KR20120060508A - 전자식 서모스탯의 제어방법 및 그 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도에 따라 전자식 서모스탯의 개폐특성을 가변하여 제어할 수 있도록 함으로써, 엔진의 냉각손실 및 마찰손실을 저감하고 라디에이터의 냉각팬 작동시간 및 작동 빈도의 감소 등에 따른 연비의 향상이 가능하고, 차량 실내의 난방성능을 향상시킬 수 있도록 한 전자식 서모스탯의 제어방법을 제공한다.

Description

전자식 서모스탯의 제어방법 및 그 제어장치{Control Method for Electric Thermostat and Control Apparatus thereof}

본 발명은 전자식 서모스탯의 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 온도를 적절하게 제어하여 엔진의 열적 안정성을 확보하면서도 연비의 향상을 도모할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

전자식 서모스탯은 종래 일정한 온도에 따라 단순한 개폐 기능만을 가진 기계식 서모스탯의 단점을 보완한 것으로서, 엔진의 상태에 따라 보다 정밀하게 엔진의 온도를 제어할 수 있도록 한 것이다.

즉, 엔진이 열적으로 저부하인 상태에서는 엔진의 냉각수 온도를 상대적으로 높게 제어하여 연비의 향상을 도모하고, 등판 조건이나 급가속 조건 등과 같은 열적 고부하인 상태에서는 엔진의 냉각수 온도를 상대적으로 낮게 제어하여 엔진의 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 종래 전자식 서모스탯의 일 실시예를 도시한 것으로서, 냉각수가 유동할 수 있도록 된 통로(500)상에 종래의 기계식 서모스탯과 유사하게 상기 통로(500)를 개폐할 수 있도록 하는 밸브기구(502)가 배치되고, 상기 밸브기구(502)에는 커넥터(504)를 통해 제공된 전기에 의해 발열하여 상기 밸브기구(502)의 개폐특성을 가변시키도록 하는 히터(506)가 구비되어 있다.

상기한 바와 같은 전자식 서모스탯을 제어하는 종래의 방법 중 하나는 외기온, 부하, 차속 및 냉각수온의 4가지 변수에 대하여 미리 실험을 통하여, 서모스탯의 개방 온도를 몇 도로 할 것인지를 컨트롤러 내부에 맵핑하여 두고, 그에 따라 제어를 수행하도록 하는 것이다.

즉, 도 2와 같은 맵을 미리 컨트롤러 내에 저장하여 두고, 동일한 냉각수온에 대해서도, 차량의 부하 등에 따라 히터(506)에 공급할 전압을 달리함으로서, 서모스탯의 개폐특성을 가변시킬 수 있도록 한 것이다.

그런데, 상기한 바와 같은 제어방법은 실제 차량의 주행상황이 정확히 반영된 맵을 구축하는 것이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 모든 상황에 정확하고 적절하게 대응할 수 있는 맵의 구축에는 한계가 있다는 단점이 있다.

또한, 궁극적으로 서모스탯은 엔진의 최대 열부하 지역에서의 금속면 온도를 일정 수준, 예컨대 200℃ 이상으로는 상승시키지 않도록 제어하여 엔진의 내구성과 안정성을 확보하도록 하는 것이 주된 목적인데, 상기한 바와 같이 다수의 변수에 따른 맵을 이용하는 간접적인 제어방법으로는 정확한 제어가 곤란하므로, 충분한 여유를 감안하여 제어가 이루어지도록 맵이 구성되며, 그에 따라 연비의 향상에 한계가 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도에 따라 전자식 서모스탯의 개폐특성을 가변하여 제어할 수 있도록 함으로써, 엔진의 냉각손실 및 마찰손실을 저감하고 라디에이터의 냉각팬 작동시간 및 작동 빈도의 감소 등에 따른 연비의 향상이 가능하고, 차량 실내의 난방성능을 향상시킬 수 있도록 한 전자식 서모스탯의 제어방법 및 그 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자식 서모스탯의 제어방법은

엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도를 입력 받는 입력단계와;

상기 금속면 온도가 차례로 설정된 다수의 온도범위에 속하는지를 판단하는 온도판단단계와;

상기 온도판단단계의 수행결과, 상기 입력 받은 금속면 온도가 속하는 온도범위에 따라 전자식 서모스탯을 제어하는 전기를 달리 제공하는 서모스탯구동단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 제어장치는

엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도를 입력 받는 온도입력부와;

상기 온도입력부를 통해 입력된 상기 금속면 온도가 차례로 설정된 다수의 온도범위 중 어디에 속하는지를 판단하는 온도판단부와;

상기 온도판단부에서 판단된 온도범위에 따라, 전자식 서모스탯을 제어하는 전기를 다르게 제공하는 서모스탯구동부;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도에 따라 전자식 서모스탯의 개폐특성을 가변하여 제어할 수 있도록 함으로써, 엔진의 냉각손실 및 마찰손실을 저감하고 라디에이터의 냉각팬 작동시간 및 작동 빈도의 감소 등에 따른 연비의 향상이 가능하고, 차량 실내의 난방성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 전자식 서모스탯의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 의한 전자식 서모스탯의 제어를 위한 맵을 표현한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 제어장치를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도 Te를 입력 받는 입력단계(S101)와; 상기 금속면 온도가 차례로 설정된 다수의 온도범위에 속하는지를 판단하는 온도판단단계(S102)와; 상기 온도판단단계(S102)의 수행결과, 상기 입력 받은 금속면 온도가 속하는 온도범위에 따라 전자식 서모스탯을 제어하는 전기를 달리 제공하는 서모스탯구동단계(S103)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 간접적인 데이터를 사용하는 것이 아니라, 직접 그 제어 목표가 되는 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도 자체를 입력 받아서, 그에 따라 서모스탯의 제어가 이루어지도록 함으로써, 보다 정확한 제어로 열손실을 최대한 방지하도록 함으로써, 차량의 연비를 보다 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기 엔진의 최대 열부하 지역이란, 엔진 연소실에 인접한 실린더 라이너 등이 될 수 있는 바, 예컨대 실린더 라이너의 온도를 직접 측정하여 입력 받는 것이다.

통상, 상용 디젤 엔진의 실린더 라이너 온도는 엔진이 운전되는 모든 운전구간에서 180~200℃ 수준으로 제어하는 것을 목표로 하는 바, 본 실시예에서는 이와 같은 목표에 맞춰 상기 다수의 온도범위를 설정하도록 하였다.

즉, 도 3을 참조하면, 상기 온도범위는 180℃ 이하, 180℃ 초과 190℃ 이하, 180℃ 초과 200℃ 이하, 200℃ 초과의 4범위로 나뉘어지도록 설정되었다.

한편, 상기 전자식 서모스탯은 히터가 구비되어, 상기 히터에 제공되는 전압에 의해 그 개폐특성이 변화하며, 상기 서모스탯구동단계(S103)에서는 상기 히터로 제공되는 전압을 상기 입력 받은 금속면 온도가 속하는 온도범위에 따라 달리하여 공급하도록 한다.

본 실시예에서, 상기 입력단계(S101) 이후, 상기 온도판단단계(S102)와 서모스탯구동단계(S103)는 상기 설정된 온도범위들 중 낮은 온도범위로부터 차례로 낮은 온도범위로 교번하여 수행되도록 구성된다.

즉, 상기 입력단계(S101)에서 상기 금속면 온도를 입력 받은 후, 상기 금속면 온도가 상기 180℃ 이하인지를 판단하고, 그 범위에 해당하면, 그에 따라 상기 히터로 제공되는 전압을 0V로 하고, 상기 금속면 온도 Te가 180℃ < Te ≤ 190℃ 이면, 상기 히터로 4V의 전압을 공급하고, 상기 금속면 온도 Te가 190℃ < Te ≤ 200℃ 이면, 상기 히터로 8V의 전압을 공급하고, 상기 금속면 온도 Te가 200℃ < Te 이면, 상기 히터로 12V의 전압을 공급하도록 하는 것이다.

여기서, 상기 히터에 공급되는 전압이 높을수록 상기 서모스탯의 개방온도는 낮아지는 바, 상기 금속면 온도가 가장 낮을 때에는 0V를 공급, 즉 전기를 공급하지 않아, 서모스탯 자체의 기계적인 특성에만 의존하여 그 개방온도가 105℃에 이르지만, 상기 금속면 온도가 높아서 200℃ 이상이면, 서모스탯의 히터에 공급하는 전압을 최고 수준인 12V로 하여, 서모스탯이 80℃에서도 개방될 수 있는 상태로 하여, 신속한 냉각을 도모할 수 있도록 하는 것이다.

물론, 상기 입력단계(S101) 이후, 상기 온도판단단계(S102)와 서모스탯구동단계(S103)는 순서를 바꾸어 상기 설정된 온도범위들 중 높은 온도범위로부터 차례로 낮은 온도범위로 교번하여 수행되도록 구성되도록 할 수도 있을 것이다.

상기한 바와 같이 엔진의 열부하에 의하여 가장 취약한 부분의 금속면 온도를 직접 입력 받아, 그에 따라 전자식 서모스탯의 히터에 공급되는 전압을 달리 제어하도록 하면, 종래에 비하여 냉각수온을 상대적으로 높게 유지하면서도, 열부하에 가장 취약한 엔진 부위의 온도를 안정된 수준으로 제한하는 것이 가능하여, 엔진의 열부하에 대한 내구성을 충분히 확보하면서도, 냉각손실을 최소화하고, 그에 따른 마찰 손실 저감 및 라디에이터 냉각팬의 작동시간 및 작동 빈도의 감소 등에 의해 연비의 향상을 가져올 수 있다.

또한, 엔진의 냉각수가 종래에 비하여 비교적 고온으로 유지될 수 있으므로, 실내의 난방 성능에도 향상을 가져올 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 제어방법을 구현하기 위한 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 제어장치는 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도를 입력 받는 온도입력부(10)와; 상기 온도입력부(10)를 통해 입력된 상기 금속면 온도가 차례로 설정된 다수의 온도범위 중 어디에 속하는지를 판단하는 온도판단부(12)와; 상기 온도판단부(12)에서 판단된 온도범위에 따라, 전자식 서모스탯(14)을 제어하는 전기를 다르게 제공하는 서모스탯구동부(16)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 온도입력부(10)를 통해 당해 엔진에서 최대의 열부하가 발생하는 지역에서 직접 측정한 금속면 온도를 입력받고, 상기 입력 받은 금속면 온도가 미리 저장되어 있는 온도범위들 중 어느 범위에 속하는지를 상기 온도판단부(12)에서 판단하여, 상기 서모스탯구동부(16)에서는 상기 판단된 온도범위에 대하여 정해져 있는 전기를 상기 전자식 서모스탯(14)으로 공급함으로써, 신속하고 적절한 엔진 냉각수온도의 제어가 이루어지도록 한다.

S101; 입력단계
S102; 온도판단단계
S103; 서모스탯구동단계
10; 온도입력부
12; 온도판단부
14; 서모스탯
16; 서모스탯구동부

Claims (5)

1. 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도를 입력 받는 입력단계와;
   상기 금속면 온도가 차례로 설정된 다수의 온도범위에 속하는지를 판단하는 온도판단단계와;
   상기 온도판단단계의 수행결과, 상기 입력 받은 금속면 온도가 속하는 온도범위에 따라 전자식 서모스탯을 제어하는 전기를 달리 제공하는 서모스탯구동단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 서모스탯의 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 입력단계 이후, 상기 온도판단단계와 서모스탯구동단계는 상기 설정된 온도범위들 중 낮은 온도범위로부터 차례로 낮은 온도범위로 교번하여 수행되도록 구성된 것
   을 특징으로 하는 전자식 서모스탯의 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 입력단계 이후, 상기 온도판단단계와 서모스탯구동단계는 상기 설정된 온도범위들 중 높은 온도범위로부터 차례로 낮은 온도범위로 교번하여 수행되도록 구성된 것
   을 특징으로 하는 전자식 서모스탯의 제어방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전자식 서모스탯은 히터가 구비되고;
   상기 서모스탯구동단계에서는 상기 히터로 제공되는 전압을 상기 입력 받은 금속면 온도가 속하는 온도범위에 따라 달리하여 공급하는 것
   을 특징으로 하는 전자식 서모스탯의 제어방법.
5. 엔진의 최대 열부하 지역의 금속면 온도를 입력 받는 온도입력부와;
   상기 온도입력부를 통해 입력된 상기 금속면 온도가 차례로 설정된 다수의 온도범위 중 어디에 속하는지를 판단하는 온도판단부와;
   상기 온도판단부에서 판단된 온도범위에 따라, 전자식 서모스탯을 제어하는 전기를 다르게 제공하는 서모스탯구동부;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 서모스탯의 제어장치.

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