KR20020007642A - Method for diagnosing malfunction of a thermostat of a cooling system for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각수를 순환시켜 엔진으로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위한 자동차용 엔진의 냉각 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 냉각수의 온도에 따라냉각수의 순환을 제어하는 서모스탯의 고장을 진단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling apparatus of an automotive engine for cooling heat generated from an engine by circulating a cooling water, and more particularly, to a method for diagnosing a failure of a thermostat controlling a circulation of cooling water according to the temperature of the cooling water. It is about.
차량용 엔진의 실린더에 형성된 연소실에서 발생되는 연소 가스의 온도는 대략 2,000℃ 이상이며, 이 열의 상당량은 실린더와 실린더 헤드, 피스톤 및 밸브 등으로 전달된다. 이와 같이, 엔진의 구성 부품으로 연소 가스의 열이 전달되는 것에 의해 엔진 구성 부품의 온도가 과도하게 상승되면, 부품의 열변형이 일어나거나 실린더벽의 윤활 불량에 따른 중대한 열적 장해가 발생된다. 또한, 연소 상태도 나빠지고, 노크 또는 조기 점화와 같은 이상 연소로 인해 엔진의 출력이 저하될 뿐만 아니라 피스톤의 용손과 같은 부품의 손상이 발생된다.The temperature of the combustion gas generated in the combustion chamber formed in the cylinder of the vehicle engine is approximately 2,000 ° C. or more, and a substantial amount of this heat is transferred to the cylinder, the cylinder head, the piston and the valve, and the like. As such, when the temperature of the engine component is excessively increased by the transfer of the heat of the combustion gas to the component of the engine, thermal deformation of the component occurs or serious thermal disturbance due to poor lubrication of the cylinder wall. In addition, the combustion condition worsens, and abnormal combustion, such as knocking or premature ignition, causes not only the output of the engine to be lowered, but also damage to parts such as a piston loss.
따라서, 차량에는 엔진의 작동시 연소 가스에 의해 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉각 장치가 필수적으로 구비되어 있다. 이러한 냉각 장치는 공기를 이용한 공냉식과 물을 이용한 수냉식으로 크게 구분되는 바, 4행정 내연기관을 채택한 차량은 거의 대부분 수냉식 엔진 냉각 장치를 사용하고 있다.Therefore, the vehicle is essentially provided with a cooling device for cooling the heat generated by the combustion gas during operation of the engine. These cooling devices are largely divided into air-cooled air and water-cooled water, and most vehicles employing a four-stroke internal combustion engine use water-cooled engine cooling devices.
이러한 수냉식 엔진 냉각 장치의 일 예가 도 1에 도시되어 있다.An example of such a water cooled engine cooling device is shown in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 수냉식 엔진 냉각 장치는 연소실이 형성된 엔진(미도시)을 둘러싸고 있는 워터 재킷(1), 워터 펌프(2), 라디에이터(3), 냉각팬(4), 서모스탯(5) 등을 포함하고 있다.As shown, the water-cooled engine cooling apparatus includes a water jacket (1), a water pump (2), a radiator (3), a cooling fan (4), a thermostat (5), and the like surrounding an engine (not shown) in which a combustion chamber is formed. It includes.
워터 펌프(2)가 작동되면, 냉각수는 워터 재킷(1)을 따라 순환되면서 엔진으로 전달된 연소 가스의 열을 흡수하여 엔진을 냉각시킨다. 엔진의 열을 흡수하여 온도가 상승된 냉각수는 제 1 냉각수관(6)을 통해 라디에이터(3)로 유입되고, 라디에이터(3)에서 외기와 열교환되어 냉각된다. 냉각된 냉각수는 워터 펌프(2)의 작동으로 제 2 냉각수관(7)을 통해 다시 워터 재킷(1)으로 압송되어 엔진을 냉각시킨다. 냉각팬(4)은 라디에이터(3)를 순환하는 냉각수의 열교환을 촉진시킨다.When the water pump 2 is operated, the coolant circulates along the water jacket 1 to absorb heat of the combustion gas delivered to the engine to cool the engine. Cooling water whose temperature is increased by absorbing heat of the engine is introduced into the radiator 3 through the first cooling water pipe 6, and is cooled by heat exchange with the outside air in the radiator 3. The cooled coolant is pumped back to the water jacket 1 through the second coolant pipe 7 by the operation of the water pump 2 to cool the engine. The cooling fan 4 promotes heat exchange of the cooling water circulating through the radiator 3.
제 2 냉각수관(7)의 중간 일측에는 서모스탯(5)이 설치되어 있다. 서모스탯(5)은 감온 실린더(51) 내부의 왁스 팰릿(52)이 온도에 따라 팽창 및 수축되는 것을 이용하여 제 2 냉각수관(7)을 개폐하며, 바이패스관(8)을 통해 제 1 냉각수관(6)의 일측과 연결되어 있다. 서모스탯(5)을 통해 워터 재킷(1)으로 유입되는 냉각수의 온도가 소정 온도(대략 83~87℃) 이하로 떨어지면 왁스 팰릿(52)이 수축되는 것에 의해 메인 밸브(53)가 닫혀 제 2 냉각수관(7)을 폐쇄한다.이에 따라 라디에이터(3)로부터 냉각수가 서모스탯(5)과 워터 펌프(2)를 거쳐 워터 재킷(1)으로 유입되는 것이 차단된다. 동시에 메인 밸브(53)와 연동되는 바이패스 밸브(54)는 바이패스관(8)과 소통되는 바이패스 포트(55)를 개방한다. 이때, 워터 펌프(2)는 계속해서 작동되고 있으므로 워터 재킷(1)으로부터 제 1 냉각수관(6)으로 유출되는 냉각수는 라디에이터(3)로 유입되지 않고 바이패스관(6)을 통해 서모스탯(5)으로 유입된 다음 워터 펌프(2)를 통해 워터 재킷(1)으로 다시 유입된다. 따라서, 워터 재킷(1)을 순환하는 냉각수의 온도는 점점 상승된다. 이에 따라 냉각 장치 전체의 냉각수 온도가 지나치게 낮아져 엔진의 열효율이 저하되는 것이 방지된다.The thermostat 5 is provided in the middle one side of the 2nd cooling water pipe 7. The thermostat 5 opens and closes the second cooling water pipe 7 by using the wax pallet 52 inside the temperature reduction cylinder 51 being expanded and contracted according to the temperature, and the first through the bypass pipe 8. It is connected to one side of the cooling water pipe (6). When the temperature of the coolant flowing into the water jacket 1 through the thermostat 5 drops below a predetermined temperature (approximately 83 to 87 ° C.), the main valve 53 is closed by the shrinking of the wax pallet 52 and the second valve is closed. The cooling water pipe 7 is closed. As a result, the cooling water from the radiator 3 is blocked from entering the water jacket 1 through the thermostat 5 and the water pump 2. At the same time, the bypass valve 54 interlocked with the main valve 53 opens the bypass port 55 in communication with the bypass pipe 8. At this time, since the water pump 2 is continuously operated, the coolant flowing out from the water jacket 1 to the first coolant pipe 6 does not flow into the radiator 3 but is connected to the thermostat 3 through the bypass pipe 6. 5) and then back to the water jacket (1) through the water pump (2). Therefore, the temperature of the cooling water circulating through the water jacket 1 gradually increases. Thereby, the cooling water temperature of the whole cooling device becomes low too much and it is prevented that the thermal efficiency of an engine falls.
워터 재킷(1)과 바이패스관(8) 및 서모스탯(5)을 계속해서 순환되는 냉각수의 온도가 소정 온도 이상으로 상승되면 감온 실린더(51) 내부의 왁스 팰릿(52)이 팽창되어 메인 밸브(53)는 개방되고 바이패스 밸브(54)는 폐쇄된다. 이에 따라, 라디에이터(3)로부터 냉각수가 유출되어 제 2 냉각수관(7), 서모스탯(5) 및 워터 펌프(2)를 통해 워터 재킷(1)으로 유입된다. 또한, 워터 재킷(1)으로부터 유출되는 냉각수는 제 1 냉각수관(6)을 거쳐 라디에이터(3)로 유입된다. 이에 따라 냉각수의 온도가 지나치게 상승되어 엔진이 과열되는 것이 방지된다.When the temperature of the cooling water continuously circulated through the water jacket 1, the bypass pipe 8 and the thermostat 5 rises above a predetermined temperature, the wax pallet 52 inside the temperature reduction cylinder 51 expands and the main valve 53 is opened and bypass valve 54 is closed. Accordingly, the coolant flows out from the radiator 3 and flows into the water jacket 1 through the second coolant pipe 7, the thermostat 5, and the water pump 2. In addition, the cooling water flowing out of the water jacket 1 flows into the radiator 3 via the first cooling water pipe 6. As a result, the temperature of the coolant is excessively raised to prevent the engine from overheating.
그런데, 이러한 자동차용 엔진 냉각 장치에 있어서 서모스탯이 고장날 경우 다음과 같은 문제점이 발생될 수 있다.However, in the case of a thermostat failure in such an engine cooling device for automobiles, the following problems may occur.
즉, 서모스탯이 고장나 개방 온도 이상이 되어도 닫힌 상태를 유지할 경우, 엔진으로부터 발생되는 열에 의해 데워진 워터 재킷 내부의 냉각수가 냉각되지 않아 엔진이 과열된다. 이에 따라 엔진의 실린더가 변형되거나 실린더의 유막이 파괴되어 윤활이 불량해지는 문제점이 있다. 또한, 과열된 냉각수가 수증기로 변화되어 라디에이터 내부의 압력이 상승되며, 이로 인하여 주행중 라디에이터 캡으로부터 수증기가 급격하게 토출될 수 있다. 이 경우 운전자가 놀라게 되어 안전 사고가 유발될 수 있다.In other words, if the thermostat remains closed even if the thermostat fails or exceeds the open temperature, the coolant inside the water jacket warmed by the heat generated from the engine is not cooled and the engine is overheated. Accordingly, there is a problem in that the cylinder of the engine is deformed or the oil film of the cylinder is broken and lubrication is poor. In addition, the superheated cooling water is changed to water vapor to increase the pressure inside the radiator, which can cause a sudden discharge of water vapor from the radiator cap during driving. In this case, the driver may be surprised and a safety accident may be caused.
본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 서모스탯의 고장을 진단하여 운전자에게 경고함으로써 상술한 문제점들을 예방할 수 있는 자동차용 엔진 냉각 장치의 서모스탯 고장 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a method for diagnosing a thermostat failure of an engine cooling device for an automobile which can prevent the above-mentioned problems by diagnosing a failure of the thermostat and warning a driver. .
도 1은 종래의 엔진 냉각 장치를 도시한 개략도.1 is a schematic view showing a conventional engine cooling device.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 자동차용 엔진의 냉각 장치의 개략도.2 is a schematic representation of a cooling device of an engine for an automobile for implementing the method according to the invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 고장진단 방법을 도시한 흐름도.Figure 3 is a flow diagram illustrating a thermostat failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 ; 워터 재킷 3 ; 라디에이터One ; Water jacket 3; radiator
5 ; 서모스탯 53 ; 메인 밸브5; Thermostat 53; Main valve
54 ; 바이패스 밸브 7 ; 제 2 냉각수관54; Bypass valve 7; 2nd cooling water pipe
91 ; 서모스탯 바이패스관 92 ; 서모스탯 바이패스 밸브91; Thermostat bypass tube 92; Thermostat bypass valve
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동차용 엔진 냉각 장치의 서모스탯 고장 진단 방법은 서모스탯 내부의 냉각수온을 검출하여 냉각수온이 고장진단 온도 이상이면 소정 시간 동안의 냉각수온 변화율을 계산하는 단계; 냉각수온변화율이 소정치 이상이고 냉각수온이 고장판단온도 이상이면 서모스탯이 고장인 것으로 판단하여, 엔진이 과열되는 것을 방지하도록 서모스탯의 입구와 출구를 연결하는 서모스탯 바이패스관을 개방함과 동시에 1 단계 경보를 발생시키는 단계; 및 서모스탯 고장 경보 장치의 작동 후 소정 시간이 경과된 다음, 서모스탯 내부의 냉각수온을 검출하여 고장판단온도와 비교하고, 검출된 냉각수온이 고장판단온도 이상이면, 2 단계 경보를 발생시키는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the thermostat failure diagnosis method of the automotive engine cooling apparatus according to the present invention detects the coolant temperature inside the thermostat and calculates the rate of change of the coolant temperature for a predetermined time when the coolant temperature is higher than the fault diagnosis temperature. Doing; If the cooling water temperature change rate is higher than the predetermined value and the cooling water temperature is higher than the fault determination temperature, it is determined that the thermostat is broken, and the thermostat bypass pipe connecting the inlet and the outlet of the thermostat is opened to prevent the engine from overheating. Simultaneously generating a first stage alarm; And after a predetermined time has elapsed since the operation of the thermostat fault alarm device detects the coolant temperature inside the thermostat and compares it with the fault determination temperature, and if the detected coolant temperature is higher than the fault determination temperature, generating a two-stage alarm. It includes.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 고장 진단 방법을 실시하기 위한 자동차용 엔진 냉각 장치를 도시한 구성도이다. 도 2에 도시된 냉각 장치는 도 1에 도시된 냉각 장치의 구성에 서모스탯 바이패스관(91)과 서모스탯 바이패스 밸브(92)와 냉각수온 검출 센서(미도시)를 더 포함하는 구성으로 이루어져 있다. 따라서, 냉각 장치의 전체적인 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Figure 2 is a block diagram showing an engine cooling apparatus for an automobile for performing a thermostat failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention. The cooling device shown in FIG. 2 further includes a thermostat bypass pipe 91, a thermostat bypass valve 92, and a coolant temperature detection sensor (not shown) in the configuration of the cooling device shown in FIG. 1. consist of. Therefore, detailed description of the overall configuration of the cooling device is omitted.
서모스탯 바이패스관(91)은 제 2 냉각수관(7)을 통해 순환되는 냉각수를 서모스탯(5)을 통하지 않고 바이패스시키도록 서모스탯(5)의 입구로부터 출구까지 연결되어 있고, 서모스탯 바이패스 밸브(92)는 서모스탯 바이패스관(91)의 일측에 설치되어 서모스탯 바이패스관(91)을 개폐하기 위한 것이다. 바람직하게는 서모스탯 바이패스 밸브(91)는 그 개도를 조절할 수 있는 솔레노이드 밸브이다. 냉각수온 검출센서는 서모스탯(5) 내부에 설치되어 있으며 서모스탯(5)을 통과하는 냉각수의수온을 검출하여 자동차의 전자제어유닛으로 입력한다.The thermostat bypass pipe 91 is connected from the inlet to the outlet of the thermostat 5 so as to bypass the cooling water circulated through the second cooling water pipe 7 without passing through the thermostat 5. The bypass valve 92 is provided on one side of the thermostat bypass pipe 91 to open and close the thermostat bypass pipe 91. Preferably, the thermostat bypass valve 91 is a solenoid valve that can adjust its opening degree. Cooling water temperature detection sensor is installed inside the thermostat (5) detects the water temperature of the cooling water passing through the thermostat (5) and inputs to the electronic control unit of the vehicle.
이러한 구성으로 이루어진 자동차용 엔진 냉각 장치에 있어서 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 고장 진단 방법은 다음과 같다.Thermostat failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention in the engine cooling apparatus for automobiles having such a configuration is as follows.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 고장 진단 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a thermostat failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
우선 냉각수온(T)울 검출한다(S1). 그리고 나서, 검출된 냉각수온(T)이 고장진단온도(T1) 이상인지 판단한다(S2). 고장진단온도(T1)는 서모스탯(5)이 닫힌 상태로 고장난 것을 진단하기 위해 설정된 임의의 진단 조건이다.First, the cooling water temperature T is detected (S1). Then, it is determined whether the detected cooling water temperature T is equal to or higher than the failure diagnosis temperature T 1 (S2). The failure diagnosis temperature T 1 is an arbitrary diagnosis condition set to diagnose that the thermostat 5 has failed in a closed state.
S2단계의 조건이 만족되면, 즉 냉각수온(T)이 고장진단온도(T1) 이상이면, 소정 시간 동안의 냉각수온 변화율(ΔT)을 계산한다(S3). 계산된 냉각수온 변화율(ΔT)을 소정의 기준치(R2)와 비교하고(S4), 냉각수온(T)을 고장판단온도(T2)와 비교한다(S5). 고장판단온도(T2)는 엔진이 과열되지 않는 냉각수의 최고 온도로 설정된다.After the step S2 condition is satisfied, that is, if the calculated cooling water temperature (T) the fault diagnosis temperature (T 1) above, the rate of change of cooling water temperature for a predetermined time (Δ T) (S3). Is compared with the calculated cooling water temperature change rate (Δ T) by comparison with a predetermined reference value (R 2) and (S4), the cooling water temperature (T) determines failure temperature (T 2) (S5). The fault determination temperature T 2 is set to the maximum temperature of the coolant in which the engine does not overheat.
만약 냉각수온 변화율(ΔT)이 기준치(R2) 이상이고 냉각수온(T)이 고장판단온도(T2) 이상이면, 즉 S4단계와 S5 단계가 둘 다 만족되면 서모스탯(5)이 고장인 것으로 판단한다. S4단계와 S5단계의 실행 순서는 바뀌어도 관계없다.If the cooling water temperature change rate ( Δ T) is higher than the reference value (R 2 ) and the cooling water temperature (T) is higher than the fault determination temperature (T 2 ), that is, if both the S4 and S5 stages are satisfied, the thermostat (5) fails. Judging by The order of execution of steps S4 and S5 may be reversed.
서모스탯(5)이 고장인 것으로 판단되면, 서모스탯 바이패스 밸브(92)를 완전히 개방한다(S6). 이에 따라 라디에이터(3)의 냉각수가 서모스탯 바이패스관(91)을통해 워터 재킷(1)으로 유입되고, 워터 재킷(1)의 냉각수온이 낮아져 엔진의 과열이 방지된다.If it is determined that the thermostat 5 is broken, the thermostat bypass valve 92 is completely opened (S6). Accordingly, the coolant of the radiator 3 flows into the water jacket 1 through the thermostat bypass pipe 91, and the coolant temperature of the water jacket 1 is lowered to prevent overheating of the engine.
그리고 나서, 운전자가 서모스탯(5)이 고장난 것을 알 수 있도록 경보 장치(미도시)를 통해 1 단계 경보를 발생시킨다(S7). 경보 장치로서는 경고등 또는 경음기가 사용될 수 있다.Then, the driver generates a one-step alarm through an alarm device (not shown) so that the driver can know that the thermostat 5 has failed (S7). As an alarm device, a warning light or a horn may be used.
다음으로, 소정 시간이 경과된 다음 다시 냉각수온(T)을 검출한다(S8). 그리고 나서, 검출된 냉각수온(T)과 고장판단온도(T2)를 비교한다(S9). 만약 냉각수온(T)이 고장판단온도(T2)보다 높으면, 즉 서모스탯 바이패스 밸브(92)가 완전히 개방되어 라디에이터(3)의 냉각수가 서모스탯 바이패스관(91)을 통해 워터 재킷(1)으로 유입됨에도 불구하고 냉각수의 온도가 고장판단온도보다 높으면, 냉각수가 누수되는 등의 이유로 냉각수가 부족한 상태이다. 이 경우, 엔진이 계속적인 과열에 의한 사고의 위험이 크게 높아지기 때문에 자동차의 운행을 중지하는 것이 바람직하다. 따라서, 운전자가 자동차의 운행을 즉시 중단하도록 1 단계 경보보다 강력한 2 단계 경보를 발생시킨다(S10).Next, after a predetermined time has elapsed, the cooling water temperature T is detected again (S8). Then, the detected cooling water temperature T is compared with the fault determination temperature T 2 (S9). If the cooling water temperature (T) is higher than the failure determination temperature (T 2 ), that is, the thermostat bypass valve 92 is fully opened, so that the cooling water of the radiator 3 passes through the thermostat bypass pipe 91. If the temperature of the coolant is higher than the fault determination temperature despite the flow into 1), the coolant is insufficient due to leakage of the coolant. In this case, it is preferable to stop the driving of the vehicle because the risk of an accident due to the engine overheating is greatly increased. Therefore, the driver generates a stronger two-stage alarm than the one-stage alarm so that the driver immediately stops driving (S10).
상기된 바와 같은 본 발명에 따른 서모스탯 고장 진단 방법은 매우 간단한 과정으로 서모스탯의 고장을 적시에 진단할 수 있을 뿐만 아니라, 서모스탯의 고장시 서모스탯 바이패스 밸브를 개방하여 라디에이터의 냉각수를 서모스탯 바이패스관을 통해 워터 재킷으로 유입시키는 것에 의해 엔진의 과열을 방지할 수 있다는장점이 있다. 또한, 서모스탯의 고장시 냉각수의 온도에 따라 두 단계로 운전자에게 경고하므로 안전 운행을 도모할 수 있다는 장점도 있다.Thermostat failure diagnosis method according to the present invention as described above can not only timely diagnose the failure of the thermostat in a very simple process, but also open the thermostat bypass valve in case of failure of the thermostat It is advantageous to prevent the engine from overheating by flowing it into the water jacket through the stat bypass pipe. In addition, when the thermostat breaks down, the driver is warned in two stages depending on the temperature of the coolant.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can vary as many without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. Modifications may be made.
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