KR20130017841A - 수냉식 터보차져 시스템 및 이의 운영방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 엔진계는 냉각수가 엔진(1)과 라디에이터(2)를 순환하는 냉각계와 함께 또 다른 냉각수가 인터쿨러(11)와 서브라디에이터(21)를 순환하는 수냉식 터보차져 시스템으로 구성됨으로써, 공랭식 인터쿨러에서 발생되었던 긴 주행풍 경로로 인한 초기 발진시 가속 응답성지연 방지는 물론, 특히 반복적인 발진이나 아이들 정차시 공랭식 인터쿨러에서 누적될 수밖에 없는 열부하 증가 현상도 없애 주는 특징을 갖는다.

Description

수냉식 터보차져 시스템 및 이의 운영방법{Water Cooling type Turbo Charger System and Operation Method thereof}
본 발명은 터보차져 시스템에 관한 것으로, 특히 인터쿨러를 수냉식으로 냉각함으로써 열부하 누적 후 효율을 크게 개선할 수 있는 터보차져 시스템 및 이의 운영방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진성능을 높이고 연비를 향상하기 위한 다양한 장치들이 적용되어진다.
대표적인 장치로는 터보차저(Turbo Charger)를 예로 들 수 있는데, 터보차저는 엔진으로 공급되는 흡입공기를 배기가스의 도움을 받아 압축해줌으로써 엔진의 성능향상과 연비향상에 기여하게 된다.
하지만, 터보차져 시스템은 공기를 과급함에 따른 열발생으로 이를 냉각하기 위한 인터쿨러를 반드시 갖추어야하고, 인터쿨러를 냉각해 그 성능을 고효율로 유지하기 위한 냉각장치도 별도로 요구되어진다.
도 3은 인터쿨러냉각을 위한 공랭식 터보차져 시스템이 구비된 엔진계를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 엔진계는 엔진(100)의 엔진냉각수 순환을 위한 냉각계와 배기가스를 이용해 흡입공기를 압축하는 터보차져 시스템이 함께 구성되어진다.
상기 냉각계는 냉각팬(112a)을 갖춘 라디에이터(112)가 냉각수라인(113)으로 엔진(100)과 연결되고, 상기 냉각수라인(113)에는 냉각수 흐름제어를 위한 써모스텟(114)과 워터펌프(115)가 구비해 구성되어진다.
또한, 터보차져 시스템은 배기가스를 이용해 흡입공기를 압축하는 터보차져(200)와, 터보차져(200)로 공기흡입구(220a)에서 유입되는 외기를 빨아들이기 위한 공기흡입라인(220)과, 터보차져(200)에서 압축된 과급기를 냉각하여 엔진(100)으로 보내기 위한 인터쿨러(210)로 구성되어진다.
통상적으로 상기 인터쿨러(210)는 공랭식으로서, 이는 차량의 주행풍을 인터쿨러(210)쪽으로 집중 유도해 인터쿨러(210)를 지나게 함으로써 과급기를 냉각하는 방식이다.
이러한 공랭식은 주행풍이 지속적으로 유입되는 주행시에는 인터쿨러(210)에 대한 냉각효율이 우수한 장점이 있다.
하지만, 상기와 같은 공랭식은 인터쿨러(210)까지 도달하는 주행풍 도입유로가 길어 초기 발진시 가속 응답성이 지연될 수밖에 없고, 특히 인터쿨러(210)의 응답성이 배기유량에 좌우됨으로써 배기유량이 충분치 않을 경우 인터쿨러(210)의 응답성도 저하될 수밖에 없다.
또한, 차량이 저속으로 주행하여 주행풍 효과가 미비하거나 반복적인 발진이 이루어질 경우, 인터쿨러(210)에 열부하가 누적됨으로써 인터쿨러(210)의 냉각효율이 급격히 감소될 수밖에 없다.
상기와 같이 인터쿨러(210)에 열부하가 누적된 상태에서 아이들 정차가 수행되는 경우, 인터쿨러(210)측 열부하 증가를 더욱 가속시킴으로써 재 발진시 인터쿨러(210)의 급격한 효율저하를 가져오게 된다.
국내특허공개 10-2008-0010526(2008.01.31)는 인터쿨러의 냉각구조에 관한 것이며, 이는 도 3a와 도 3b 및 3쪽 식별번호<27>내지 4쪽 식별번호<26> 참조.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 엔진냉각수를 이용해 냉각해줌으로써, 초기 발진시 긴 외기도입경로로 인한 가속 응답성 지연을 방지하고, 특히 반복적인 발진이나 아이들 정차에 따른 열부하 형성시에도 부족한 주행풍으로 인해 가중되는 열부하 증가 현상을 없애 일관된 냉각 효율을 유지할 수 있는 수냉식 터보차져 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 터보차져 시스템에 엔진냉각수를 이용한 인터쿨러 냉각방식이 적용되어 초기 발진시에도 인터쿨러 효율을 높게 유지하는 제어를 수행해줌으로써, 초기 발진시 터보차져 시스템의 터보랙을 보다 개선할 수 있는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 터보차져 시스템은 ECU제어되는 냉각팬을 갖춘 라디에이터가 엔진냉각수 흐름제어를 위한 써모스텟과 워터펌프를 설치한 냉각수라인으로 엔진과 연결되어진 냉각계와 함께 포함되어 엔진계를 구성하되,
배기가스를 이용해 구동되는 터보차져에서 과급된 흡입공기를 냉각하여 상기 엔진으로 보내주는 인터쿨러와, 상기 냉각계와 다른 흐름경로로 상기 엔진냉각수를 순환시켜 상기 인터쿨러가 수냉식으로 냉각되는 것을 특징으로 한다.
상기 인터쿨러는 서브라디에이터의 엔진냉각수가 유입되어 흐른 후 다시 나가도록 상기 서브라디에이터와 순환라인으로 연결되고, 상기 순환라인에는 상기 ECU로 제어되는 전동워터펌프가 설치되어진다.
상기 서브라디에이터는 상기 냉각계를 구성하는 라디에이터와 독립적으로 구성되어 상기 인터쿨러의 수냉식 냉각구성을 이루게 된다.
상기 순환라인은 상기 인터쿨러에서 온도상승된 고온냉각수를 상기 서브라디에이터로 내보내는 배출라인과, 상기 서브라디에이터에서 냉각된 저온냉각수를 상기 인터쿨러로 공급해주는 유입라인으로 구성되고, 상기 전동워터펌프는 상기 배출라인이나 상기 유입라인을 이용해 설치되어진다.
상기 전동워터펌프는 상기 유입라인에 설치되어진다.
상기 전동워터펌프는 ECU와 통신라인으로 연결되어 흡입공기온도에 맞춰 회전수가 제어되거나, 또는 ECU와 전압제어기로 연결되어 흡입공기온도에 맞춰 회전수가 제어되거나, 또는 ECU와 전동워터펌프를 전원라인으로 연결되어 온/오프(On/Off)제어되어진다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법은 엔진시동을 위한 키온(Key On)시 전동워터펌프가 고장(Fail)인지 여부를 체크하여 고장(Fail)이면 엔진경고등을 켜 운전자에게 알려주는 초기진단단계;
상기 전동워터펌프가 정상이면, 외기온도와 흡입공기온도와 엔진부하를 측정하고, 측정된 값을 기준값과 비교하는 제어조건판단단계;
상기 외기온도와 흡입공기온도와 엔진부하중 어느 한 조건이라도 만족되지 못하면, 상기 전동워터펌프를 오프(Off)상태로 전환하는 제어중단단계;
상기 외기온도와 흡입공기온도와 엔진부하중 어느 한 조건이라도 만족되면, 새로운 값으로 다시 한번 흡입공기온도조건을 판단하는 제어조건확인단계;
새로운 값을 이용해 다시 판단된 흡입공기온도조건의 만족여부에 따라 상기 전동워터펌프의 회전수만 제어하거나 또는 상기 전동워터펌프의 회전수와 함께 엔진과 연결되어 엔진냉각수를 순환시켜주는 라디에이터의 냉각팬의 회전수도 동시에 제어하는 열관리제어단계;
키오프(Key Off)신호가 감지되면, 실행중인 모든 제어로직을 초기화 상태로 전환하는 제어준비단계;
를 포함해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어조건판단단계에서 비교되는 조건은 외기온도(엔진시동 후 터보차져로 들어온 외기의 온도)>T1(외기의 온도)이고, 흡입공기온도(시동된 엔진으로 들어온 흡입공기의 온도)>T2(엔진 시동초기 들어온 흡입공기의 온도)이며, 엔진부하(시동된 엔진의 부하)>L1(시동초기 엔진의 부하)를 적용하여 준다.
상기 엔진부하는 엔진회전수 및 흡입공기압으로 계산되어진다.
상기 제어조건확인단계에서 새로운 값으로 다시 한번 판단되는 흡입공기온도조건은 흡입공기온도>T3(T3>T2)을 적용하여 준다.
상기 열관리제어단계에서 흡입공기온도<T3일 때 상기 전동워터펌프의 회전수만 제어되는 반면, 흡입공기온도>T3일 때 상기 전동워터펌프의 회전수와 상기 냉각팬의 회전수도 동시에 제어되어진다.
상기 전동워터펌프의 회전수 제어는 흡입공기온도에 비례하도록 제어되어진다.
상기 흡입공기온도<T3이 흡입공기온도>T3로 전환되면, 상기 전동워터펌프의 회전수와 상기 냉각팬의 회전수를 동시에 제어하는 과정으로 넘어가서 제어되어진다.
이러한 본 발명은 인터쿨러를 엔진냉각수로 냉각하여 주행풍을 이용한 공랭식에 비해 짧은 경로로 초기 발진시 가속 응답성 지연을 방지하고, 특히 인터쿨러의 열부하 누적을 촉진하는 반복적인 발진이나 아이들 정차시에도 열부하 증가 현상을 없애 냉각 효율을 일관되게 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명은 엔진냉각수의 효율적인 순환제어로 초기 발진시에도 인터쿨러 냉각효율을 높게 유지하므로, 초기 발진시 터보차져 시스템의 터보랙을 보다 개선할 수 있는 효과도 있게 된다.
또한, 본 발명은 수냉식 터보차져 시스템을 구성하므로, 복잡한 엔진계에 적합한 콤팩트한 구성으로 구축함은 물론 엔진 레이아웃(Lay Out)의 자유도도 보다 높일 수 있고, 특히 파워트레인의 크기도 그 만큼 줄여줄 수 있는 효과도 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 수냉식 터보차져 시스템을 갖춘 엔진계의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수냉식 터보차져 시스템의 제어흐름도이며, 도 3은 종래에 따른 공랭식 터보차져 시스템의 구성도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 수냉식 터보차져 시스템을 갖춘 엔진계의 구성을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 엔진계는 냉각팬(2a)을 갖춘 라디에이터(2)가 냉각수 흐름제어를 위한 써모스텟(4)과 워터펌프(5)를 설치한 냉각수라인(3)으로 엔진(1)과 연결되어진 냉각계와; 배기가스를 이용해 흡입공기를 압축하는 터보차져(10)로 공기흡입구(12a)로 유입되는 외기를 공급해주는 공기흡입라인(12)이 압축된 과급기를 냉각하여 엔진(1)으로 보내주는 인터쿨러(11)와 연결되고, 인터쿨러(11)에 냉각수를 순환시켜 인터쿨러(11)를 냉각시켜주는 서브쿨러(20)로 이루어진 수냉식 터보차져 시스템;으로 구성되어진다.
상기 워터펌프(5)는 기계식 타입을 적용한다.
상기 인터쿨러(11)는 냉각수를 이용해 냉각되는 수냉식이며, 냉각수 순환을 위한 일반적인 냉각수 순환구조가 그 내부로 구성되어진다.
상기 공기흡입라인(12)에는 온도센서가 구비되어 유입되는 외기온도를 측정하여 ECU(30)로 보내 된다.
상기 서브쿨러(20)는 저온 냉각수가 채워진 서브라디에이터(21)와, 인터쿨러(11)에서 서브라디에이터(21)사이를 순환하는 냉각수의 흐름통로를 형성하는 순환라인(22)과, 순환라인(22)에 설치되어 냉각수를 강제순환시키는 전동워터펌프(25)로 구성되어진다.
여기서, 상기 서브라디에이터(21)는 냉각계로부터 엔진냉각수를 공급받도록 구성되지만, 이를 위해 상기 서브라디에이터와 냉각계를 구성하는 라디에이터(2)와 서로 연결될 필요는 없고 엔진냉각수를 공급받을 수 있으면 독립적으로 구성될 수 있다.
하지만, 냉각계의 라디에이터(2)가 외부 공기를 이용해 냉각되면서 동시에 냉각팬(2a)을 통해 냉각되는데 반해, 상기 서브라디에이터(21)는 외부 공기를 이용하여 인터쿨러(11)에 의해 온도 상승된 냉각수와 열교환함으로써 온도를 낮추어 주게 된다.
또한, 상기 순환라인(22)은 인터쿨러(11)에서 온도상승된 냉각수를 서브라디에이터(21)로 내보내는 배출라인(23)과, 서브라디에이터(21)에서 냉각된 저온냉각수를 인터쿨러(11)로 공급해주는 유입라인(24)으로 구성되어진다.
상기 전동워터펌프(25)는 전동식 타입을 의미하며, 서브라디에이터(21)에서 인터쿨러(11)쪽으로 냉각수를 보내기 위해 순환라인(22)의 유입라인(24)에 설치되어진다.
본 실시예는 라디에이터(2)의 냉각팬(2a)과 기계식 워터펌프(5)와 함께 서브쿨러(20)의 전동워터펌프(25)를 제어하기 위해 ECU(30)가 적용되고, 상기 ECU(30)는 주행중인 차량의 주행상태정보 및 외부환경정보를 취득한 후 이를 내부 알고리즘 연산에 적용하여 결과값을 산출한 다음, 이를 이용해 제어를 수행하여 준다.
이때, ECU(30)에 의한 전동워터펌프(25)의 제어방식은 다양하게 구현될 수 있는데, 일례로 ECU(30)와 전동워터펌프(25)를 통신라인으로 연결하고, ECU(30)가 통신라인으로 제어신호를 보내 흡입공기온도에 맞춰 전동워터펌프(25)의 회전수를 제어하는 방식이 있다.
또는, ECU(30)와 전동워터펌프(25)를 별도의 전압제어기로 연결하고, ECU(30)가 전압제어기로 제어신호를 보내 흡입공기온도에 맞춰 전동워터펌프(25)의 회전수를 제어하는 방식이 있다.
또는, ECU(30)와 전동워터펌프(25)를 전원라인으로 연결하고, ECU(30)가 전동워터펌프(25)를 온/오프(On/Off)제어하는 방식이 있다.
하지만, 본 실시예에선 ECU(30)가 통신라인으로 제어신호를 보내 흡입공기온도에 맞춰 전동워터펌프(25)의 회전수를 제어하는 방식을 우선한다.
도 2는 본 실시예에 따른 수냉식 터보차져 시스템의 제어흐름을 나타내는데, 도시된 바와 같이 ECU(30)는 입력된 차량정보를 이용해 냉각팬(2a)을 제어함으로써 엔진(1)과 라디에이터(2)로 이루어진 냉각계에 대한 열관리를 수행하고, 이는 차량에 적용중인 통상적인 제어방식이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
반면, ECU(30)에서 수행되는 수냉식 터보차져 시스템 열관리제어는 전동워터펌프(25)의 제어를 통한 냉각수 순환을 기본으로 서브라디에이터(21)의 요구 열교환량 증대시 냉각계의 냉각팬(2a)도 함께 제어함으로써 냉각효율을 높이는 방식으로 수행되는데, 이는 수냉식 터보차져 시스템에 대한 본 실시예 만의 열관리제어를 의미한다.
상기와 같은 수냉식 터보차져 시스템에 대한 열관리제어는 단계S10과 같이 엔진시동을 위한 키온(Key On)과 동시에 수행되어진다.
키온(Key On)되면, 단계S20과 같이 전동워터펌프(25)가 정상작동상태인지 여부를 체크한 후, 만약 전동워터펌프(25)가 고장(Fail)상태이면 단계S30과 같이 엔진경고등을 온(On)하여 운전자에게 전동워터펌프(25)의 고장(Fail)상황임을 알려준다.
이때, 전동워터펌프(25)의 고장(Fail)은 ECU(30)에서 전동워터펌프(25)에 연결된 제어 라인의 단선이나 또는 단락을 의미한다.
반면, 전동워터펌프(25)가 정상상태이면 단계S40과 같이 키온(Key On)된 현 차량의 특정조건을 검출하고 이를 비교판단함으로써 전동워터펌프(25)의 제어조건을 결정하여 준다.
단계S40에서 체크되는 차량의 특정조건은 외기온도와 흡입공기온도와 엔진부하로서, 본 실시예에서 차량의 특정조건판단은 오아조건(Or Condition)이 적용되므로 단계S40에서는 외기온도조건이나 또는 흡입공기온도조건이나 또는 엔진부하조건중 1가지 조건만 만족되는지 여부를 판단하게 된다.
여기서, 엔진부하는 엔진회전수 및 흡입공기압으로 계산되어진다.
상기 단계S40에서 외기온도조건은 외기온도T1 보다 높은 경우이고, 흡입공기온도조건은 흡입공기온도T2 보다 높은 경우이며, 엔진부하조건은 엔진부하L1 보다 높은 경우가 적용되어진다.
이때, 외기온도T1은 터보차져(10)로 들어오지 않은 차량 외부의 외기온도를 의미하며, 외기온도>T1은 키온(Key On)으로 엔진시동 후 공기흡입라인(12)으로 유입되어 터보차져(10)로 보내진 외기의 온도가 더 높은 상태를 의미하고, 흡입공기온도T2는 키온(Key On)으로 시동된 엔진으로 들어온 흡입공기온도를 의미하며, 흡입공기온도>T2는 엔진으로 들어온 흡입공기온도가 엔진 시동초기보다 높은 상태를 의미하며, 엔진부하L1은 엔진 시동초기시 엔진회전수 및 흡입공기압으로 계산되어진 엔진부하를 의미하며, 엔진부하>L1은 엔진부하가 엔진 시동초기보다 높은 상태를 의미한다.
여기서, 상기 흡입공기온도T2 및 엔진부하L1은 인터쿨러(11)와 연계된 서브라디에이터(21)의 요구 열교환량이 증대되지 않은 상태에서 필요한 변수값이므로, 엔진의 웜업(Warm Up)전이나 또는 직후에 측정되어진다.
그러므로, 단계S40에서는 외기온도조건이나 또는 흡입공기온도조건이나 또는 엔진부하조건중 1가지 조건만 만족되는지 여부를 판단하게 된다.
이어, 단계S40 수행 결과, 외기온도조건이나 또는 흡입공기온도조건이나 또는 엔진부하조건중 1가지 조건이라도 만족되지 않게 되면, 단계S50으로 넘어가 전동워터펌프(25)를 오프(Off)하고 제어로직을 중단하게 된다.
반면, 단계S40 수행 결과, 외기온도조건이나 또는 흡입공기온도조건이나 또는 엔진부하조건중 1가지 조건이라도 만족되면, 단계S60으로 넘어가 다시 한번 흡입공기온도조건을 판단하여 준다.
이때, 흡입공기온도>T3로서, T3는 흡입공기온도T2보다 상대적으로 높은 온도를 의미한다.
여기서, 상기 흡입공기온도T3는 인터쿨러(11)와 연계된 서브라디에이터(21)의 요구 열교환량이 증대된 상태에서 필요한 변수값이므로, 엔진의 웜업(Warm Up)이후에 측정되어진다.
이어, 단계S60 수행 결과, 흡입공기온도>T3이 만족되지 않으면 단계S70으로 넘어가 전동워터펌프(25)의 회전수를 제어하게 된다.
이때, 수행되는 전동워터펌프(25)의 제어는 전술된 바와 같이 ECU(30)가 전동워터펌프(25)를 직접 제어하거나 또는 ECU(30)가 전압제어기를 통해 전동워터펌프(25)를 간접 제어하거나 또는 ECU(30)가 전동워터펌프(25)를 온/오프(On/Off)제어할 수 있지만, 본 실시예에서는 ECU(30)가 T2< 흡입공기온도<T3 조건에서 흡입공기온도에 비례하도록 전동워터펌프(25)의 회전수를 직접제어하는 방식을 적용하여 준다.
하지만, 단계S60 수행 결과, 흡입공기온도>T3이 만족되면 단계S80으로 넘어가 전동워터펌프(25)와 냉각계의 냉각팬(2a)을 동시에 제어함으로써 서브라디에이터(25)의 냉각효율을 높이게 된다.
이러한 상태는 인터쿨러(11)의 활발한 작용으로 순환되는 냉각수온도가 높아진 상태이고, 이는 인터쿨러(11)에 연계된 서브라디에이터(21)의 요구 열교환량이 증대됨으로써 서브라디에이터(21)의 냉각성능이 높아져야 함을 의미한다.
이 단계에서 ECU(30)는 흡입공기온도>T3 조건에서 흡입공기온도에 비례하도록 전동워터펌프(25)의 회전수를 직접제어하고, 동시에 냉각계를 이루는 라디에이터(2)의 냉각팬(2a)도 구동하여준다.
상기와 같이 냉각팬(2a)이 구동되어 라디에이터(2)의 냉각성능을 높여줌으로써, 상기 라디에이터(2)와 연계된 서브라디에이터(21)의 냉각성능이 더욱 높아져 인터쿨러(11)의 냉각효율도 함께 높아질 수 있게 된다.
본 실시예에서 상기 단계S80에 따른 제어단계는 단계S70의 실행중 흡입공기온도>T3가 만족되는 경우에도 수행되어진다.
이어, 단계S90은 키오프(Key Off)를 검출하여 엔진 시동오프여부를 판단하는 과정으로서, 이는 키오프(Key Off)를 인지한 ECU(30)가 전동워터펌프(25)에 대한 제어와 냉각팬(2a)에 대한 제어를 중단하고 모든 제어로직을 초기화 상태로 전환해 줌을 의미한다.
설명된 바와 같이 본 실시예에 따른 엔진계는 냉각수가 엔진(1)과 라디에이터(2)를 순환하는 냉각계와 함께 또 다른 냉각수가 인터쿨러(11)와 서브라디에이터(21)를 순환하는 수냉식 터보차져 시스템으로 구성됨으로써, 공랭식 인터쿨러에서 발생되었던 긴 주행풍 경로로 인한 초기 발진시 가속 응답성지연 방지는 물론, 특히 반복적인 발진이나 아이들 정차시 공랭식 인터쿨러에서 누적될 수밖에 없는 열부하 증가 현상도 없애 줄 수 있게 된다.
상기와 같이 인터쿨러(11)가 수냉식으로 냉각됨으로써, 초기 발진시에도 인터쿨러(11)의 효율을 높게 유지할 수 있어 실험적으로 터보차져의 터보랙을 약 250ms 정도 개선됨이 증명되었다.
또한, 실험적으로 초기 발진시 대비 후기 발진시 효율감소가 약 30% 대인 공랭식에 비해 약 3% 이내로 감소됨이 증명되었고, 이러한 효율상승은 초기 발진시에서 후기 발진시까지 일관된 터보차져(10)의 효율유지로 가속성능도 일관되게 유지할 수 있게 된다.
1 : 엔진 2 : 라디에이터
2a : 냉각팬
3 : 냉각수라인 4 : 써모스텟
5 : 워터펌프 10 : 터보차져
11 : 인터쿨러 12 : 공기흡입라인
12a : 공기흡입구 20 : 서브쿨러
21 : 서브라디에이터 22 : 순환라인
23 : 배출라인 24 : 유입라인
25 : 전동워터펌프 30 : ECU

Claims (13)

  1. ECU제어되는 냉각팬을 갖춘 라디에이터가 엔진냉각수 흐름제어를 위한 써모스텟과 워터펌프를 설치한 냉각수라인으로 엔진과 연결되어진 냉각계와 함께 포함되어 엔진계를 구성하되,
    배기가스를 이용해 구동되는 터보차져에서 과급된 흡입공기를 냉각하여 상기 엔진으로 보내주는 인터쿨러와, 상기 냉각계와 다른 흐름경로로 상기 엔진냉각수를 순환시켜 상기 인터쿨러가 수냉식으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 인터쿨러는 서브라디에이터의 엔진냉각수가 유입되어 흐른 후 다시 나가도록 상기 서브라디에이터와 순환라인으로 연결되고, 상기 순환라인에는 상기 ECU로 제어되는 전동워터펌프가 설치되어진 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 서브라디에이터는 상기 냉각계를 구성하는 라디에이터와 독립적으로 구성되어 상기 인터쿨러의 수냉식 냉각구성을 이루는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 순환라인은 상기 인터쿨러에서 온도상승된 고온냉각수를 상기 서브라디에이터로 내보내는 배출라인과, 상기 서브라디에이터에서 냉각된 저온냉각수를 상기 인터쿨러로 공급해주는 유입라인으로 구성되고,
    상기 전동워터펌프는 상기 배출라인이나 상기 유입라인을 이용해 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 전동워터펌프는 상기 유입라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 전동워터펌프는 ECU와 통신라인으로 연결되어 흡입공기온도에 맞춰 회전수가 제어되거나, 또는 ECU와 전압제어기로 연결되어 흡입공기온도에 맞춰 회전수가 제어되거나, 또는 ECU와 전동워터펌프를 전원라인으로 연결되어 온/오프(On/Off)제어되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템.
  7. 엔진시동을 위한 키온(Key On)시 전동워터펌프가 고장(Fail)인지 여부를 체크하여 고장(Fail)이면 엔진경고등을 켜 운전자에게 알려주는 초기진단단계;
    상기 전동워터펌프가 정상이면, 외기온도와 흡입공기온도와 엔진부하를 측정하고, 측정된 값을 기준값과 비교하는 제어조건판단단계;
    상기 외기온도와 흡입공기온도와 엔진부하중 어느 한 조건이라도 만족되지 못하면, 상기 전동워터펌프를 오프(Off)상태로 전환하는 제어중단단계;
    상기 외기온도와 흡입공기온도와 엔진부하중 어느 한 조건이라도 만족되면, 새로운 값으로 다시 한번 흡입공기온도조건을 판단하는 제어조건확인단계;
    새로운 값을 이용해 다시 판단된 흡입공기온도조건의 만족여부에 따라 상기 전동워터펌프의 회전수만 제어하거나 또는 상기 전동워터펌프의 회전수와 함께 엔진과 연결되어 엔진냉각수를 순환시켜주는 라디에이터의 냉각팬의 회전수도 동시에 제어하는 열관리제어단계;
    키오프(Key Off)신호가 감지되면, 실행중인 모든 제어로직을 초기화 상태로 전환하는 제어준비단계;
    를 포함해 실행되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제어조건판단단계에서 비교되는 조건은 외기온도(엔진시동 후 터보차져로 들어온 외기의 온도)>T1(외기의 온도)이고, 흡입공기온도(시동된 엔진으로 들어온 흡입공기의 온도)>T2(엔진 시동초기 들어온 흡입공기의 온도)이며, 엔진부하(시동된 엔진의 부하)>L1(시동초기 엔진의 부하)인 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 엔진부하는 엔진회전수 및 흡입공기압으로 계산되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 제어조건확인단계에서 새로운 값으로 다시 한번 판단되는 흡입공기온도조건은 흡입공기온도>T3(T3>T2)인 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 열관리제어단계에서 흡입공기온도<T3일 때 상기 전동워터펌프의 회전수만 제어되는 반면, 흡입공기온도>T3일 때 상기 전동워터펌프의 회전수와 상기 냉각팬의 회전수도 동시에 제어되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 전동워터펌프의 회전수 제어는 흡입공기온도에 비례하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 흡입공기온도<T3이 흡입공기온도>T3로 전환되면, 상기 전동워터펌프의 회전수와 상기 냉각팬의 회전수를 동시에 제어하는 과정으로 넘어가서 제어되는 것을 특징으로 하는 수냉식 터보차져 시스템의 운영방법.
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