KR20010056008A

KR20010056008A - 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법

Info

Publication number: KR20010056008A
Application number: KR1019990057400A
Authority: KR
Inventors: 신민규
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사; 류정열; 기아자동차주식회사
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-07-04
Also published as: KR100376677B1

Abstract

본 발명은 겨울철과 같은 혹한기에 있어서 냉각수를 예열하여 증온시켜 줌으로써 디젤엔진의 동절기 난방 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 하기 위하여,

차량의 시동 스위치가 온되면 각종 온도 센서류의 작동 상태를 점검하는 단계와; 각종 온도 센서로부터 기준 온도 요소를 설정하는 단계와; 기준 온도 요소에 따라 냉각수 히터 가동시간(Ts)을 설정하는 단계와; 예연소실 내의 공기를 미리 가열하는 예열 플러그가 온(on)되어 작동되고 있는지를 판단하는 단계와; 예열 플러그가 작동되고 있지 않다면, 차실내의 히터장치를 작동시키는 블로우 팬 스위치가 온(on)되었는지를 판단하는 단계와; 블로우 팬 스위치가 온(on)되어 있다면, 배터리 전압이 일정 전압 이상인가를 판단하는 단계와; 배터리 전압이 일정 전압 이상인 경우 냉각수 히터를 작동시켜 냉각수의 온도를 높이는 단계와; 냉각수 히터가 가동시간으로 설정된 시간동안만 작동되도록 냉각수 히터의 작동시간이 냉각수 히터 가동시간 내인가를 판단하는 단계와; 냉각수 히터의 작동시간이 설정된 가동시간을 초과하면 냉각수 히터의 작동을 정지하여 냉각수의 예열을 종료하는 단계를 포함하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법을 제공한다.

Description

디젤 엔진의 냉각수 예열 방법{A PRE-HEATING METHOD OF COOLING WATER FOR DIESEL ENGINES}

본 발명은 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 겨울철과 같은 혹한기에 있어서, 디젤 엔진의 냉각수를 단시간 내에 예열시킬 수 있도록 함으로서 히팅장치에 의한 차실내의 난방 작동이 원활히 수행되도록 하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관에 있어서 열효율은 작동 유체에 공급되는 열량이 많을수록 또한 작동 유체의 압력이 높을수록 커진다.

이 점에서 디젤 엔진은 공기를 고압으로 압축한 뒤에 연료를 분사하여 자기 착화시키는 기관이므로 그 열효율 또한 32~38%정도로서 가솔린엔진의 25~32%에 비하여 상당히 높다.

이러한 디젤 엔진의 고효율성으로 인하여 가솔린엔진에 비하여 대형 트럭, 버스, 선박, 기차 등의 보다 광범위한 운송장치에 적용되고 있다.

그러나, 상기와 같이 디젤 엔진이 갖는 고효율성으로 인하여 기관내 고온과 저온의 차이가 가솔린 엔진보다 심하므로, 겨울철과 같은 혹한기에 있어서는 디젤엔진은 저온 상태가 보다 오랜 시간동안 지속되게 되고, 이로 인하여 기관 내를 순환하는 냉각수의 온도 또한 저온 상태로 유지되므로, 이 냉각수를 이용하여 차실내의 공기를 따뜻하게 하는 히터장치의 증온 작동도 쉽게 이루어지지 않고, 히팅 성능이 제대로 발휘되는 데는 오랜 시간을 기다려야 하는 문제점이 있었다.

이에 따라, 냉각수의 온도를 검출하여 냉각수의 온도를 상승시켜 주어야 하지만 이경우 겨울철 배터리의 방전 문제가 일어날 수 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 겨울철과 같은 혹한기에 있어서 다른 장치의 작동 상태를 계속적으로 반영하면서 냉각수를 예열하여 증온시켜 줌으로써 디젤 엔진의 동절기 난방(Heating)성능을 보다 향상시키고 배터리의 방전 문제 등을 방지할 수 있는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법에 의하여 작동되는 예열 장치의 블록도,

도 2는 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법의 순서도,

도 3은 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법 중 기준 온도 요소 설정 방법의 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 냉각수 통로 14 : 냉각수 히터(heater)

16 : 전자제어유닛(E.C.U) 18 : 입력요소

20 : 시동 스위치 22 : 냉각 수온 센서

24 : 공기 온도 센서 26 : 연료 온도 센서

28 : 예열 플러그 작동 스위치 30 : 배터리 전압 센서

32 : 블로어 팬 스위치

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

차량의 시동 스위치가 온되면 각종 온도 센서류의 작동 상태를 점검하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 정상 작동으로 판단되는 각종 온도 센서로부터 기준 온도 요소를 설정하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 설정된 기준 온도 요소에 따라 냉각수 히터 가동시간(Ts)을 설정하는 제3단계와; 상기 제3단계 후에 예연소실 내의 공기를 미리 가열하는 예열 플러그가 온(on)되어 작동되고 있는지를 판단하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 예열 플러그가 작동되고 있지 않다면, 차실내의 히터장치를 작동시키는 블로우 팬 스위치가 온(on)되었는지를 판단하는 제5단계와; 상기 제5단계에서 블로우 팬 스위치가 온(on)되어 있다면, 배터리 전압이 일정 전압 이상인가를 판단하는 제6단계와; 상기 제6단계에서 배터리 전압이 일정 전압 이상인 경우 냉각수 히터를 작동시켜 냉각수의 온도를 높이는 제7단계와; 상기 제7단계에서 냉각수 히터가 가동시간으로 설정된 시간동안만 작동되도록 냉각수 히터의 작동시간이 냉각수 히터 가동시간 내인가를 판단하는 제8단계와; 상기 제8단계에서 냉각수 히터의 작동시간이 설정된 가동시간을 초과하면 냉각수 히터의 작동을 정지하여 냉각수의 예열을 종료하는 제9단계를 포함하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법에 의하여 작동되고 제어되는 예열 장치의 블록도로서, 도 1을 참조하면, 이 예열장치는 냉각수 통로(12) 상에 다수개 설치되는 냉각수 히터(14)와, 이 냉각수 히터(14)에 작동 신호를 보내는 등 본 발명에 의한 냉각수 예열 방법을 수행하는 전자제어유닛(16)과, 이 전자제어유닛(16)이 냉각수 히터(14)를 제어하기 위한 각종 인자로서 입력되는 입력요소(18)들로 이루어진다.

상기에서 냉각수 히터(14)는 디젤 엔진의 예연소실 내의 공기를 미리 가열하여 동절기에 시동이 용이하도록 하는 예열 플러그와 동일한 장치를 이용하면 되며, 냉각수가 흐르는 통로(12)상에 일정 개수, 예컨대 4개 이상 설치된다.

그리고 전자제어유닛(16)의 작동 조건을 이루는 입력요소(18)로는 작동을 시작하기 위한 시동 요소와, 냉각수 히터(14)의 작동시간의 설정을 위한 온도 요소와, 배터리의 과도한 사용을 방지하기 위한 방전 요소로 나눌 수 있다.

상기 시동 요소로서는 차량을 시동시키는 시동 스위치(20)의 온,오프 신호가 있으며, 온도 요소로서는 냉각 수온 센서(22)로부터 입력되는 냉각수 온도와, 공기 온도 센서(24)로부터 입력되는 공기 온도와, 연료 온도 센서(26)로부터 입력되는 연료 온도가 있으며, 방전 요소로서는 예열 플러그(미도시함)의 작동 여부를 나타내는 예열 플러그 작동 스위치(28)로부터 입력되는 온,오프 신호와, 배터리 전압 센서(30)로부터 입력되는 배터리의 전압 값과, 차실내의 히터(미도시함)장치를 작동시키는 블로어 팬 스위치(32)의 온, 오프 신호가 있다.

상기에서 전자제어유닛(16)은 온도 요소에 의하여 냉각수 히터를 가동시킬 시간(Ts)을 설정하게 되며, 방전 요소에 의하여 엔진이 방전되지 않는 상태에서 냉각수 히터가 작동되도록 제어한다.

상기와 같이 이루어지는 예열 장치에 대하여 전자제어유닛(16)에서 수행하는 본 발명의 냉각수 예열 방법은 다음과 같다.

차량의 시동 스위치(20)가 온(on)되면 냉각수 예열 작동을 시작한다.(S1)

먼저, 전자제어유닛(16)으로 입력되는 요소 중 온도 요소에 관련하는 장치류, 즉, 냉각 수온 센서(22)와, 공기 온도 센서(24)와, 연료 온도 센서(26)가 정상적으로 작동하고 있는지를 점검한다.(S2)

상기에서 정상 작동으로 판단되는 온도 센서로부터 기준 온도 요소를 설정한다.(S3)

여기서 기준 온도 요소를 설정하는 방법으로는 먼저, 냉각 수온 센서(22)가 정상적으로 작동하는가를 판단한다(S21). 만약, 냉각 수온 센서(22)가 정상적으로 작동한다면 이로부터 입력되는 냉각수 온도를 기준 온도 요소로 설정하게 되며(S31), 비정상적으로 작동한다면, 공기 온도 센서(24)가 정상적으로 작동하는가를 판단한다(S22). 만약, 공기 수온 센서(24)가 정상적으로 작동한다면 이로부터 입력되는 공기 온도를 기준 온도 요소로 설정하게 되며(S32), 비정상적으로 작동한다면, 연료 온도 센서(26)가 정상적으로 작동하는가를 판단한다(S23). 만약, 연료 온도 센서(26)가 정상적으로 작동한다면 이로부터 입력되는 연료 온도를 기준 온도 요소로 설정하게 되며(S33), 비정상적으로 작동한다면, 기준 온도 요소는 없는 것으로 판단한다(S30).

상기와 같이 설정되는 기준 온도 요소에 따라 냉각수 히터(14)의 가동시간(Ts)을 설정한다.(S4)

여기서 냉각수 히터(14)의 가동시간(Ts)은 냉각수 온도에 기초를 둔 타임 맵(Time Map)에 따라 결정된다. 이 타임 맵은 온도 대 시간의 디멘젼으로 작성되는데, 예컨대 -20℃이하면 20분, -15℃이하면 15분, -10℃이하면 10분, -5℃에서 0℃사이에는 5분으로 작성된다. 이 때, 기준 온도 요소가 공기 온도 또는 연료 온도라면 상기 시간에 일정한 보상 시간을 추가하여 설정하게 된다. 그리고, 기준 온도 요소가 없을 경우에는 미리 지정된 상수값을 냉각수 히터의 가동시간으로 한다. 이 상수값은 차량의 운행 지역에 적합하게 설정되는데, 통상 운행 지역의 겨울철 평균 온도가 -5℃라면 상기 상수값도 5분 정도로 지정된다.

상기와 같이 냉각수 히터(14) 가동시간(Ts)이 설정되면 예연소실 내의 예열 플러그(미도시함)가 작동되고 있는지를 판단한다.(S5)

이는 냉각수 히터(14)의 작동시 배터리의 과다한 소모가 발생할 수 있으므로 예열 플러그가 작동되고 있는 동안에는 냉각수 히터(14)를 작동시키지 않도록 한 것이다.

상기에서 예열 플러그가 작동되고 있지 않다면, 차실내의 히터(미도시함)장치를 작동시키는 블로우 팬 스위치(32)가 온되었는지를 판단한다.(S6)

상기 블로우 팬 스위치(32)가 온이 되면 차실내로 온풍이 불게 되며, 이 때 에 본 발명에 의한 냉각수 예열 장치가 작동하도록 함으로써 히터가 빠른 시간내에 온풍을 차실내에 공급할 수 있도록 한다.

상기에서 블로우 팬 스위치(32)가 온이라고 판단되면, 배터리 전압 센서(30)로부터 배터리 전압이 일정 전압, 예컨대 11V이상인가를 판단한다.(S7)

이는 상기 예열 플러그가 작동 중인가를 판단하는 경우와 동일한 목적으로서, 배터리의 전압이 일정 전압 이상인 경우에만 냉각수 히터(14)가 작동되어 배터리가 방전되지 않도록 하기 위함이다.

상기에서 배터리 전압이 일정 전압 이상인 경우, 비로소 냉각수 통로(12)상에 설치된 냉각수 히터(14)를 작동시키게 되며, 냉각수 히터(14)는 소정시간 동안 냉각수를 가열하게 된다.(S8)

상기 냉각수 히터(14)의 작동은 상기 냉각수 히터 가동시간(Ts)으로 설정된 시간동안 작동되며, 이 때, 냉각수 히터의 작동시간(Ta)이 상기 가동시간(Ts)내인가를 계속하여 판단한다.(S9)

상기에서 냉각수 히터의 작동시간(Ta)이 가동시간(Ts) 이내라고 판단되면 상기 예열 플러그 작동 스위치(28)와, 블로우 팬 스위치(32)와, 배터리 전압의 상태를 계속하여 체크하여, 여기서 예열 플러그 작동 스위치(28)가 온(On)이거나, 블로우 팬 스위치(32)가 오프(Off)되었거나, 배터리 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 냉각수 히터의 작동을 정지시킨다.

또한, 냉각수 히터(14)의 작동시간(Ta)이 가동시간(Ts)을 초과하게 되어도 냉각수 히터(14)의 작동은 정지되며(S10), 본 발명에 의한 냉각수 예열은 종료된다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 의한 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법은 차량의 주행 조건에 맞추어 동절기의 냉각수 온도를 충분히 상승시켜 줌으로써, 디젤 엔진용 히터의 정상 작동시간을 단축시키고, 난방 성능이 제대로 발휘되도록 할 수 있다.

또한, 배터리와 예열 플러그의 작동 상태에 따라서 냉각수를 예열하여 주므로 냉각수 예열에 따른 배터리 류의 방전도 방지할 수 있다.

Claims

차량의 시동 스위치가 온되면 각종 온도 센서류의 작동 상태를 점검하는 제1단계와(S2);

상기 제1단계에서 정상 작동으로 판단되는 각종 온도 센서로부터 기준 온도 요소를 설정하는 제2단계(S3)와;

상기 제2단계에서 설정된 기준 온도 요소에 따라 냉각수 히터 가동시간(Ts)을 설정하는 제3단계(S4)와;

상기 제3단계 후에 예연소실 내의 공기를 미리 가열하는 예열 플러그가 온(on)되어 작동되고 있는지를 판단하는 제4단계(S5)와;

상기 제4단계에서 예열 플러그가 작동되고 있지 않다면, 차실내의 히터장치를 작동시키는 블로우 팬 스위치가 온(on)되었는지를 판단하는 제5단계(S6)와;

상기 제5단계에서 블로우 팬 스위치가 온(on)되어 있다면, 배터리 전압이 일정 전압 이상인가를 판단하는 제6단계(S7)와;

상기 제6단계에서 배터리 전압이 일정 전압 이상인 경우 냉각수 히터를 작동시켜 냉각수의 온도를 높이는 제7단계(S8)와;

상기 제7단계에서 냉각수 히터가 가동시간으로 설정된 시간동안만 작동되도록 냉각수 히터의 작동시간이 냉각수 히터 가동시간 내인가를 판단하는 제8단계(S9)와;

상기 제8단계에서 냉각수 히터의 작동시간이 설정된 가동시간을 초과하면 냉각수 히터의 작동을 정지하여 냉각수의 예열을 종료하는 제9단계(S10);를 포함하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제2단계에서 기준 온도 요소의 설정은

냉각 수온 센서가 정상 작동하는가를 판단하는 제11단계와(S21);

상기 제11단계에서 냉각 수온 센서가 정상 작동으로 판단되면 냉각수 온도를 기준 온도 요소로 설정하며(S31), 냉각 수온 센서가 비정상일 경우에는 공기 온도 센서가 정상 작동하는가를 판단하는 제12단계와(S22);

상기 제12단계에서 공기 온도 센서가 정상 작동으로 판단되면 공기 온도를 기준 온도 요소로 설정하며(S32), 공기 온도 센서가 비정상으로 판단되면 연료 온도 센서가 정상 작동하는가를 판단하는 제13단계와(S23);

상기 제13단계에서 연료 온도 센서가 정상 작동으로 판단되면 연료 온도를 기준 온도 요소로 설정하며(S33), 연료 온도 센서가 비정상으로 판단되면 기준 온도 요소는 없는 것으로 판단하는 제14단계(S30)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제8단계에서 비교한 냉각수 히터의 작동시간이 설정 시간보다 작은 경우에는 상기 제4단계부터 다시 진행하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 냉각수예열 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 4단계 내지 상기 6단계에서 예열 플러그가 온이거나, 블로우 팬 스위치가 오프이거나, 배터리 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 냉각수 히터의 작동을 정지하고 종료하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 냉각수 예열 방법.