KR20030046958A - 인터쿨러의 냉각구조 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

전자제어에 의해 항상 인터쿨러는 적정온도의 공기가 유도되면서 흡기를 최적의 온도로 제어되도록 하여 보다 안정되고 효울적인 터보기능을 수행할 목적으로;

인터쿨러(10)와; 상기 인터쿨러(10)의 일측에 구비된 흡입 공기 입구관(12) 및 냉각수 입구관(16)과; 상기 인터쿨러 타측에 구비된 흡입공기 출구관(14) 및 냉각수 출구관(18)과; 상기 냉각수 입구관(16) 소정의 위치에 구비된 제어 밸브(20)와; 상기 흡입 공기 출구관(14) 소정의 위치에 구비되어 인터쿨러(10)를 거쳐 배출되는 흡입 공기의 온도를 검출하는 흡기온 검출센서(110)와; 상기 흡기온 센서(110)에서 검출된 흡기온을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 제어되어 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단(200)과; 상기 엔진 제어 수단(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 구동되는 액츄에이터(300)로 구비되어 이루어져 있어서, 흡기온에 따라 인터쿨러에서의 열교환 작용이 선택적으로 이루이질 수 있도록 하여 흡기의 과정을 방지시키는 동시에 시동성을 향상시킬 수 가 있다.

Description

인터쿨러의 냉각구조 및 그 제어 방법{cooling structure of inter cooler and the cooling control method}

본 발명은 인터쿨러 냉각구조 및 그 제어 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 터보차져가 장착되는 차량에서 압축된 공기의 냉각을 위해 구비되어 흡기의 최적화를 실현할 수 있도록 하기 위한 인터쿨러 냉각구조 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 터보차져란 엔진 구동시 배기되는 배출력에 의해 흡입 공기를 압축시켜 실린더에서의 흡기 충진율을 높이므로서 출력이 더욱 증감될 수 있도록 하는 것인바 터보차져에 의한 흡입 공기의 압축시 공기가 가열되면서 과도하게 고온화 되는 것을 방지시키기 위해 장착하게 되는 것이 인터쿨러이다.

상기의 인터쿨러는 단순히 압축된 공기가 통과되면서 외부의 공기에 의해 열고환 작용이 이루어져 흡입 공기가 냉각도리 수 있도록 하는 것으로 이렇게 냉각된 흡입 공기는 연소실에서 연료와의 혼합성을 보다 향상되도록 한다.

이러한 작용은 압축될수록 공기의 밀도는 높아지게 되는 성질을 이용한 것으로 이같이 압축시킨 공기가 연소실로 공급되면 흡기 충진율은 더욱 증대된다.

그러나, 상기한 종래의 터보차져에서 인터쿨러는 엔진 룸 내에서 완전 노출된 상태이므로 주행시에는 엔진 열에 의해 가열된 엔진 룸 내의 공기에 의해 흡입 공기의 냉각이 제대로 이루어지지 못하게 될 뿐만 아니라 동절기에는 너무 차가운외기에 의해 흡입공기가 적정온도 이하에서 연소실로 공급되어 연료와의 혼합성과 연비를 약화시키게 되는 문제점을 내포하고 있다.

이에 따라 워밍 업 시간이 길어지면서 에미션 및 연비 측면에서 취약한 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자제어에 의해 항상 인터쿨러는 적정온도의 공기가 유도되면서 흡기를 최적의 온도로 제어되도록 하여 보다 안정되고 효울적인 터보기능이 수행될 수 있도록 하는 인터쿨러의 냉각구조 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

인터쿨러(10)와; 상기 인터쿨러(10)의 일측에 구비된 흡입 공기 입구관(12) 및 냉각수 입구관(16)과; 상기 인터쿨러 타측에 구비된 흡입공기 출구관(14) 및 냉각수 출구관(18)과; 상기 냉각수 입구관(16) 소정의 위치에 구비된 제어 밸브(20)와; 상기 흡입 공기 출구관(14) 소정의 위치에 구비되어 인터쿨러(10)를 거쳐 배출되는 흡입 공기의 온도를 검출하는 흡기온 검출센서(110)와; 상기 흡기온 센서(110)에서 검출된 흡기온을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 제어되어 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단(200)과; 상기 엔진 제어 수단(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 구동되는 액츄에이터(300)로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

차량에 전원이 인가되면 사용하는 모든 변수를 초기화하고, 엔진 워밍 업 완료여부를 판단에 따라 냉각수 공급제어를 수행하는 단계와;

상기 단계에서 워밍 업 이 이루어지지 않은 경우, 흡입 공기온도 조건에 따라 냉각수 공급제어를 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 인터쿨러 냉각구조 간략도 이고,

도 2는 본 발명에 따른 인터쿨러 냉각 제어 장치 구성 블록도 이고,

도 3은 본 발명에 적용되는 인터쿨러 냉각 제어 방법 동작 순서도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 인터쿨러 12 : 흡입공기 입구관 14 : 흡입공기 출구관

16 : 냉각수입구관 18 : 냉각수 출구관 20 : 제어 밸브

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 흡기온 검출부

120 : 냉각수온 검출부 130 : 스로틀 밸브 개도량 검출부

140 : 엔진 회전수 검출부 200 : 엔진 제어 장치

300 : 구동장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 인터쿨러 냉각구조 간략도로서, 인터쿨러(10)와; 상기 인터쿨러(10)의 일측에 구비되어 있어서, 상기 인터쿨러(10)로 흡입되는 공기를 공급하는 흡입 공기 입구관(12) 및 인터쿨러(10)로 공급되는 냉각수를 공급하는 냉각수 입구관(16)과; 상기 인터쿨러 타측에 구비되어 있어서, 인터쿨러(10)로부터 배출되는 공기를 엔진으로 공급되는 흡입공기 출구관(14) 및 인터쿨러(10)로부터 배출되는 냉각수를 엔진으로 공급하는 냉각수 출구관(18)과; 상기 냉각수 입구관(16) 소정의 위치에 구비된 제어 밸브(20)와; 상기 흡입 공기 출구관(14) 소정의 위치에 구비되어 인터쿨러(10)를 거쳐 배출되는 흡입 공기의 온도를 검출하는 흡기온 검출센서(110)와; 상기 흡기온 센서(110)에서 검출된 흡기온을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 제어되어 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단(200)과; 상기 엔진 제어 수단(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 구동되는 액츄에이터(300)로 구비되어 이루어져 있다.

도 2는 본 발명에 따른 인터쿨러 냉각 구조 제어 장치 구성 블록도로서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 신호를 입력받아 동작중인 엔진에서 제1 및 제2 조건을 만족하면 검출되는 흡 배기 차압에 따라 목표 배기 재순환 량을 결정하여 해당하는 배기 재순환 밸브 제어 신호를 출력한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 배기 재순환 밸브 제어신호에 동기되어 EGR 액츄에이터의 상태가 가변되어 EGR 밸브(72)의 동작상태를 가변시킨다.

상기 차량 동작상태 검출장치(100)는 인터쿨러(10)를 거쳐서 엔진으로 흡입되는 공기온도를 검출하는 흡기온 검출부(110)와; 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각수온의 변화를 검출하는 냉각수온 검출부(120)와; 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 연동하여 가변되는 스로틀 밸브 개도각을 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출부(130)와; 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부(140)로 구비되어 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 인터쿨러 냉각구조 제어 방법을 첨부한 도 3을 참조하여 설명한다.

차량에 전원이 인가되면, 엔진 제어 장치(200)는 사용하는 모든 변수를 초기화한다(S100).

차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 흡기온, 냉각수온, 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 등을 입력받기 위해 소정의 제어신호를 출력하면, 상기 차량 동작상태 장치(100)는 출력되는 제어신호에 동기되어 검출된 흡기온, 냉각수온, 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 등을 출력한다.

이에, 상기 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 흡기온, 냉각수온, 스로틀 밸브 개도 및 엔진 회전수 등을 입력받아, 냉각수온 및 엔진 회전수 등의 변화에 따른 엔진 워밍 업 완료여부를 판단한다(S110).

상기에서 워밍 업이 완료됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 제어 밸브(20)를 오픈 시키기 위한 액츄에이터 오픈 구동 제어신호를 출력한다(S130).

상기에서 엔진 워밍 업이 완료된 상태에서 인터쿨러(10)로 냉각수를 유입시킴으로써, 엔진의 과열을 방지할 수 있다.

하지만, 상기에서 엔진 워밍 업이 완료되지 않음이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 인터쿨러(10)를 거쳐 엔진으로 흡입되는 공기의 온도(T℃)를 검출하여 상기 검출된 흡기온(T℃)에 따라 냉각수의 흐름을 조절한다(S140).

즉, 상기에서 흡기온의 온도(T℃)가 제1 조건( T℃ > α)을 만족하면 , 엔진 제어 장치(200)는 인터쿨러 부하량이 높은 것으로 판단하여 액츄에이터 오픈 제어 구동신호를 출력하는 단계(S130)를 수행한다.

하지만, 상기에서 흡입 공기의 온도(T℃)가 제2 조건(T℃ > β)을 만족하면,엔진 제어 장치(200)는 소정의 제4 설정시간(sec)동안 액츄에이터 클로우즈 제어 구동신호를 출력한다(S150,S151).

상기에서 소정의 제4 설정시간 동안 액츄에이터 클로우즈 제어를 수행함에 있어서, 운전자의 급가속 의지가 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 액츄에이터 클로우즈 제어를 종료하고, 바로 액츄에이터를 오픈 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 단계(S130)를 수행한다(S152).

하지만, 상기에서 운전자의 급가속의지가 검출됨이 없이 상기 액츄에이터 클로우즈 제어 실행 단계인 소정의 제4 설정시간이 경과됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 액츄에이터를 오픈 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 단계(S130)를 수행한다(S153).

그리고, 상기 흡입 공기의 온도(T℃)가 제 3조건(T℃ > δ)을 만족하면, 엔진 제어 장치(200)는 소정의 제5 설정시간(sec)동안 액츄에이터 클로우즈 제어 구동신호를 출력한다(S160,S161).

상기에서 소정의 제5 설정시간 동안 액츄에이터 클로우즈 제어를 수행함에 있어서, 운전자의 급가속 의지가 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 액츄에이터 클로우즈 제어를 종료하고, 바로 액츄에이터를 오픈 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 단계(S130)를 수행한다(S162).

하지만, 상기에서 운전자의 급가속의지가 검출됨이 없이 상기 액츄에이터 클로우즈 제어 실행 단계인 소정의 제5 설정시간이 경과됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 액츄에이터를 오픈 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는단계(S130)를 수행한다(S163).

상기와 같이 흡기온에 따라 도 1에 도시되어 있는 제어 밸브(20)를 작동시킴으로써 냉각수의 유량을 제어할 수 있게된다. 즉, 냉각수의 유입을 제어함으로써 냉각부하량을 적정하게 설정할 수 있게 된다.

이러한 작용에 의해 흡기의 냉각작용을 잠시 중지시켜 보다 워밍 업이 조기에 이루어지도록 하므로써 워밍 업 당성을 위한 불필요한 연료의 소모를 방지할 수 있다.

또한, 동절기에는 외기의 온도가 대단히 낮게 형성되므로 외기에 의해 인터쿨러를 냉각시 압축된 흡기온도가 너무 낮아질 수 있게 되는 바 이 때 온도 센서에 의해 압축된 흡기온이 일정온도 이하로 체크되면 시동시와 마찬가지로 액츄에이터를 작동시켜 제어 밸브가 닫혀지도록 함으로써 외기에 의한 열교환 작용에 의해 안정된 냉각 작용이 수행 될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 전자제어에 의해 항상 인터쿨러는 적정온도의 공기가 유도되면서 흡기를 최적의 온도로 제어되도록 하여 보다 안정되고 효울적인 터보기능이 수행될 수 있도록 함으로써, 흡기온에 따라 인터쿨러에서의 열교환 작용이 선택적으로 이루이질 수 있도록 하여 흡기의 과정을 방지시키는 동시에 시동성을 향상시킬 수 가 있다.

Claims (5)

1. 인터쿨러(10)와; 상기 인터쿨러(10)의 일측에 구비된 흡입 공기 입구관(12) 및 냉각수 입구관(16)과; 상기 인터쿨러 타측에 구비된 흡입공기 출구관(14) 및 냉각수 출구관(18)과; 상기 냉각수 입구관(16) 소정의 위치에 구비된 제어 밸브(20)와; 상기 흡입 공기 출구관(14) 소정의 위치에 구비되어 인터쿨러(10)를 거쳐 배출되는 흡입 공기의 온도를 검출하는 흡기온 검출센서(110)와; 상기 흡기온 센서(110)에서 검출된 흡기온을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 제어되어 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단(200)과; 상기 엔진 제어 수단(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 구동되는 액츄에이터(300)로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터쿨러 냉각구조.
2. 차량에 전원이 인가되면 사용하는 모든 변수를 초기화하고, 엔진 워밍 업 완료여부를 판단에 따라 냉각수 공급제어를 수행하는 단계와;

   상기 단계에서 워밍 업 이 이루어지지 않은 경우, 흡입 공기온도 조건에 따라 냉각수 공급제어를 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터쿨러 냉각구조 제어 방법.
3. 제 2항에 있어서, 흡입 공기 온도 조건이 제 1조건을 만족하면 냉각수 공급을 위한 액츄에이터 오픈 제어를 수행하는 단계를 포함하는 인터쿨러 냉각구조 제어 방법.
4. 제 2항에 있어서, 흡입 공기 온도 조건이 제 2 조건을 만족하면 소정의 4 설정시간 동안 액츄에이터 클러우즈 제어를 수행하되, 상기 제4 설정간 내에 운전자의 급가속의지가 판단되면, 액츄에이터 오픈 제어를 수행하는 단계와;

   상기 단계에서 소정의 제 4설정 시간이 경과되면 액츄에이터 오픈 제어를 수행하는 단계를 포함하는 인터쿨러 냉각구조 제어 방법.
5. 제 2항에 있어서, 흡입 공기 온도 조건이 제 3 조건을 만족하면 소정의 5 설정시간 동안 액츄에이터 클러우즈 제어를 수행하되, 상기 제 5 설정간 내에 운전자의 급가속의지가 판단되면, 액츄에이터 오픈 제어를 수행하는 단계와;

   상기 단계에서 소정의 제 5 설정 시간이 경과되면 액츄에이터 오픈 제어를 수행하는 단계를 포함하는 인터쿨러 냉각구조 제어 방법.