KR20100007222A - 차량 냉각장치 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 냉각장치 제어방법에 관한 것으로써, 특히, 차량의 운전상태를 감지하는 감지단계와, 차량의 운전상태에 따라 냉각장치 동작 온도를 설정하는 설정단계와, 냉각수의 온도가 상기 냉각장치 동작 온도 이상인지 판단하는 판단단계를 포함하여, 차속에 따른 냉각량과 현재 엔진의 운전조건에 따른 발열량을 고려하여, 냉각장치를 효율적으로 제어할 수 있으며, 엔진의 과열도 효과적으로 억제할 수 있는 차량 냉각장치 제어방법에 관한 것이다.

냉각장치, 제어

Description

차량 냉각장치 제어방법{Control method of cooling apparatus for vehicle}

본 발명은 차량 냉각장치 제어방법에 관한 것으로써, 특히, 차량의 운전상태를 감지하는 감지단계와, 차량의 운전상태에 따라 냉각장치 동작 온도를 설정하는 설정단계와, 냉각수의 온도가 상기 냉각장치 동작 온도 이상인지 판단하는 판단단계를 포함하는 차량 냉각장치 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 연료의 연소에 따른 압력과 열에 의해서 고온 고압의 상태가 된다. 이와 같이 고온 고압의 엔진을 냉각하기 위해서 도 4와 같이 엔진(1)의 실린더 블럭 및 실린더 헤드에는 냉각수통로(2)가 형성되고, 상기 냉각수통로(2)를 순환하는 냉각수의 열을 식혀주기 위한 라디에이터(3)가 엔진(1)의 전방에 형성된다. 또한, 상기 라디에이터(3)의 일측에는 냉각팬(4)이 형성되어 상기 라디에이터(3)를 통과하는 냉각수가 냉각되도록 라디에이터에 강제송풍을 하게 된다.

상기와 같이 라디에이터(3)의 냉각효과를 충분히 얻기 위해 강제송풍을 하는 냉각팬(4)은 엔진(1)의 구동력을 전달받아 회전되는 것으로, 통상 엔진(1)의 워터펌프(5)와 일체로 회전된다. 냉각팬(4)의 송풍량은 날개의 수나 비틀림 각도, 팬의 지름, 회전속도 등에 따라 다르나, 일정한 송풍량을 유지하기 위해서는 회전속도를 높이는 것보다는 팬의 지름을 크게 하는 것이 동력의 손실이 적다.

이와 같은 냉각팬(4)은 크랭크 축의 풀리와 벨트(6)로써 연결되어 라디에이터(3)를 통과하는 공기의 온도에 따라 회전량이 변경되는 비스코스(Viscous) 냉각팬과, 배터리의 전기를 이용하여 전동기로 냉각팬을 구동시키는 전동팬 등이있는데, 차량의 길이방향으로 엔진이 장착되는 종치엔진에는 비스코스 냉각팬이 적용되고 있다.

상기한 비스코스 냉각팬은 도 3와 같이 온도 감응형의 자동 팬 클러치(10)가 적용된 것으로, 바이메탈(14)이 엔진 냉각수온과 비례한 라디에이터 통과공기 온도에 감응하여 밸브(15)가 개폐되고 주입액체인 실리콘 오일의 작동을 증감시켜 팬의 회전을 자동적으로 제어하면서 실리콘 오일의 이동을 케이스(11), 로터(12)에 있는 래비린드(Labyrinth)홈과 로터(12) 내에 있는 실리콘 오일을 작동실(16)과 저장실 (17)과의 연결을 위해 사절판(18)에 설치한 오일 홀과 커버(13) 내에 설치된 댐 (19) 등에 의해 펌프 작용에 의하여 작동되는 기구로 되어 있다.

이하, 바이메탈(14)이 감응하여 밸브(15)가 개폐되어 작동하는 원리를 설명하면 다음과 같다.

실차주행에 있어서 라디에이터 통과공기의 온도가 설정치보다 낮을 때는 바이메탈(14)이 만곡상태에서 그 공기 온도를 검출하여 작동하고, 사절판(18)에 밸브 (15)가 설치되어 실리콘 오일이 오일 홀(20)을 통과하여 저장실(17)에서 작동 실(16)로 유입하려는 것을 저지한다. 케이스(11)와 로터(12) 및 커버(13)의 회전에 따라 작동실(16) 내의 실리콘 오일은 거의 없게 되면서 오프 (OFF) 상태가 되고, 로터(12)로부터 케이스(11), 커버(13)에 전달되는 토오크가 오프 상태에는 사절판(18)과 밸브(15)는 오일통로를 막고 있는 상태에서 작동실(16) 내의 실리콘 오일은 커버(13)에 설치된 댐(19)의 오일 통로(21)를 경유하여 실린콘 오일량은 75~88%가 저장실로 이동하게 된다.

그리고 라디에이터를 통과하는 공기 온도가 상승되면 바이메탈(14)이 감응하여 밸브(15)가 열리면 저장실(17)로부터 실리콘 오일이 작동실로 서서히 이동하게 되고 작동실(16) 내에 실리콘 오일량이 서서히 증가하여 온(ON) 상태로 변환하기 위해 로터(12)로부터 케이스(11)와 커버(13)에 전달되는 토오크는 실리콘 오일의 점성에 의해 증가되며 팬회전이 올라가게 된다.

그 후 라디에이터 통과공기의 온도가 변화하여 온도가 더 많이 상승되면 밸브는 완전개방의 상태가 되고 이때 실리콘 오일이 저장실에서 작동실로 이동되어 미로 (Labyrinth)구조의 공간 전체에 유막이 형성되면서 구동축의 동력전달은 최대한 피동축에 전달되어 팬회전이 최고 회전치에 도달하게 된다.

상기한 종래의 비스코스 냉각팬은 엔진의 회전수에 일정하게 비례하여 작동되는 것으로 고회전시에서는 실리콘 오일의 점성을 이용하여 과회전되지 못하도록 제어가 가능하지만, 엔진의 저속회전시에는 어떠한 대책이 없는 문제점이 있다.

또한, 엔진 냉각수 온도나 오일 온도를 직접적으로 계측하여 냉각팬이 제어되는 방식이 아니므로 최적의 엔진 온도를 유지할 수 없다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 차속에 따른 냉각량과 현재 엔진의 운전조건에 따른 발열량을 고려하여, 냉각장치를 효율적으로 제어할 수 있으며, 엔진의 과열도 효과적으로 억제할 수 있는 차량 냉각장치 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 냉각장치 제어방법은, 차량의 운전상태를 감지하는 감지단계와, 차량의 운전상태에 따라 냉각장치 동작 온도를 설정하는 설정단계와, 냉각수의 온도가 상기 냉각장치 동작 온도 이상인지 판단하는 판단단계를 포함한다.

이 구성에 의하면, 차속에 따른 냉각량과 현재 엔진의 운전조건에 따른 발열량을 고려하여, 냉각장치를 효율적으로 제어할 수 있으며, 엔진의 과열도 효과적으로 억제할 수 있는 이점이 있다.

상기 감지단계에서, 차량의 운전상태에는 차속이 포함되거나, 상기 감지단계에서, 차량의 운전상태에는 엔진부하가 포함될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 차량 냉각장치 제어방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

차량의 운전상태를 감지하는 감지단계와, 차량의 운전상태에 따라 냉각장치 동작 온도를 설정하는 설정단계와, 냉각수의 온도가 상기 냉각장치 동작 온도 이상인지 판단하는 판단단계를 포함하여, 냉각장치를 효율적으로 제어하여, 냉각팬의 소모 동력을 최소화하고, 엔진의 온도를 최적화하여 엔진 마찰에 의한 동력 소모를 줄일 수 있다.

상기 감지단계에서, 차량의 운전상태에는 차속이 포함되거나, 상기 감지단계에서, 차량의 운전상태에는 엔진부하가 포함되어, 고속 주행시에는 차량 냉각량이 크므로 냉각수의 온도 상승이 느리므로 냉각팬 동작 온도를 더 높이고, 언덕 주행 등 저속 고부하 운전시에는 냉각팬 동작 온도를 낮추어, 엔진의 과열을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어부 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 냉각장치 제어방법 플로우차트이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 차량 냉각장치 제어방법은, 차량의 운전상태를 감지하는 감지단계(S1)와, 차량의 운전상태에 따라 냉각장치 동작 온도를 설정하는 설정단계(S2)와, 냉각수의 온도가 상기 냉각장치 동작 온도 이상인지 판단하는 판단단계(S3)를 포함한다.

차량의 운전상태를 감지부(100)를 통해 감지한다.(S1) 감지부(100)는 각종 상태를 감지하는 센서가 될 수 있으며, 감지부(100)는 냉각수온도, 엔진오일온도, 엔진속도, 차량속도, 가속패달위치를 감지하도록 할 수 있다. 상기 가속패달(액셀) 위치를 통해서는 엔진에 가해지는 엔진부하를 알 수 있다. 상기 가속패달 위치는 가속패달이 눌린 정도를 측정하여 감지할 수 있다.

이어서, ECU와 같은 통합제어장치(200)가 감지부(100)로부터 신호를 입력받아, 감지부(100)에서 감지된 차량의 운전상태에 따라 냉각장치를 제어한다.

통합제어장치(200)는 차량의 운전상태에 따라 냉각장치 동작 온도를 설정하는 설정단계(S2)를 거치고, 냉각수의 온도가 상기 냉각장치 동작 온도 이상인지 판단하는 판단단계(S3)를 거친다.

상기 설정단계(S2)는 차량의 속도 또는 엔진부하에 따라서 냉각장치를 동작시키는 온도를 가변시킨다. 예를 들어, 고속 주행시에는 외부공기가 많이 유입되어 자연적으로 냉각이 되어 차량 냉각량이 크다. 따라서, 냉각수의 온도가 천천히 상승하게 되므로 냉각장치의 냉각팬 동작 온도를 더 높이고, 언덕을 주행할 때와 같이 저속 고부하 운전시에는 냉각팬의 동작 온도를 낮추어 설정한다.

이어서, 설정된 냉각장치의 동작온도보다 감지단계(S1)에서 감지된 냉각수의 온도가 높은지 여부를 판단한다.(S3)

냉각수의 온도가 냉각장치의 동작 온도보다 높으면 냉각장치의 냉각팬을 작동시키고, 냉각수의 온도가 냉각장치의 동작 온도보다 낮으면 새롭게 센서신호를 취득하여 냉각장치의 동작온도를 새롭게 설정한다.(S4)

나아가, 본 발명의 냉각장치의 냉각팬은 속도제어가 가능한 클러치(예를 들어 magnetic 클러치 등)를 통해 엔진과 연결된다. 이로인해, 통합제어장치(200)는 감지단계(S1)에서 감지된 물리량을 통해 최적의 냉각팬의 속도를 계산하여, 냉각장치 작동단계(S4)에서 계산된 속도에 따라 냉각팬이 작동되도록 할 수 있다.

이와 같이 본원발명의 통합제어장치(200)는 냉각장치를 효율적으로 제어하여, 냉각팬의 소모 동력을 최소화하고, 엔진이 과냉되거나 과열되는 것을 방지하여 엔진의 온도를 최적화하여 엔진 마찰에 의한 동력 소모를 줄일 수 있다. 따라서, 엔진의 효율이 향상되어 연비가 향상된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 차량 냉각장치 제어방법은, 특히, 버스, 트럭, 등 디젤엔진 상용차량에 적합하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어부 블럭도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 냉각장치 제어방법 플로우차트.

도 3는 종래의 자동차 냉각팬 단면도.

도 4는 도 3의 유체흐름도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 감지부 200 : 통합제어장치

Claims (3)

1. 차량의 운전상태를 감지하는 감지단계;

   차량의 운전상태에 따라 냉각장치 동작 온도를 설정하는 설정단계;

   냉각수의 온도가 상기 냉각장치 동작 온도 이상인지 판단하는 판단단계를 포함하는 차량 냉각장치 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 감지단계에서, 차량의 운전상태에는 차속이 포함되는 차량 냉각장치 제어방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 감지단계에서, 차량의 운전상태에는 엔진부하가 포함되는 차량 냉각장치 제어방법.

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