KR20160050924A - 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템은 외부에서 유입된 흡기를 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시키는 수랭식 인터쿨러; 전동 모터를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러로 냉각수를 선택적으로 공급하는 전동식 워터 펌프; 및 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 이용하여 상기 전동식 워터 펌프를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 방법에 의하면, 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 통해 전동식 워터 펌프를 제어함으로써, 전동식 워터 펌프의 작동을 정확하게 제어할 수 있다.

Description

수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 및 방법 {SYSTME FOR CONTROLLING WATER PUMP HAVING WATER-COOLED INTERCOOLER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수랭식 인터쿨러를 통해 엔진으로 공급되는 압축공기를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터보차저는 엔진으로부터 배출되는 배기 가스의 압력을 이용하여 터빈을 돌린 후, 그 회전력을 이용하여 엔진의 연소실로 고압의 공기를 공급하여 엔진의 출력을 높이는 장치이다.
그러나 터보차저를 통해 급속히 압축된 공기는 압축과정에서 발생하는 열을 흡수하여 밀도가 낮아지고, 결과적으로 엔진의 연소실로 공급되는 공기의 공급 효율이 낮아진다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 터보차저를 통과한 압축 공기는 흡기라인상에 배치된 인터쿨러를 통해 냉각되어 스로틀 밸브를 통해 엔진의 연소실로 공급된다. 즉, 터보차저를 통해 압축된 공기를 인터쿨러를 통해 냉각시킴으로써, 높은 밀도의 공기를 엔진의 연소실로 공급할 수 있고, 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다.
종래에 사용되는 인터쿨러는 대부분 공기에 의해 과급된 공기(supercharged air)를 냉각시키는 공랭식 인터쿨러(air-cooled intercooler)가 사용되었다.
그러나 최근에는 흡기 매니폴드와 일체로 형성되고 냉각수를 이용하여 과급된 공기를 냉각시키는 수랭식 인터쿨러(water-cooled intercooler)가 개발되고 있다. 이러한 수랭식 인터쿨러의 내부를 흐르는 냉각수는 전동식 워터 펌프(EWP: electric water pump)의 작동에 의해 조절된다.
하지만, 종래의 전동식 워터 펌프의 작동은 차량이 주행중인 지역의 환경 조건을 고려하지 않고, 단순히 수랭식 인터쿨러의 출구 온도에 따라 제어되기 때문에, 엔진의 연소실로 유입되는 과급된 공기를 능동적으로 제어하지 못하는 문제가 있다.
따라서, 수랭식 인터쿨러와 전동식 워터 펌프를 효과적으로 제어하기 위한 제어 전략의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수랭식 인터쿨러의 방열량을 예측하여 전동식 워터 펌프의 동작을 제어할 수 있는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전동식 워터 펌프의 작동을 최소화하여 차량의 연비를 저감할 수 있는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템은 외부에서 유입된 흡기를 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시키는 수랭식 인터쿨러; 전동 모터를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러로 냉각수를 선택적으로 공급하는 전동식 워터 펌프; 및 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 이용하여 상기 전동식 워터 펌프를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 수랭식 인터쿨러의 전단에 구비되어 상기 수랭식 인터쿨러로 유입되는 흡기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서; 상기 수랭식 인터쿨러의 후단에 구비되어 상기 수랭식 인터쿨러에서 배출되는 흡기의 온도를 측정하는 제2 온도 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서로부터 감지된 흡기 온도의 차이와, 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기량으로부터 흡기의 방열량을 계산할 수 있다.
상기 흡기의 방열량은
Figure pat00001
의 수식으로부터 계산되고, 여기서, Q는 흡기의 방열량, c는 흡기의 비열, m은 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기량, 및 dT는 수랭식 인터쿨러의 전단과 후단의 온도 차이일 수 있다.
상기 수랭식 인터쿨러의 후단에 구비되어 상기 수랭식 인터쿨러에서 배출되는 흡기의 온도를 측정하는 제2 온도 센서; 상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스에 의해 회전하는 터빈과 상기 터빈의 회전에 의해 연동하여 회전하고 상기 흡기를 압축하는 컴프레서를 포함하는 터보차저; 및 상기 컴프레서의 전단에 구비되는 HFM 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 HFM 센서로부터 감지되는 흡기의 온도, 상기 제2 온도 센서로부터 감지된 흡기의 온도, 및 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기량으로부터 흡기의 방열량을 계산할 수 있다.
상기 제어부는 상기 HFM 센서로부터 감지된 온도를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러의 전단의 온도를 예측할 수 있다.
상기 제어부는 흡기의 방열량이 설정값보다 작으면 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 온 시키고, 흡기의 방열량이 설정값 이상이면, 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 오프시킬 수 있다.
상기 설정값은 엔진 RPM과 엔진 부하에 따라 맵 데이터로 저장될 수 있다.
상기 설정값은 엔진 RPM이 증가할수록 커지고, 엔진 부하가 증가할수록 커질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법은, 외부에서 유입되는 흡기를 냉각하여 엔진의 연소실로 공급하는 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 계산하는 단계; 및 상기 흡기의 방열량에 따라 상기 수랭식 인터쿨러로 냉각수를 공급하는 전동식 워터 펌프를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 흡기의 방열량을 계산하는 단계는, 상기 수랭식 인터쿨러의 전단과 후단의 온도를 감지하는 단계; 상기 수랭식 인터쿨러의 전단과 후단의 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 온도 차이를 측정하는 단계; 및 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기의 비열, 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기량, 및 상기 온도 차이를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 흡기의 방열량을 계산하는 단계는, 상기 엔진의 연소실로 유입되는 공기를 압축하는 터보차저의 전단에 구비되는 HFM 센서에서 감지된 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러 전단의 온도를 예측하는 단계; 상기 수랭식 인터쿨러의 후단의 온도를 감지하는 단계; 예측된 상기 수랭식 인터쿨러 전단의 온도와 상기 수랭식 인터쿨러 후단의 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 온도 차이를 측정하는 단계; 및 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기의 비열, 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기량, 및 상기 온도 차이를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 전동식 워터 펌프를 제어하는 단계는, 상기 흡기의 방열량이 설정값보다 작은지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 흡기의 방열량이 설정값보다 작으면 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 온 시키고, 상기 흡기의 방열량이 설정값 이상이면 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 오프 시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 설정값은 엔진 RPM과 엔진 부하에 따라 맵 데이터로 저장될 수 있다.
상기 설정값은 엔진 RPM이 증가할수록 커지고, 엔진 부하가 증가할수록 커질 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템 방법에 의하면, 터쿨러 후단의 목표 온도만을 모니터링 하여 제어하는 기존의 제어 방식과 비교하여 환경 조건(대기온, 압력)을 고려하여 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 통해 전동식 워터 펌프를 제어함으로써, 전동식 워터 펌프의 작동을 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 환경 조건을 고려하여 전동식 워터 펌프의 작동 시간을 최적화함으로써, 차량의 연비가 향상된다.
또한, 수랭식 인터쿨러 전단의 흡기 온도를 컴프레서 전단에 구비된 HFM 센서를 통해 예측할 수 있기 때문에, 차량의 제조 원가를 절감할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법을 도시한 순서도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템은 흡기라인(150), 터보차저(130), 인터쿨러, 전동식 워터 펌프(128)(EWP: electric water pump), 엔진(110), 및 제어부(170)를 포함한다.
상기 터보차저(130)는 상기 배기라인(160)으로 배출되는 배기 가스에 의해 터빈(132)을 회전시키고, 상기 터빈(132)은 상기 터빈(132)의 회전에 연동하여 회전하면서 상기 흡기라인(150)을 흐르는 외기에서 유입되는 흡기를 압축하여 상기 엔진(110)의 연소실(112)로 공급한다.
상기 터보차저(130)의 상기 터빈(132)의 전단에는 HFM(hot-film mass air flow sensor) 센서가 구비된다. 상기 HFM 센서(140)를 통해 외부에서 유입되는 흡기량과 흡기 온도를 측정할 수 있다. 상기 HFM 센서(140)로부터 감지된 흡기의 온도는 상기 제어부(170)로 제공된다.
상기 수랭식 인터쿨러(120)는 상기 흡기라인(150)을 흐르는 냉기를 냉각시킨다. 이때, 상기 수랭식 인터쿨러(120)는 외부에서 유입된 흡기를 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시킨다. 이때, 상기 수랭식 인터쿨러(120)에서 흡기를 냉각시켜 더워진 냉각수는 라디에이터(126)를 통해 냉각된다.
상기 수랭식 인터쿨러(120)의 후단에는 상기 수랭식 인터쿨러(120)에서 배출되는 흡기의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(124)가 구비된다. 그리고 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단에는 상기 수랭식 인터쿨러(120)로 유입되는 흡기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(122)가 구비될 수 있다. 상기 제1 온도 센서(122) 및 상기 제2 온도 센서(124)로부터 감지된 흡기의 온도는 상기 제어부(170)로 제공된다.
즉, 상기 제1 온도 센서(122)는 상기 수랭식 인터쿨러(120)로 유입되는 흡기의 온도를 측정하기 위한 것으로, 상기 HFM 센서(140)를 통해 상기 컴프레서(134)의 전단의 온도를 측정하여 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단의 온도를 예측하는 경우에는 상기 제1 온도 센서(122)는 구비할 필요가 없다.
상기 전동식 워터 펌프(128)는 전동 모터(도시는 생략함)를 이용하여 흡기를 냉각시키는 냉각수를 상기 수랭식 인터쿨러(120)로 선택적으로 공급한다. 즉, 상기 인터쿨러를 통과하는 흡기의 온도가 높아지면 상기 전동식 워터 펌프(128)로부터 냉각수를 상기 인터쿨러로 공급하여 흡기의 온도를 낮춘다. 이와 반대로, 상기 인터쿨러를 통과하는 흡기의 온도가 낮아지면 상기 전동식 워터 펌프(128)로부터 공급되는 냉각수를 차단한다.
상기 제어부(170)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 수랭식 인터쿨러(120)를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.
상기 제어부(170)는 상기 터보차저(130), 상기 전동식 워터 펌프(128), 및 엔진(110)의 동작을 제어한다. 특히, 상기 제어부(170)는 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기의 방열량을 이용하여 상기 전동식 워터 펌프(128)를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡기의 방열량은 상기 제1 온도 센서(122)와 상기 제2 온도 센서(124)로부터 감지된 흡기 온도의 차이와, 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기량으로부터 흡기의 방열량으로부터 계산할 수 있다.
즉, 상기 흡기의 방열량은 다음의 수학식 1로부터 계산할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, Q는 흡기의 방열량, c는 흡기의 비열, m은 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기량, 및 dT는 수랭식 인터쿨러(120)의 전단과 후단의 온도 차이이다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 흡기의 방열량은 상기 HFM 센서(140)로부터 감지되는 흡기의 온도, 상기 제2 온도 센서(124)로부터 감지된 흡기의 온도, 및 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 공기량으로부터 흡기의 방열량을 계산할 수도 있다.
즉, 상기 제어부(170)는 상기 HFM 센서(140)로부터 감지된 흡기의 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단에서 흡기의 온도를 예측할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 터보차저(130)를 포함하는 상기 흡기라인(150)을 하나의 고립된 계로써, 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전후의 흡기는 등엔트로피 압축 과정으로 가정할 수 있다.
먼저, 상기 컴프레서(134)의 전단에서 흡기의 온도를 상기 HFM 센서(140)로부터 측정한다. 이때, 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전의 흡기 온도는 상기 HFM 센서(140)를 통해 측정된 흡기의 온도이다.
상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전후의 흡기는 등엔트로피 압축 과정이므로, 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전/후의 온도는 다음의 수학식 2와 같은 관계를 갖는다.
Figure pat00003
여기서, T1은 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전의 흡기 온도, T2는 상기 컴프레서(134)를 통해 압축된 후의 흡기 온도, Pc는 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되는 공기의 일(work), Cp는 정압 비열, 및
Figure pat00004
은 상기 컴프레서(134)를 통해 압축된 공기의 질량 유량이다.
그리고 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전후의 흡기의 압력은 다음의 수학식 3과 같은 관계를 갖는다.
Figure pat00005
여기서, T1은 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전의 흡기 온도, T2는 상기 컴프레서(134)를 통해 압축된 후의 흡기 온도, P1은 상기 컴프레서(134)를 통해 압축되기 전의 흡기 압력, 및 P2는 상기 컴프레서(134)를 통해 압축된 후의 흡기 압력이다.
이와 같은 방법을 통해, 상기 컴프레서(134)의 전단에 구비되는 HFM 센서(140)를 통해 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단의 흡기 온도를 예측할 수 있다. 따라서, 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단에 별도의 온도 센서를 구비할 필요가 없으므로, 제품의 제조 원가를 절감할 수 있다.
한편, 상기 제어부(170)는 상기 흡기의 방열량을 이용하여 상기 전동식 워터 펌프(128)를 제어한다.
구체적으로, 상기 제어부(170)는 흡기의 방열량이 설정값보다 작으면 상기 전동식 워터 펌프(128)의 동작을 온 시키고, 흡기의 방열량이 설정값 이상이면, 상기 전동식 워터 펌프(128)의 동작을 오프시킨다.
상기 흡기의 방열량이 설정값보다 작다는 것은 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과한 흡기의 온도 변화가 작다는 것을 의미한다. 즉, 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통해 흡기가 냉각되지 않은 경우를 말한다. 따라서, 상기 전동식 워터 펌프(128)의 작동을 온 시켜 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기를 냉각시킨다.
이와 반대로, 상기 흡기의 방열량이 설정값 이상이라는 것은 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과한 흡기의 온도 변화가 크다는 것을 의미한다. 즉, 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통해 흡기가 충분히 냉각되는 경우를 말한다. 따라서, 상기 전동식 워터 펌프(128)의 작동을 오프시켜 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기의 냉각을 중단한다.
여기서, 상기 설정값은 엔진(110) RPM과 엔진(110) 부하에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상기 설정값은 진 RPM과 엔진(110) 부하에 따라 맵 데이터 형식으로 상기 제어부(170)에 기 저장된다. 이때, 상기 설정값은 엔진(110) RPM이 증가할수록 커지고, 엔진(110) 부하가 증가할수록 커진다.
따라서, 차량이 고속 고부하 조건에서 주행 중인 경우에는, 상기 전동식 워터 펌프(128)를 저속 저부하 조건일 때보다 상기 전동식 워터 펌프(128)가 더 많이 작동된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 후단의 흡기 온도와 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단의 흡기 온도를 상기 제2 온도 센서(124)와 상기 제1 온도 센서(122)를 통해 각각 측정한다(S10). 그리고 상기 제어부(170)는 상기 제1 온도 센서(122)와 상기 제2 온도 센서(124)를 통해 측정한 흡기 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러(120) 전후단의 흡기 온도 차이(dT)를 계산한다(S20).
또는, 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 후단의 흡기 온도를 상기 제2 온도 센서(124)를 통해 측정하고, 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단의 흡기 온도를 상기 HFM 센서(140)를 통해 측정된 온도를 이용하여 예측한다(S10). 이때, 상기 상기 수랭식 인터쿨러(120)의 전단의 흡기 온도는 앞에서 설명한 수학식 2 및 3을 통해 예측할 수 있다. 그리고 상기 제어부(170)는 상기 HFM 센서(140)를 통해 예측한 상기 수랭식 인터쿨러(120) 전단의 흡기 온도와 상기 제2 온도 세서를 통해 측정한 흡기 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러(120) 전후단의 흡기 온도 차이(dT)를 계산한다(S20).
상기 제어부(170)는 상기 S20 단계에서 계산한 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기의 온도 차이(dT), 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기량(m), 및 흡기의 비열을 이용하여 흡기의 방열량(Q)를 계산한다(S30). 이때, 흡기의 방열량(Q)은 앞에서 설명한 수학식 1로부터 계산될 수 있다.
상기 제어부(170)는 흡기의 방열량(Q)이 설정값보다 작은지 여부를 판단한다(S40).
만약, 흡기의 방열량(Q)이 설정값보다 작으면, 상기 제어부(170)는 상기 전동식 워터 펌프(128)의 동작을 온 시켜 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기를 냉각시킨다(S60).
만약, 흡기의 방열량(Q)이 설정값 이상이면, 상기 제어부(170)는 상기 전동식 워터 펌프(128)의 동작을 오프 시켜 상기 수랭식 인터쿨러(120)를 통과하는 흡기의 냉각을 중단한다(S50)
여기서, 상기 설정값은 앞에서 설명한 바와 같이, 엔진(110)의 RPM과 엔진(110) 부하에 따라 맵 데이터 형식으로 상기 제어부(170)에 기 저장되고, 상기 설정값은 엔진(110) RPM이 증가할수록 커지고, 엔진(110) 부하가 증가할수록 커지도록 설정된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
110: 엔진
112: 연소실
120: 수랭식 인터쿨러
122: 제1 온도 센서
124: 제2 온도 센서
126: 라디에이터
128: 전동식 워터 펌프
130: 터보차저
132: 터빈
134: 컴프레서
140: HFM 센서
150: 흡기라인
160: 배기라인
170: 제어부

Claims (15)

  1. 외부에서 유입된 흡기를 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시키는 수랭식 인터쿨러;
    전동 모터를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러로 냉각수를 선택적으로 공급하는 전동식 워터 펌프; 및
    상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 이용하여 상기 전동식 워터 펌프를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수랭식 인터쿨러의 전단에 구비되어 상기 수랭식 인터쿨러로 유입되는 흡기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서; 및
    상기 수랭식 인터쿨러의 후단에 구비되어 상기 수랭식 인터쿨러에서 배출되는 흡기의 온도를 측정하는 제2 온도 센서;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서로부터 감지된 흡기 온도의 차이와, 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기량으로부터 흡기의 방열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 흡기의 방열량은
    Figure pat00006
    의 수식으로부터 계산되고,
    여기서, Q는 흡기의 방열량, c는 흡기의 비열, m은 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기량, 및 dT는 수랭식 인터쿨러의 전단과 후단의 온도 차이인 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수랭식 인터쿨러의 후단에 구비되어 상기 수랭식 인터쿨러에서 배출되는 흡기의 온도를 측정하는 제2 온도 센서;
    상기 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스에 의해 회전하는 터빈과 상기 터빈의 회전에 의해 연동하여 회전하고 상기 흡기를 압축하는 컴프레서를 포함하는 터보차저; 및
    상기 컴프레서의 전단에 구비되는 HFM 센서;
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 HFM 센서로부터 감지되는 흡기의 온도, 상기 제2 온도 센서로부터 감지된 흡기의 온도, 및 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기량으로부터 흡기의 방열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 HFM 센서로부터 감지된 온도를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러의 전단의 온도를 예측하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    흡기의 방열량이 설정값보다 작으면 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 온 시키고, 흡기의 방열량이 설정값 이상이면, 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 오프시키는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 설정값은 엔진 RPM과 엔진 부하에 따라 맵 데이터로 저장되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 설정값은 엔진 RPM이 증가할수록 커지고, 엔진 부하가 증가할수록 커지는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 시스템.
  10. 외부에서 유입되는 흡기를 냉각하여 엔진의 연소실로 공급하는 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 계산하는 단계; 및
    상기 흡기의 방열량에 따라 상기 수랭식 인터쿨러로 냉각수를 공급하는 전동식 워터 펌프를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 흡기의 방열량을 계산하는 단계는,
    상기 수랭식 인터쿨러의 전단과 후단의 온도를 감지하는 단계;
    상기 수랭식 인터쿨러의 전단과 후단의 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 온도 차이를 측정하는 단계; 및
    상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기의 비열, 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기량, 및 상기 온도 차이를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 흡기의 방열량을 계산하는 단계는,
    상기 엔진의 연소실로 유입되는 공기를 압축하는 터보차저의 전단에 구비되는 HFM 센서에서 감지된 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러 전단의 온도를 예측하는 단계;
    상기 수랭식 인터쿨러의 후단의 온도를 감지하는 단계;
    예측된 상기 수랭식 인터쿨러 전단의 온도와 상기 수랭식 인터쿨러 후단의 온도로부터 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 온도 차이를 측정하는 단계; 및
    상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기의 비열, 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 공기량, 및 상기 온도 차이를 이용하여 상기 수랭식 인터쿨러를 통과하는 흡기의 방열량을 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 전동식 워터 펌프를 제어하는 단계는,
    상기 흡기의 방열량이 설정값보다 작은지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 흡기의 방열량이 설정값보다 작으면 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 온 시키고, 상기 흡기의 방열량이 설정값 이상이면 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 오프 시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 설정값은 엔진 RPM과 엔진 부하에 따라 맵 데이터로 저장되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 설정값은 엔진 RPM이 증가할수록 커지고, 엔진 부하가 증가할수록 커지는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러를 구비한 차량의 워터 펌프 제어 방법.
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