수 있는가에 의해서도 좌우된다.

당연히 냉각계 앞에 아무 것도 없는 것이 자연냉각 성능을 더 좋아지게 한다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1831010호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 엔진 전면에 구비되는 냉각계의 자연냉각 성능을 개선할 수 있는 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법은, 대기온을 계측하여, 계측된 대기온에 따라 엔진 냉각계 전면의 에어컨 전동팬을 작동시켜, 엔진을 냉각시키기 위한 냉각팬의 작동을 제어하는 팬 클러치의 잠김(Lock)을 저지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 계측된 대기온을 상기 엔진 냉각계의 냉각성능 및 상기 팬 클러치의 사양에 의해 정해지는 특정 온도와 비교하여, 상기 대기온이 상기 특정 온도를 초과하는 경우 상기 에어컨 전동팬을 작동시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 대기온은 차량 외부의 상기 엔진 냉각계 전면에서 계측되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔진 냉각계는 차량 엔진의 전면에 구비되는 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨의 제어와 독립적으로 작동시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨 콤프레서 작동 후 작동시키는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법은, 냉각수온을 계측하여, 계측된 냉각수온에 따라 엔진 냉각계 전면의 에어컨 전동팬을 작동시켜, 엔진을 냉각시키기 위한 냉각팬의 작동을 제어하는 팬 클러치의 잠김(Lock)을 저지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 계측된 냉각수온을 상기 팬 클러치의 사양에 의해 정해지는 특정 온도와 비교하여, 상기 냉각수온이 상기 특정 온도를 초과하는 경우 상기 에어컨 전동팬을 작동시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉각수온은 라디에이터 출구 측에서 계측되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔진 냉각계는 차량 엔진의 전면에 구비되는 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨의 제어와 독립적으로 작동시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨 콤프레서 작동 후 작동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법에 의하면, 냉각팬의 회전 빈도가 저감되어 냉각팬의 소모동력을 저감함으로써, 연비를 개선시키고, 엔진 출력저하 빈도를 저감시키며, 냉각팬 회전 소음을 저감시킬 수 있다.

이에 따라 완성품인 자동차의 상품성도 향상시킬 수가 있다.

도 1은 엔진 냉각계에 대한 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 엔진 냉각계를 단순화하여 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 엔진 냉각계의 자연냉각 개선 원리를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법을 도시한 것이다.
도 5는 온도와 팬 클러치 잠김의 관계를 도시한 것이다.
도 6은 팬 클러치의 작동 경향을 나타낸 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 엔진 냉각계의 자연냉각 개선 원리를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 의한 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법을 도시한 것이다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법을 설명하기로 한다.

본 발명의 엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법은 엔진 냉각계의 전면에 위치한 에어컨 콘덴서가 오히려 엔진 냉각계의 자연냉각을 방해하는 것을 개선하기 위한 것이다.

도 3은 이러한 본 발명에 의한 작동 결과를 도시한 것으로서, 본 발명은 냉각팬이 잠김(Lock)되는 시점을 인식하여, 인터쿨러 앞에 위치한 에어컨 전동팬을 회전시킨다.

그 결과, 엔진 냉각계(라디에이터, 인터쿨러)로의 신선한 공기의 흐름을 증가시켜 엔진 냉각계의 자연냉각 기능을 향상시킴으로써 엔진이 보다 잘 냉각되게 하는 것이다.

이에 의해 냉각팬의 잠김 빈도를 저감시켜 연료 소모량이 증가되는 것을 감소시키고 출력이 저하되는 것을 억제시킬 수 있게 하는 것이다.

도 4를 참조하여 제어 방법을 살펴보면, 에어컨 스위치가 작동되면(S11), 실내온도를 계측하여(S12), 실내온도를 요구온도와 비교하여(S13), 실내온도가 요구온도보다 크면 에어컨 콤프레셔를 작동시켜(S14), 에어컨 전동팬이 작동되게 된다(S15).

본 발명은 냉각팬의 작동 빈도를 줄이기 위해 특정한 조건에서 전동팬이 작동되게 하는 것이다.

특정 조건에 의한 제어는 대기온 또는 냉각수 온도에 의한 제어가 될 수 있다.

먼저 대기온에 의한 제어를 살펴보기로 한다.

엔진 냉각계 성능에 의해서 라디에이터 후면으로 방출되는 분위기 온도는 거의 일정하고, 대기온에 의해 좌우가 된다.

즉, 도 5에서 참조되는 바와 같이, 일정 수준 이하의 대기온에서는 냉각팬 클러치의 잠김이 간혹 일어나지만, 일정 수준 이상의 대기온에서는 냉각팬 클러치의 잠김이 빈번히 발생하며, 이 대기온은 냉각계의 냉각성능과 팬 클러치의 특성에 따라 예측 가능한 값이다.

도시와 같이 팬 클러치 잠김 온도 이상의 대기온에서는 팬 클러치 작동빈도가 많아짐을 알 수 있고, 이 대기온에 의해 전동팬의 작동 여부를 제어하는 것이다.

즉, 대기온을 계측하고(S21), 계측된 대기온을 설정값인 전동팬의 작동온도와 비교하여(S22), 대기온이 전동팬의 작동온도보다 크면 전동팬을 작동시키는 것이다(S15).

이러한 대기온의 계측은 차량 외부의 냉각계 전면에 대기온 센서를 부가하여 계측하는 것이 바람직하다.

기존의 다른 센서를 이용할 수도 있을 것이나, 그러할 경우에는 냉각계 전면과의 온도 차이를 보상해 줄 필요가 있다.

다음으로, 냉각수 온도에 의한 제어를 살펴보기로 한다.

도 6은 대기온 37℃ 수준의 한 여름에 냉각팬의 작동을 계측한 그래프이고, 예시에 쓰인 팬 클러치는 69℃에서 잠김이 되고, 54℃에서 해제가 되는 사양을 가지는 것을 알 수 있다.

도 6에서 보듯이, 냉각팬 전면온도(분위기 온도)가 69℃ 수준에서 팬 클러치는 잠김(Lock)이 시작되고, 일정시간 이후에는 100% Lock이 이루어져 냉각팬 회전이 증가함을 알 수 있다.

또한, 전면온도가 54℃ 시점에는 팬 클러치 해제가 시작됨을 알 수가 있다.

팬 클러치 전면온도와 라디에이터 출구의 냉각수 온도는 같은 경향을 띄면서 움직임을 알 수 있다.

즉, 라디에이터 출구 온도에 의해 전동팬 작동여부의 제어가 가능한 것이다.

그러므로, 냉각수온을 계측하고(S21), 계측된 냉각수온을 설정값인 전동팬의 작동온도와 비교하여(S22), 냉각수온이 일정한 온도보다 크면 전동팬을 작동시키는 것이다(S15).

냉각수온은 라디에이터에서 나와서 엔진으로 들어가는 부분의 냉각수 온도를 계측하여야 하고, 이 부분의 냉각수온 센서를 통해 이를 계측한다.

기존 시스템에서 냉각수 온도를 측정이 라디에이터 직전에서 이루어지나, 이 온도의 계측에 의해서는 본 발명에 의해 전동팬을 제어할 수가 없다. 이 라디에이터 직전의 냉각수는 온도가 웜업 이후에는 거의 일정하게 유지되기 때문이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 냉각계 전면의 대기온과 라디에이터 출구의 냉각수온을 측정하여, 이를 설정된 임계값과 비교하여 일정 온도를 초과하면 전동팬을 작동시킴으로써 엔진 냉각계의 자연냉각 성능이 향상되어 냉각팬의 Lock 빈도가 저감될 수 있게 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

S11 : 에어콘 스위치 ON
S12 : 실내 온도 계측
S13 : 실내온도와 요구온도의 비교
S14 : 에어컨 콤프레셔 작동
S15 : 전동팬 작동
S21 : 온도 계측
S22 : 계측 온도와 임계값 비교

Claims (12)

1. 삭제
2. 대기온을 계측하여, 계측된 대기온에 따라 엔진 냉각계 전면의 에어컨 전동팬을 작동시켜, 엔진을 냉각시키기 위한 냉각팬의 작동을 제어하는 팬 클러치의 잠김(Lock)을 저지시키는 것을 특징으로 하고,
   상기 계측된 대기온을 상기 엔진 냉각계의 냉각성능 및 상기 팬 클러치의 사양에 의해 정해지는 상기 에어컨 전동팬의 작동 온도와 비교하여, 상기 대기온이 상기 작동 온도를 초과하는 경우 상기 에어컨 전동팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는,
   엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 대기온은 차량 외부의 상기 엔진 냉각계 전면에서 계측되는 것을 특징으로 하는,
   엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 엔진 냉각계는 차량 엔진의 전면에 구비되는 것을 특징으로 하는,
   엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨의 제어와 독립적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는,
   엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨 콤프레서 작동 후 작동시키는 것을 특징으로 하는,
   엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
7. 삭제
8. 냉각수온을 계측하여, 계측된 냉각수온에 따라 엔진 냉각계 전면의 에어컨 전동팬을 작동시켜, 엔진을 냉각시키기 위한 냉각팬의 작동을 제어하는 팬 클러치의 잠김(Lock)을 저지시키는 것을 특징으로 하고,
   상기 계측된 냉각수온을 상기 팬 클러치의 사양에 의해 정해지는 상기 에어컨 전동팬의 작동 온도와 비교하여, 상기 냉각수온이 상기 작동 온도를 초과하는 경우 상기 에어컨 전동팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는,
   엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 냉각수온은 라디에이터 출구 측에서 계측되는 것을 특징으로 하는,
   엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 엔진 냉각계는 차량 엔진의 전면에 구비되는 것을 특징으로 하는,
    엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨의 제어와 독립적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는,
    엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 에어컨 전동팬의 작동은 에어컨 콤프레서 작동 후 작동시키는 것을 특징으로 하는,
    엔진 냉각계의 자연냉각 제어 방법.

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