KR20160057205A - 통합된 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법 - Google Patents

통합된 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통합된 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템은 하나의 온도조절챔버 내부에 인터쿨러, EGR쿨러, 오일쿨러, PTC히터를 구비한다. 상기 인터쿨러, EGR쿨러, 오일쿨러와 온도조절챔버의 냉각수와의 열교환을 하게 하고 상기 냉각수를 다시 엔진에 공급하게 함에 따라 냉각 시스템을 통합적으로 관리할 수 있다.

Description

통합된 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법{INTEGRATED COOLING SYSTEM AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 통합된 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 온도조절챔버 내부에 인터쿨러, EGR쿨러, 오일쿨러, PTC히터를 구비하여, 통합적으로 온도를 제어함으로써, 열교환 효율을 높이게 하는 통합된 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진 내부에서 발생하는 열을 냉각하기 위하여 다양한 냉각 장치들이 적용된다. 대표적인 냉각 장치로는 인터쿨러(Intercooler), 배기가스 재순환(이하 "EGR"(Exhaust Gas Recirculation)) 쿨러, 오일쿨러(Oil Cooler)가 있다.
인터쿨러는 터보차져의 압축에 의해 공기의 온도가 상승될 경우, 이 공기를 냉각하기 위한 열교환기이다. 이러한 인터쿨러는 보통 공랭식 또는 수랭식으로 구분되며, 냉각 성능 및 터보랙을 고려하여 연비를 향상시키기 위하여, 공랭식 보다 수랭식이 적용되고 있다.
EGR 쿨러는 엔진의 냉각수나 냉각 바람을 이용하여 재순환된 배기가스를 냉각하는 장치이다. EGR은 배기가스의 일부를 흡기로 재순환시켜, 엔진 연소실로 배기가스를 재유입시키는 방법이다. 이 방법에 의하여, 엔진으로 유입되는 산소 일부는 불활성가스로 대치되어 NOx의 생성률을 저감시킬 수 있고, 연소 온도를 낮추어 NOx의 생성을 억제된다. 그런데 EGR은 고온의 배기가스를 흡기에 공급하기 때문에 부품의 파손을 초래할 수 있으므로, 배기가스를 냉각시키기 위하여 EGR 쿨러가 별도로 구비된다.
오일쿨러는 엔진이나 변속기와 같은 부품의 원활한 작동을 위하여 충전되는 오일을 냉각하는 장치이다. 오일이 가열되면 점성이 약해지는데, 이렇게 점성이 약해지면 오일은 윤활 기능이 제대로 이루어지지 않게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위하여 오일을 냉각하는 장치가 오일쿨러이다.
종래 인터쿨러, EGR 쿨러, 오일쿨러는 각각 독립적으로 구성되어 있고, 각 냉각 장치의 목적에 따라 서로 다른 위치에 설치되어 있다. 그런데 위 냉각 장치들을 독립적으로 설치할 경우, 엔진의 다른 구성요소를 배치할 공간이 협소하게 되고, 냉각 회로가 복잡하게 된다. 또한, 각 냉각장치 사이에 열전달이 이루어지지 않기 때문에, 효율적인 냉각 시스템 제어가 곤란하다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 하나의 온도조절챔버 내부에 인터쿨러, EGR쿨러, 오일쿨러를 구비하여 통합된 냉각 시스템을 구축하는 한편, 냉각 장치들의 열교환 효율을 향상하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템은 냉각수와 엔진에 공급되는 압축 공기를 열교환시키도록 된 인터쿨러와, 상기 냉각수와 엔진으로 재순환되는 배기 가스를 열교환시키도록 된 EGR쿨러와, 상기 냉각수와 엔진 오일을 열교환시키도록 된 오일쿨러가 그 내부에 장착된 온도조절챔버; 그리고 상기 온도조절챔버에 냉각수를 공급하고, 온도조절챔버로부터 배출된 냉각수를 엔진에 전달하기 위한 냉각수라인; 을 제공할 수 있다.
상기 통합된 냉각 시스템은 엔진에서 가열된 냉각수의 일부의 열을 차실 내부로 방출하도록 된 히터코어; 그리고 엔진에서 가열된 냉각수의 다른 일부를 외기와의 열교환을 통해 냉각시키도록 된 라디에이터;을 제공할 수 있다.
통합된 냉각 시스템은 선택적으로 상기 히터코어 또는 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 온도조절챔버에 공급하기 위한 제1제어 밸브; 상기 히터코어를 통과한 냉각수를 선택적으로 상기 제1제어 밸브 또는 엔진에 공급하기 위한 제2제어 밸브; 엔진을 통과한 냉각수를 항시 히터코어에 공급하고, 선택적으로 상기 라디에이터에 공급하거나 공급하지 않도록 된 써모스탯; 그리고 상기 EGR 쿨러를 통과하여 엔진으로 재순환되는 배기가스의 양을 조절하도록 된 EGR 밸브; 를 더 포함할 수 있다.
통합된 냉각 시스템은 상기 온도조절챔버 내의 냉각수를 선택적으로 가열하기 위한 PTC 히터를 더 포함할 수 있다.
통합된 냉각 시스템은 상기 냉각수라인을 지나는 냉각수의 온도에 따라 상기 써모스탯, 상기 제1제어 밸브, 상기 제2제어 밸브, 상기 PTC히터 및 상기 EGR밸브를 제어하기 위한 제어기를 더 제공한다.
통합된 냉각 시스템은 상부에서부터 하부로 상기 인터쿨러, 상기 EGR쿨러, 상기 오일쿨러의 순서로 상기 온도조절챔버 내부에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
통합된 냉각 시스템은 엔진과 상기 써모스탯 사이의 냉각수라인에 장착되는 역류방지밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
통합된 냉각 시스템은 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮다면, 상기 제어기는 엔진으로부터 유입되는 냉각수를 상기 히터코어로만 공급될 수 있도록 상기 써모스탯을 제어하고, 상기 히터코어를 통과한 냉각수가 상기 제1제어 밸브로 유입될 수 있도록 상기 제2제어 밸브를 제어하고, 상기 제2제어밸브로부터 유입된 냉각수를 상기 온도조절챔버에 공급하도록 제1제어 밸브를 제어하며, 상기 PTC히터를 작동시키고, 냉각수의 온도가 높아지도록 상기 EGR밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
통합된 냉각 시스템은 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높다면, 상기 제어기는 엔진으로부터 유입되는 냉각수를 상기 라디에이터와 상기 히터코어에 공급될 수 있도록 상기 써모스탯을 제어하고, 상기 히터코어를 통과한 냉각수를 다시 엔진에 공급하도록 상기 제2제어 밸브를 제어하고, 상기 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 온도조절챔버로 공급될 수 있도록 제1제어 밸브를 제어하며, 상기 PTC히터는 비작동되도록 제어하고, 상기 EGR밸브는 냉각수 온도가 낮아지도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
인터쿨러, EGR쿨러, 오일쿨러가 구비되어 냉각수와 열교환하도록 된 온도조절챔버와, 상기 온도조절챔버에 구비되어 냉각수를 가열하는 PTC히터와, 엔진에서 가열된 냉각수를 공기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터를 포함하는 통합된 냉각 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 엔진의 냉각수 온도가 설정된 온도보다 높은지 판단하는 단계; 상기 냉각수 온도가 설정된 온도보다 높지 않은 것으로 판단되면, 제1작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계;를 포함하되, 상기 제1작동 모드에서는 엔진에서 가열된 냉각수를 상기 라디에이터를 거치지 않게 하고, 상기 PTC히터가 작동되게 하여 데워진 냉각수를 엔진에 다시 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
엔진의 냉각수 온도가 설정된 온도보다 높다고 판단되면, 제2작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계; 를 포함하되, 상기 제2작동 모드에서는 상기 PTC히터는 작동되지 않게 하고, 엔진에서 가열된 냉각수는 상기 라디에이터를 거쳐 온도조절챔버를 지나 엔진으로 다시 공급되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인터쿨러, EGR쿨러, 오일쿨러를 하나의 온도조절챔버에 장착함으로써, 상기 냉각장치들을 개별적으로 설치할 때보다 필요 부품 및 원가를 절감할 뿐만 아니라 내부 공간을 확보할 수 있다. 또한 상기 냉각장치들을 통합적으로 제어함으로써, 각 냉각장치들의 열교환 효율이 향상되고, 냉각 기능뿐만 아니라 엔진 시동 후에 냉각수의 온도를 상승하게 하는 가열 기능까지 수행함으로써 엔진의 웜업 시간을 단축할 수 있다. 이로써, 엔진 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 엔진 시동 후에 냉각수가 설정 온도보다 저온일 경우 본 발명의 실시 예에 의한 통합된 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 엔진 시동 후에 냉각수가 설정 온도보다 고온일 경우 본 발명의 실시 예에 의한 통합된 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 통합된 냉각 시스템을 제어하는 방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도면에 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.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 엔진 시동 후에 냉각수가 저온일 경우 본 발명의 실시 예에 의한 통합된 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 엔진 시동 후에 냉각수가 고온일 경우 본 발명의 실시 예에 의한 통합된 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템(1)은 엔진(50)에 공급되거나 엔진(50)으로부터 배출되는 유체들 사이의 열교환을 통하여 상기 유체들의 온도를 조절하도록 되어 있다.
상기 통합된 냉각 시스템(1)은 온도조절챔버(10), 인터쿨러(20), 터보차져(25), EGR쿨러(30), EGR밸브(34), 오일쿨러(40), 써모스탯(60), 히터코어(70), 라디에이터(80)를 포함한다. 상기 온도조절챔버(10), 써모스탯(60), 히터코어(70), 라디에이터(80)는 냉각수라인(3)을 통하여 서로 또는 엔진(50)에 항시 또는 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 온도조절챔버(10)의 내부에는 인터쿨러(20), EGR쿨러(30), 오일쿨러(40)가 구비된다. 온도조절챔버(10)의 내부 공간에는 냉각수가 채워지게 되어, 상기 냉각수는 인터쿨러(20), EGR쿨러(30), 오일쿨러(40)와 열교환될 수 있도록 되어 있다. 온도조절챔버(10)의 최상부에는 온도가 가장 낮은 인터쿨러(20)가 위치하게 되고, 그 아래로 EGR쿨러(30), 오일쿨러(40)의 순서로 장착된다. 상기 순서와 같이, 온도가 낮은 순서로 배치되게 함으로써, 냉각수의 대류를 활발하게 할 수 있다. 상기 온도조절챔버(10)에는 PTC히터(Positive Temperature Coefficient Heater, 15)가 더 구비될 수 있다.
상기 인터쿨러(20)는 온도조절챔버(10) 내부에 위치하고, 터보차져(25)와 압축공기통로(21)로 연결된다. 인터쿨러(20)는 상기 터보차져(25)로부터 전달받은 고온의 압축 공기(7)를 온도조절챔버(10) 내부의 냉각수와 열교환하게 하여 냉각시키고, 냉각된 흡입 공기(9)를 흡기통로(5)를 통하여 엔진(50)에 공급한다. 인터쿨러(20)는 고온의 압축 공기를 냉각시켜 공기 밀도를 크게 함으로써 엔진으로 보급되는 흡입 공기(9)의 절대량을 늘려 엔진 출력을 향상 시킬 수 있다.
상기 터보차져(25)는 배기가스를 이용하여 외기(6)를 압축한다. 상기 터보차져(25)를 통과한 압축 공기(7)는 압축공기통로(21)를 통하여 인터쿨러(20)에 공급된다.
상기 EGR쿨러(30)는 온도조절챔버(10) 내부에 위치하며, 배기 매니폴드(35)와 배기순환통로(31)로 연결되어 있다. 상기 EGR쿨러(30)는 배기순환통로(31)를 통하여 유입된 배기가스(8)를 냉각시킨다. EGR쿨러(30)에 의하여 냉각된 배기가스(8)는 EGR밸브(34)에 공급된다.
상기 EGR밸브(34)는 EGR쿨러(30)에 연결되어 차량의 운전 조건에 따라서 재순환되는 배기가스의 양을 조절한다. EGR밸브(34)를 통과한 배기가스는 인터쿨러(20)를 통과한 공기와 합류되도록 설치된다. 즉, EGR밸브(34)를 통과한 배기가스와 상기 인터쿨러(20)를 통과한 공기는 하나의 흡기 통로(5)를 통하여 흡기 공기(9)로서 엔진(50)에 공급되도록 되어 있다. 도면에서는 하나의 EGR밸브(34)가 도시되었지만, 제어의 정밀도를 향상시키기 위하여 다수의 EGR밸브(34)가 구비될 수 있다.
상기 배기 매니폴드(35)는 엔진(50)에서 연소된 연료의 배기가스를 배출하는 곳으로, 상기 엔진(50)에서 배출되는 배기 가스(8)는 터보차져(25)의 터빈을 강제로 회전시켜 흡입되는 공기량을 늘리는 과급에 이용되게 하거나 별도의 통로(도시되지 않음)를 통하여 외부에 배출할 수 있다. 또한, 상기 배기 매니폴드(35)는 배기순환통로(31)를 통하여 EGR쿨러(30)에 배기가스를 공급되게 할 수 있다.
상기 오일쿨러(40)는 온도조절챔버(10)의 내부에 위치한다. 상기 오일쿨러(40)는 엔진(50)으로부터 오일 통로(41)를 통하여 유입되는 고온의 오일을 냉각하고, 냉각된 오일을 다른 오일 통로(42)를 통하여 엔진(50)에 재공급되게 할 수 있다.
상기 PTC히터(15)는 전기발열체로 상기 온도조절챔버(10)에 구비되어 냉각수를 가열할 수 있다.
상기 엔진(50)은 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 태워 화학적 에너지를 기계적 에너지로 전환한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 엔진(50)에서는 인터쿨러(20) 및 EGR밸브(34)를 경유한 공기가 하나의 흡기통로(5)를 통하여 엔진(50)에 유입되어 연소된다.
또한, 상기 엔진(50)은 냉각수라인(3)을 통해 순환되는 냉각수에 의하여 냉각될 수 있다. 상기 냉각수라인(3)은 온도조절챔버(10)로부터 엔진(50)으로 냉각수를 유입되게 하기 위한 통합 냉각수라인(4)을 포함한다. 상기 통합 냉각수라인(4)에 의해 유입된 냉각수는 엔진(50)을 통과하면서 가열되고, 가열된 냉각수는 써모스탯(60)에 공급된다. 상기 냉각수가 역류하는 것을 방지하기 위하여, 엔진(50)과 써모스탯(60)을 연결하는 냉각수라인(3) 상에 역류방지밸브(51)가 장착될 수 있다.
상기 써모스탯(60)은 히터코어(70)에 연결되어 상기 엔진(50)에서 가열된 냉각수 중 일부를 항시 히터코어(70)에 공급되도록 되어 있으며, 나머지 일부는 선택적으로 라디에이터(80)에 공급된다.
상기 히터코어(70)는 냉각수의 열을 차실 내부로 방출하는 장치이다. 상기 히터코어(70)는 냉각수라인(3)을 통하여 선택적으로 온도조절챔버(10) 또는 엔진(50)에 연결된다.
상기 라디에이터(80)는 냉각수라인(3)을 통하여 온도조절챔버(10)에 연결되며, 엔진(50)에서 가열된 냉각수를 외기와의 열교환을 통하여 냉각하여 온도조절챔버(10)에 공급되도록 되어 있다.
상기 통합된 냉각 시스템(1)은 상기 냉각수라인(3)의 스위칭을 위한 제1제어 밸브(91)와 제2제어 밸브(92)를 더 포함한다. 상기 제1, 2제어 밸브(91,92)는 삼방밸브(3 way valves)를 이용할 수 있다.
상기 제1제어 밸브(91)는 선택적으로 라디에이터(80) 또는 히터코어(70)를 통과한 냉각수를 온도조절챔버(10)에 공급하도록 되어 있다.
상기 제2제어 밸브(92)는 히터코어(70)를 통과한 냉각수를 선택적으로 통합 냉각수라인(4) 또는 제1제어 밸브(91)에 공급하도록 되어있다.
더 나아가, 상기 통합된 냉각 시스템(1)은 상기 써모스탯(60), 제1, 2제어 밸브(91, 92), PTC히터(15), 그리고 EGR 밸브(34)를 제어하기 위한 제어기(100)를 포함한다. 상기 제어기(100)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구형될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템(1)을 제어하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 통합된 냉각 시스템(1)은 냉각수 온도 센서(110)를 더 포함한다.
냉각수 온도 센서(110)는 상기 냉각수라인(3) 상의 설정된 위치에 장착되어 냉각수 온도를 측정하고, 이에 대한 정보를 상기 제어기(100)에 전달한다. 상기 설정된 위치는 엔진(50)과 터보차져(25) 사이일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 제어기(100)는 상기 냉각수 온도 센서(110)로부터 전달된 냉각수 온도에 대한 정보를 기초로 제1, 2제어 밸브(91, 92), 써모스탯(60), PTC히터(15) 및 EGR 밸브(34)를 제어한다.
도 1은 냉각수 온도 센서(110)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮은 경우의 작동을 나타낸다. 이 경우, 엔진(50)을 통과한 냉각수는 써모스탯(60)으로 유입되고, 상기 써모스탯(60)은 라디에이터(80)로 연결되는 냉각수 통로를 폐쇄하고, 유입된 냉각수를 히터코어(70)에 공급한다. 상기 히터코어(70)를 통과한 냉각수는 제2제어 밸브(92)로 전달된다. 상기 제2제어 밸브(92)는 히터코어(70)로부터 제1제어 밸브(91)로 연결되는 냉각수 통로만 개방한다. 제1제어 밸브(91)는 제2제어 밸브(92)로부터 유입된 냉각수를 온도조절챔버(10)에 공급한다. 온도조절챔버(10)에는 PTC히터(15)가 작동되어 냉각수를 가열하게 할 수 있다. 가열된 냉각수는 온도조절챔버(10)로부터 통합 냉각수라인(4)을 따라 엔진(50)으로 공급되고, 냉각수 및 엔진(50)의 내부 온도는 신속하게 상승된다. 이러한 신속한 엔진 워밍업으로 인해 엔진 오일 온도가 적절히 상승할 수 있고 마찰이 저감되어 연비가 향상되는 효과가 있다. 이 때, EGR 밸브(34)는 엔진으로 배출되는 배기 가스의 양을 조절하여 온도조절챔버(10) 내부의 냉각수 온도를 더 높일 수 있도록 제어된다.
이하의 설명에서는 냉각수 온도 센서(110)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮은 경우의 작동을 제1작동 모드라 칭하기로 한다.
도 2는 냉각수 온도 센서(110)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높은 경우의 작동을 나타낸다. 이 경우, 엔진(50)을 통과한 고온의 냉각수는 써모스탯(60)으로 유입되고, 상기 써모스탯(60)은 엔진(50)으로부터 유입된 냉각수를 히터코어(70) 또는 라디에이터(80)로 전달한다. 상기 히터코어(70)에 의하여 고온의 냉각수의 열은 차실에 공급되게 할 수 있다. 상기 히터코어(70)를 통과한 냉각수는 제2제어 밸브(92)에 전달된다. 제2제어 밸브(92)는 히터코어(70)로부터 통합 냉각수라인(4)으로 연결되는 냉각수라인을 개방하고 제1제어 밸브로 연결되는 냉각수라인은 차단한다. 라디에이터(80)를 통과하며 냉각된 냉각수는 제1제어 밸브(91)로 유입되고, 상기 제1제어 밸브(91)는 라디에이터(80)로부터 온도조절챔버(10)로 연결된 냉각수라인만 개방한다. 온도조절챔버(10)에 공급되어 냉각된 냉각수는 다시 엔진(50)에 공급되고, PTC히터(15)는 작동되지 않게 제어된다. 이 때, EGR 밸브(34)는 엔진으로 배출되는 배기 가스의 양을 조절하여 온도조절챔버(10) 내부의 냉각수 온도를 더 낮출 수 있도록 제어된다.
이하의 설명에서는 냉각수 온도 센서(110)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높은 경우의 작동을 제2작동 모드라 칭하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 통합된 냉각 시스템(1)을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템을 제어하는 방법은 엔진(50)이 시동되었는지를 판단함으로써 시작된다(S200).
S200 단계에서 엔진(50)이 시동되지 않은 것으로 판단하면, 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템을 제어하는 방법을 종료한다(S250).
S200 단계에서 엔진(50)이 시동된 것으로 판단되면, 제어기(100)는 냉각수 온도 센서(110)으로부터 전달된 냉각수 온도 정보와 설정된 냉각수 온도를 비교하여 판단하고(S300), 이에 따라 제1, 2제어 밸브(91, 92), 써모스탯(60), PTC히터(15) 및 EGR 밸브(34)를 제어한다.
만일, 냉각수 온도가 설정된 온도보다 낮다고 판단되면(S400), 제어기(100)는 제1작동 모드에 따라 제1, 2제어 밸브(91, 92), 써모스탯(60), PTC히터(15) 및 EGR 밸브(34)를 제어한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1제어 밸브(91)는 제2제어 밸브(92)로부터 유입된 냉각수만을 온도조절챔버(10)에 공급하고, 제2제어 밸브(92)는 히터코어(70)로부터 제1제어 밸브(91)로 연결되는 냉각수 통로만 개방한다. 써모스탯(60)은 라디에이터(80)로 연결되는 냉각수 통로를 폐쇄하고, PTC히터(15)는 작동하게 된다. 이 때, 이 때, EGR 밸브(34)는 배출되는 배기 가스의 양을 냉각수 온도를 높일 수 있도록 제어된다.
만일, 냉각수 온도가 설정된 온도보다 높다고 판단되면(S500), 제어기(100)는 제2작동 모드에 따라 제1, 2제어 밸브(91, 92), 써모스탯(60), PTC히터(15) 및 EGR 밸브(34)를 제어한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1제어 밸브(91)는 라디에이터(80)로부터 온도조절챔버(10)로 연결된 냉각수라인만 개방하고, 제2제어 밸브(92)는 히터코어(70)로부터 통합 냉각수라인(4)으로 연결되는 냉각수라인만을 개방한다. 써모스탯(60)은 엔진(50)으로부터 유입된 냉각수를 히터코어(70) 또는 라디에이터(80)로 전달하고, PTC히터(15)는 비작동 상태를 유지한다. 이 때, EGR 밸브(34)는 배출되는 배기 가스의 양을 냉각수 온도를 낮출 수 있도록 제어된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 냉각 시스템을 제어하는 방법은 엔진(50)이 작동 중인 상태에서는 계속적으로 반복될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (11)

  1. 냉각수와 엔진에 공급되는 압축 공기를 열교환시키도록 된 인터쿨러와, 상기 냉각수와 엔진으로 재순환되는 배기 가스를 열교환시키도록 된 EGR쿨러와, 상기 냉각수와 엔진 오일을 열교환시키도록 된 오일쿨러가 그 내부에 장착된 온도조절챔버; 그리고
    상기 온도조절챔버에 냉각수를 공급하고, 온도조절챔버로부터 배출된 냉각수를 엔진에 전달하기 위한 냉각수라인;
    을 포함하는 통합된 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    엔진에서 가열된 냉각수의 일부의 열을 차실 내부로 방출하도록 된 히터코어; 그리고
    엔진에서 가열된 냉각수의 다른 일부를 외기와의 열교환을 통해 냉각시키도록 된 라디에이터;
    를 더 포함하는 통합된 냉각 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    선택적으로 상기 히터코어 또는 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 온도조절챔버에 공급하기 위한 제1제어 밸브;
    상기 히터코어를 통과한 냉각수를 선택적으로 상기 제1제어 밸브 또는 엔진에 공급하기 위한 제2제어 밸브;
    엔진을 통과한 냉각수를 항시 히터코어에 공급하고, 선택적으로 상기 라디에이터에 공급하거나 공급하지 않도록 된 써모스탯; 그리고
    상기 EGR 쿨러를 통과하여 엔진으로 재순환되는 배기가스의 양을 조절하도록 된 EGR 밸브;
    를 더 포함하는 통합된 냉각 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도조절챔버 내의 냉각수를 선택적으로 가열하기 위한 PTC 히터를 더 포함하는 통합된 냉각 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각수라인을 지나는 냉각수의 온도에 따라 상기 써모스탯, 상기 제1제어 밸브, 상기 제2제어 밸브, 상기 PTC히터 및 상기 EGR밸브를 제어하기 위한 제어기를 더 포함하는 통합된 냉각 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상부에서부터 하부로 상기 인터쿨러, 상기 EGR쿨러, 상기 오일쿨러의 순서로 상기 온도조절챔버 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 통합된 냉각 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    엔진과 상기 써모스탯 사이의 냉각수라인에 장착되는 역류방지밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합된 냉각 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮다면, 상기 제어기는
    엔진으로부터 유입되는 냉각수를 상기 히터코어로만 공급될 수 있도록 상기 써모스탯을 제어하고,
    상기 히터코어를 통과한 냉각수가 상기 제1제어 밸브로 유입될 수 있도록 상기 제2제어 밸브를 제어하고,
    상기 제2제어밸브로부터 유입된 냉각수를 상기 온도조절챔버에 공급하도록 제1제어 밸브를 제어하며, ,
    상기 PTC히터를 작동시키고,
    냉각수의 온도가 높아지도록 상기 EGR밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 통합된 냉각 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높다면, 상기 제어기는
    엔진으로부터 유입되는 냉각수를 상기 라디에이터와 상기 히터코어에 공급될 수 있도록 상기 써모스탯을 제어하고,
    상기 히터코어를 통과한 냉각수를 다시 엔진에 공급하도록 상기 제2제어 밸브를 제어하고,
    상기 라디에이터를 통과한 냉각수를 상기 온도조절챔버로 공급될 수 있도록 제1제어 밸브를 제어하며,
    상기 PTC히터는 비작동되도록 제어하고,
    상기 EGR밸브는 냉각수 온도가 낮아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 냉각 시스템.
  10. 인터쿨러, EGR쿨러, 오일쿨러가 구비되어 냉각수와 열교환하도록 된 온도조절챔버와, 상기 온도조절챔버에 구비되어 냉각수를 가열하는 PTC히터와, 엔진에서 가열된 냉각수를 공기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터를 포함하는 통합된 냉각 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    엔진의 냉각수 온도가 설정된 온도보다 높은지 판단하는 단계;
    상기 냉각수 온도가 설정된 온도보다 높지 않은 것으로 판단되면, 제1작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 제1작동 모드에서는
    엔진에서 가열된 냉각수를 상기 라디에이터를 거치지 않게 하고,
    상기 PTC히터가 작동되게 하여 데워진 냉각수를 엔진에 다시 공급하는 것을 특징으로 하는 통합된 냉각 시스템 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    엔진의 냉각수 온도가 설정된 온도보다 높다고 판단되면, 제2작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 제2작동 모드에서는
    상기 PTC히터는 작동되지 않게 하고,
    엔진에서 가열된 냉각수는 상기 라디에이터를 거쳐 온도조절챔버를 지나 엔진으로 다시 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 통합된 냉각 시스템 제어 방법.
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