KR20160118573A - 차량용 egr 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

차량용 egr 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 EGR 쿨러에서 배출되는 냉매의 온도에 따라 제1 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 히터 또는 라디에이터로 유동되는 냉매의 유량을 일차적으로 제어하고, 엔진으로 공급되는 냉매의 온도에 따라 제2 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 엔진으로 유동되는 냉매의 유량을 이차적으로 제어하여, 냉각수가 EGR 쿨러에 유입되는 EGR 가스에 의해 보일링되는 것을 방지하여 냉각수의 교체비용을 저감하고, 냉각수 부족에 의한 엔진의 손상을 최소화하며, EGR 쿨러의 냉각성능을 향상시키고 냉각수의 손실을 최소화할 수 있는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

Description

차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법{Cooling water flow control device of EGR cooler for vehicle and method thereof}
본 발명은 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EGR 쿨러에서 배출되는 냉매의 온도에 따라 제1 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 히터 또는 라디에이터로 유동되는 냉매의 유량을 일차적으로 제어하고, 엔진으로 공급되는 냉매의 온도에 따라 제2 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 엔진으로 유동되는 냉매의 유량을 이차적으로 제어하여, EGR 쿨러의 냉각성능을 향상시키고, 냉각수가 보일링 되는 것을 방지할 수 있는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 EGR(Exhaust Gas Rrcirculation, 배기가스 재순환 장치)은 차량의 배기가스 중의 일부를 혼합기와 함께 흡입시킴으로써 연소실의 온도를 낮추어 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질의 배출을 저감하는 기능을 수행한다.
또한, 오늘날에는 세계적으로 대기환경오염에 대한 규제 강화에 의해 EGR 가스 온도를 낮추기 위해 EGR 쿨러(EGR cooler)가 함께 적용된다.
EGR 쿨러로 유입되는 배기가스는 엔진을 통해 배출되는 냉각수에 의해 EGR 가스를 냉각시키게 된다.
일반적으로 차량에는 겨울철과 같이 외기 온도가 낮은 경우에 운전자나 탑승자에게 난방을 제공하기 위한 난방장치가 설치된다.
이러한, 난방장치는 엔진을 순환하면서 엔진을 냉각시킨 후에 열교환에 의해 가열된 냉각수(cooling water)를 히터로 공급하고, 히터에 공급된 냉각수의 열을 외부의 차가운 공기와 열교환시킨 후에, 가열된 외기의 공기를 송풍팬을 통해 차량의 실내로 공급하도록 구성된다.
그러나, 종래 엔진, 히터, EGR 쿨러, 라디에이터를 순환하는 냉각수는 EGR 쿨러로 소량의 냉각수만 유입됨에 따라 EGR 쿨러에서 EGR 가스와 열교환할 때에 냉각수가 보일링(boiling)되는 문제점이 있었다.
또한, 냉각수가 보일링에 의해 손실됨에 따라, 냉각수 부족에 의해 엔진이 과열되는 문제점이 있었다.
더욱이, 냉각수가 보일링에 의해 손실됨에 따라, 냉각수를 자주 보충해주어야 함에 따라 냉각수 보충비용 등이 증가되는 문제점이 있었다.
게다가, 종래에는 EGR 쿨러에 유입되는 냉각수의 유량과 엔진, 히터, EGR 쿨러, 라디에이터를 순환하는 냉각수 유량을 제어할 수 없어 EGR 쿨러의 냉각효율이 감소되고, 최종적으로 엔진이 효율이 감소되는 문제점이 있었다.
일본 공개특허공보 제2007-315323호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 EGR 쿨러에서 배출되는 냉매의 온도에 따라 제1 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 히터 또는 라디에이터로 유동되는 냉매의 유량을 일차적으로 제어하여 냉각수가 EGR 쿨러에 유입되는 EGR 가스에 의해 보일링되는 것을 방지하여 냉각수의 교체비용을 저감하고, 냉각수 부족에 의한 엔진의 손상을 최소화하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 엔진으로 공급되는 냉매의 온도에 따라 제2 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 엔진으로 유동되는 냉매의 유량을 이차적으로 제어하여, EGR 쿨러의 냉각성능을 향상시키고 냉각수의 손실을 최소화하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치는 엔진(10); 일단이 상기 엔진(10)에 연결되고, 타단이 EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러(20)와 연결되어, 상기 엔진(10)을 냉각한 냉각수가 배출되는 엔진 냉각수 배출유로(11); 일단이 상기 EGR 쿨러(20)에 연결되고, 타단이 제1 유량제어밸브(30)와 연결되어, 상기 EGR 가스를 냉각한 냉각수가 배출되는 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21); 상기 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21) 상에 설치되는 제1 온도검출부(40); 일단이 상기 제1 유량제어밸브(30)에 연결되고, 타단이 냉각수와 공기의 열교환을 통해 차량 실내를 난방시키기 위한 히터(60)와 연결되는 제1 분기유로(50) 및 일단이 상기 제1 유량제어밸브(30)에 연결되고, 타단이 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터(70)와 연결되는 제2 분기유로(51); 일단이 상기 히터(60)에 연결되어, 공기와 열교환된 냉각수가 배출되는 히터 냉각수 배출유로(61); 일단이 상기 라디에이터(70)에 연결되어, 냉각된 냉각수가 배출되는 라디에이터 냉각수 배출유로(71); 일단이 상기 히터 냉각수 배출유로(61)와 상기 라디에이터 냉각수 배출유로(71)에 합쳐지고, 타단이 상기 엔진(10)에 연결되어 상기 엔진(10)을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하는 엔진 냉각수 공급유로(12); 및 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 유량을 제어하기 위한 제어유닛(90);을 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치는 상기 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에 설치되는 워터펌프(80);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치는 상기 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에서 상기 엔진(10)과 상기 워터펌프(80) 사이에 설치되는 제2 유량제어밸브(31); 및 상기 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에서 상기 제2 유량제어밸브(51)와 상기 워터펌프(80) 사이에 설치되는 제2 온도검출부(41);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 의 제어유닛(90)은 기준 냉각수 온도 데이터를 저장하는 기준 냉각수 온도저장부(91); 상기 제1 온도검출부(40)와 상기 제2 온도검출부(41)에 의한 현재 냉각수 온도와 상기 기준 냉각수 온도저장부(91)에 저장된 기준 냉각수 온도를 비교하는 냉각수 온도비교부(92); 및 상기 냉각수 온도비교부(92)에 의해 현재 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만이거나 이상인 경우에 상기 제1 유량제어밸브(30)의 개폐방향과 개도율 및 상기 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어하는 제어부(93);를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 상기 기준 냉각수 온도는 82도로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 제어유닛의 제어부(93)는 상기 제1 온도검출부(40)의 검출된 온도에 따라 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 제2 분기유로(51) 측은 폐쇄하고, 제1 분기유로(50) 측만 개방하도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어하고, 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제1 분기유로(50)와 상기 제2 분기유로(51)를 모두 개방하되, 상기 제1 분기유로(50) 보다 상기 제2 분기유로(51)의 개도율이 더 크게 개방되도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 제어유닛의 제어부(93)는 상기 제2 온도검출부(41)의 검출된 온도에 따라 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 폐쇄하고, 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 개방하여 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 유량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 상기 제1 유량제어밸브(30)는 투웨이 밸브로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 상기 제1 유량제어밸브(30)와 상기 제2 유량제어밸브(31)는 전자비례감압밸브로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법은 기준 냉각수 온도저장부(91)에 기준 냉각수 온도를 저장하는 단계(S1); 제1 온도검출부(40)에서 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도를 검출하는 단계(S2); 냉각수 온도비교부(92)에서 검출된 냉각수 온도와 기준 냉각수 온도를 비교하는 단계(S3); 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과에 따라, 제어부(93)에서 제1 유량제어밸브(30)의 개폐방향과 개폐여부를 제어하는 단계(S4);를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법의 상기 제1 유량제어밸브(30)의 개폐여부와 개도율을 제어하는 단계(S4)는 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 제2 분기유로(51) 측은 폐쇄하고, 제1 분기유로(50) 측만 개방하도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어하고, 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제1 분기유로(50)와 상기 제2 분기유로(51)를 모두 개방하되, 상기 제1 분기유로(50) 보다 상기 제2 분기유로(51)의 개도율이 더 크게 개방되도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법은 제2 온도검출부(41)에서 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도를 검출하는 단계(S5); 상기 냉각수 온도비교부(92)에서 검출된 냉각수 온도와 기준 냉각수 온도를 비교하는 단계(S6); 및 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과에 따라, 상기 제어부(93)에서 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어하는 단계(S7);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법의 바람직한 다른 실시예에서, 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법의 상기 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어하는 단계(S7)는 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 폐쇄하고, 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 개방하여 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법은 EGR 쿨러에서 배출되는 냉매의 온도에 따라 제1 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 히터 또는 라디에이터로 유동되는 냉매의 유량을 일차적으로 제어하여 냉각수가 EGR 쿨러에 유입되는 EGR 가스에 의해 보일링(boiling)되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법은 냉각수가 보일링 냉각수의 보일링 되는 것을 방지하여 냉각수의 부족에 의한 엔진의 손상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법은 냉각수의 손실을 최소화하여 냉각수의 교체비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치 및 제어방법은 엔진으로 공급되는 냉매의 온도에 따라 제2 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 엔진으로 유동되는 냉매의 유량을 이차적으로 제어하여 EGR 쿨러의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법의 절차도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치의 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치(1)를 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치(1)는 엔진(10), 엔진 냉각수 배출유로(11), EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21), 제1 온도검출부(40), 제1, 2 분기유로(50, 51), 히터 냉각수 배출유로(61), 라디에이터 냉각수 배출유로(71), 엔진 냉각수 공급유로(12), 및 제어유닛(90)으로 이루어진다.
엔진(10)은 차량의 일부에 설치되어 연료의 연소에 따라 회전동력을 발생시켜 차량을 구동하고, 각종 전기적 에너지를 얻을 수 있는 동력원을 구성한다.
엔진 냉각수 배출유로(11)의 일단은 엔진(10)에 연결된다. 엔진 냉각수 배출유로(11)의 타단은 EGR 쿨러(20)에 연결된다. 이처럼, 엔진 냉각수 배출유로(11)를 통해 엔진(10)을 냉각한 냉각수가 엔진(10)의 외부로 배출된다.
EGR 쿨러(20)는 엔진 냉각수 배출유로(11)의 타단에 연결된다. EGR 쿨러(20)는 엔진 냉각수 배출유로(11)를 통해 공급되는 냉각수로 EGR 가스 공급라인을 통해 EGR 쿨러(20) 내부로 유입되는 EGR 가스를 냉각한다. 이렇게 EGR 쿨러(20)에서 냉각수에 의해 냉각되는 EGR 가스는 EGR 가스 배출라인을 통해 엔진으로 이송된다.
EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21)의 일단은 EGR 쿨러(10)에 연결된다. EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21)의 타단은 제1 유량제어밸브(30)에 연결된다. EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21)를 통해 EGR 가스를 냉각한 냉각수가 EGR 쿨러(20)의 외부로 배출된다.
제1 유량제어밸브(30)는 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21)의 타단에 연결되도록 설치된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 유량제어밸브(30)는 투웨이 밸브(2 way vavle)로 형성된다. 또한, 제1 유량제어밸브(30)는 후술하는 제어유닛(90)의 제어부(93)에서 전송되는 신호에 의해 제1 분기유로(50)와 제2 분기유로(51)의 개폐방향과 개도율을 조절할 수 있도록 전자비례감압밸브(EPPR vavle)로 형성될 수 있다.
제1 온도검출부(40)는 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21) 상에 설치된다. 즉, 제1 온도검출부(40)는 제1 유량제어밸브(30)와 EGR 쿨러(20) 사이에 위치하도록 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21) 상에 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 제1 온도검출부(40)는 온도센서로 형성될 수 있고, EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21)의 길이 등 필요에 따라 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21) 상에 복수개가 설치될 수 있다.
제1 분기유로(50)와 제2 분기유로(51)가 제1 유량제어밸브(30)에서 각각 히터(60)와 라디에이터(70)와 연결되도록 설치된다. 즉, 제1 분기유로(50)의 일단은 제1 유량제어밸브(30)에 연결되고, 제1 분기유로(50)의 타단은 히터(60)와 연결되도록 설치된다. 또한, 제2 분기유로(51)의 일단은 제1 유량제어밸브(30)에 연결되고, 제2 분기유로(51)의 타단은 라디에이터(70)와 연결되도록 설치된다.
히터(60)는 제1 분기유로(50)의 타단에 연결되어, 제1 분기유로(50)를 통해 공급되는 냉각수와 공기의 열교환을 통해 난방장치가 작동되는 경우에 차량 실내에 를 난방시킨다. 즉, 히터(60)로 공급된 엔진(10)과 EGR 가스를 냉각시킨 후에 열교환에 의해 가열된 냉각수의 열을 외부의 차가운 공기와 열교환시킨 후에, 가열된 외기의 공기를 송풍팬을 통해 차량의 실내로 공급한다.
히터 냉각수 배출유로(61)의 일단은 히터(60)에 연결되고, 히터 냉각수 배출유로(61)의 타단은 라디에이터 냉각수 배출유로(71)와 합쳐지면서 엔진 냉각수 공급유로(12)와 연통된다. 히터 냉각수 배출유로(61)를 통해 히터(60)의 내부에서 열교환된 냉각수가 히터(60)의 외부로 배출된다.
라디에이터(70)는 제2 분기유로(50)의 타단에 연결되어 엔진(10)과 EGR 가스를 냉각시킨 후에 열교환에 의해 가열된 냉각수를 냉각한다.
라디에이터 냉각수 배출유로(71)의 일단은 라디에이터(70)에 연결되고, 라디에이터 냉각수 배출유로(71)의 타단은 히터 냉각수 배출유로(61)와 합쳐지면서 엔진 냉각수 공급유로(12)와 연통된다. 라디에이터 냉각수 배출유로(71)를 통해 라디에이터(70)의 내부에서 열교환된 냉각수가 라디에이터(70)의 외부로 배출된다.
엔진 냉각수 공급유로(12)의 일단은 상술한 바와 같이 히터 냉각수 배출유로(61)와 라디에이터 냉각수 배출유로(71)에 합쳐지고, 엔진 냉각수 공급유로(12)의 타단은 엔진(10)에 연결된다. 엔진 냉각수 공급유로(12)를 통해 EGR 쿨러(20), 히터(60), 및 라디에이터(70)를 순환하면서 열교환된 냉각수가 다시 엔진(10)을 냉각하기 위해 엔진(10)으로 공급된다.
제어유닛(90)은 냉각수의 온도에 따라 상술한 각각의 유로에서 유동되는 냉각수의 유량을 제어한다.
도 1에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치(1)는 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에 설치되는 워터펌프(80)를 더 포함한다.워퍼펌프(80)는 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에 설치되어 상술한 각각의 유로에서 유동되는 냉매를 순환시키는 동력을 제공한다.
도 1에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치(1)는 제2 유량제어밸브(31)와 제2 온도검출부(41)를 더 포함한다.
제2 유량제어밸브(31)는 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에서 엔진(10)과 워터펌프(80) 사이에 설치된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제2 유량제어밸브(30)는 후술하는 제어유닛(90)의 제어부(93)에서 전송되는 신호에 의해 엔진 냉각수 공급유로(12)의 개폐여부를 제어할 수 있도록 전자비례감압밸브(EPPR vavle)로 형성될 수 있다.
제2 온도검출부(41)는 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에서 제2 유량제어밸브(51)와 워터펌프(80) 사이에 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 제2 온도검출부(41)는 온도센서로 형성될 수 있고, 엔진 냉각수 공급유로(12)의 길이 등 필요에 따라 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21) 상에 복수개가 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치(1)의 제어유닛(90)은 기준 냉각수 온도저장부(91), 냉각수 온도비교부(92), 및 제어부(93)를 포함한다.
기준 냉각수 온도저장부(91)는 기준 냉각수 온도 데이터를 저장한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 기준 냉각수 온도는 82도(섭씨)로 설정된다.
냉각수 온도비교부(92)는 제1 온도검출부(40)에서 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수의 현재 온도와 기준 냉각수 온도저장부(91)에 저장된 기준 냉각수 온도를 비교한다. 또한, 냉각수 온도 비교부(92)는 제2 온도검출부(41)에서 엔진(10)으로 공급되는 현재 냉각수 온도와 기준 냉각수 온도저장부(91)에 저장된 기준 냉각수 온도를 비교한다.
제어부(93)는 냉각수 온도비교부(92)에 의해 현재 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만이거나 이상인 경우에 제1 유량제어밸브(30)의 개폐방향과 개도율 및 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어한다.
제어부(93)는 제1 온도검출부(40)의 검출에 따라 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 제2 분기유로(51) 측은 폐쇄하고, 제1 분기유로(50) 측만 개방하도록 제1 유량제어밸브(30)를 제어한다. 또한, 제1 온도검출부(40)의 검출에 따라 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 제1 분기유로(50)와 제2 분기유로(51)를 모두 개방한다. 이때에, 제1 분기유로(50) 보다 제2 분기유로(51)의 개도율이 더 크게 개방되도록 제1 유량제어밸브(30)를 일차적으로 제어한다.
제어부(93)는 제2 온도검출부(40)의 검출된 온도에 따라 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 폐쇄하도록 제2 유량제어밸브(31)를 제어한다. 도한, 제2 온도검출부(41)의 검출에 따라 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 제2 유량제어밸브(31)를 개방하여 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키도록 제2 유량제어밸브(31)를 이차적으로 제어한다.
이처럼, EGR 쿨러에서 배출되는 냉매의 온도에 따라 제1 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 히터 또는 라디에이터로 유동되는 냉매의 유량을 일차적으로 제어하여 냉각수가 EGR 쿨러에 유입되는 EGR 가스에 의해 보일링되는 것을 방지하여 냉각수의 교체비용을 저감하고, 엔진의 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 엔진으로 공급되는 냉매의 온도에 따라 제2 유량제어밸브와 제어유닛에 의해 엔진으로 유동되는 냉매의 유량을 이차적으로 제어하여 EGR 쿨러의 냉각성능을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법의 절차도를 나타낸다. 도 2을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법을 설명한다.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법은 기준 냉각수 온도를 저장하는 단계(S1), 제1 온도검출부에서 냉각수 온도를 검출하는 단계(S2), 냉각수 온도를 비교하는 단계(S3), 및 제1 유량제어밸브를 제어하는 단계(S4)로 이루어진다. 또한, 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법은 제2 온도검출부에서 냉각수 온도를 검출하는 단계(S5), 냉각수 온도를 비교하는 단계(S6), 및 제2 유량제어밸브를 제어하는 단계(S7)을 더 포함할 수 있다.
기준 냉각수 온도저장부(91)에 기준 냉각수 온도가 저장된다. 이때에 기준 냉각수 온도는 82도(섭씨)로 설정된다.
기준 냉각수 온도를 저장하는 단계(S1) 이후에, 제1 온도검출부(40)에서 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도를 검출한다.
제1 온도검출부에서 냉각수 온도를 검출하는 단계(S2) 이후에, 냉각수 온도비교부(92)에서 검출된 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도와 기준 냉각수 온도를 비교한다.
냉각수 온도를 비교하는 단계(S3) 이후에, 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과에 따라, 제어부(93)에서 제1 유량제어밸브(30)의 개폐방향과 개폐여부를 제어한다.
제1 유량제어밸브를 제어하는 단계(S4)는 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 제2 분기유로(51) 측은 폐쇄하고, 제1 분기유로(50) 측만 개방하도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어한다. 또한, 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 제1 분기유로(50)와 제2 분기유로(51)를 모두 개방하고, 이때에 제1 분기유로(50) 보다 제2 분기유로(51)의 개도율이 더 크게 개방되도록 제1 유량제어밸브(30)를 제어한다.
제1 유량제어밸브를 제어하는 단계(S4) 이후에, 제2 온도검출부(41)에서 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도를 검출한다.
제2 온도검출부에서 냉각수 온도를 검출하는 단계(S5) 이후에, 냉각수 온도비교부(92)에서 엔진(10)으로 공급되는 냉각수의 검출된 온도와 기준 냉각수 온도를 비교한다.
냉각수 온도를 비교하는 단계(S6) 이후에, 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과에 따라, 제어부(93)에서 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어한다.
제2 유량제어밸브(31)를 제어하는 단계(S7)는 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 제2 유량제어밸브(31)를 폐쇄하도록 제2 유량제어밸브(31)를 제어한다. 또한, 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 제2 유량제어밸브(31)를 개방하여 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키도록 제2 유량제어밸브(31)를 제어한다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 냉각수 유동 제어장치, 10 : 엔진,
11 : 엔진 냉각수 배출유로, 12 : 엔진 냉각수 공급유로,
20 : EGR 쿨러, 21 : EGR 쿨러 냉각수 배출유로,
30 : 제1 유량제어밸브, 31 : 제2 유량제어밸브,
40 : 제1 온도검출부, 41 : 제2 온도검출부,
50 : 제1 분기유로, 51 : 제2 분기유로,
60 : 히터, 61 : 히터 냉각수 배출유로,
70 : 라디에이터,
71 : 라디에이터 냉각수 배출유로, 80 : 워터펌프,
90 : 제어유닛, 91 : 온도저장부,
92 : 냉각수 온도비교부, 93 : 제어부.

Claims (13)

  1. 엔진(10);
    일단이 상기 엔진(10)에 연결되고, 타단이 EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러(20)와 연결되어, 상기 엔진(10)을 냉각한 냉각수가 배출되는 엔진 냉각수 배출유로(11);
    일단이 상기 EGR 쿨러(20)에 연결되고, 타단이 제1 유량제어밸브(30)와 연결되어, 상기 EGR 가스를 냉각한 냉각수가 배출되는 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21);
    상기 EGR 쿨러 냉각수 배출유로(21) 상에 설치되는 제1 온도검출부(40);
    일단이 상기 제1 유량제어밸브(30)에 연결되고, 타단이 냉각수와 공기의 열교환을 통해 차량 실내를 난방시키기 위한 히터(60)와 연결되는 제1 분기유로(50) 및 일단이 상기 제1 유량제어밸브(30)에 연결되고, 타단이 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터(70)와 연결되는 제2 분기유로(51);
    일단이 상기 히터(60)에 연결되어, 공기와 열교환된 냉각수가 배출되는 히터 냉각수 배출유로(61);
    일단이 상기 라디에이터(70)에 연결되어, 냉각된 냉각수가 배출되는 라디에이터 냉각수 배출유로(71);
    일단이 상기 히터 냉각수 배출유로(61)와 상기 라디에이터 냉각수 배출유로(71)에 합쳐지고, 타단이 상기 엔진(10)에 연결되어 상기 엔진(10)을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하는 엔진 냉각수 공급유로(12); 및
    냉각수의 온도에 따라 냉각수의 유량을 제어하기 위한 제어유닛(90);을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에 설치되는 워터펌프(80);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에서 상기 엔진(10)과 상기 워터펌프(80) 사이에 설치되는 제2 유량제어밸브(31); 및
    상기 엔진 냉각수 공급유로(12) 상에서 상기 제2 유량제어밸브(51)와 상기 워터펌프(80) 사이에 설치되는 제2 온도검출부(41);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어유닛(90)은,
    기준 냉각수 온도 데이터를 저장하는 기준 냉각수 온도저장부(91);
    상기 제1 온도검출부(40)와 상기 제2 온도검출부(41)에 의한 현재 냉각수 온도와 상기 기준 냉각수 온도저장부(91)에 저장된 기준 냉각수 온도를 비교하는 냉각수 온도비교부(92); 및
    상기 냉각수 온도비교부(92)에 의해 현재 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만이거나 이상인 경우에 상기 제1 유량제어밸브(30)의 개폐방향과 개도율 및 상기 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어하는 제어부(93);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 냉각수 온도는 82도인 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부(93)는,
    상기 제1 온도검출부(40)의 검출된 온도에 따라 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 제2 분기유로(51) 측은 폐쇄하고, 제1 분기유로(50) 측만 개방하도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어하고,
    상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제1 분기유로(50)와 상기 제2 분기유로(51)를 모두 개방하되, 상기 제1 분기유로(50) 보다 상기 제2 분기유로(51)의 개도율이 더 크게 개방되도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부(93)는,
    상기 제2 온도검출부(40)의 검출된 온도에 따라 상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 폐쇄하고,
    상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 개방하여 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 유량제어밸브(30)는 투웨이 밸브로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 유량제어밸브(30)와 상기 제2 유량제어밸브(31)는 전자비례감압밸브로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어장치.
  10. 기준 냉각수 온도저장부(91)에 기준 냉각수 온도를 저장하는 단계(S1);
    제1 온도검출부(40)에서 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도를 검출하는 단계(S2);
    냉각수 온도비교부(92)에서 검출된 냉각수 온도와 기준 냉각수 온도를 비교하는 단계(S3);
    냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과에 따라, 제어부(93)에서 제1 유량제어밸브(30)의 개폐방향과 개폐여부를 제어하는 단계(S4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 유량제어밸브(30)의 개폐여부와 개도율을 제어하는 단계(S4)는,
    상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 제2 분기유로(51) 측은 폐쇄하고, 제1 분기유로(50) 측만 개방하도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어하고,
    상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 EGR 쿨러(20)에서 배출되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제1 분기유로(50)와 상기 제2 분기유로(51)를 모두 개방하되, 상기 제1 분기유로(50) 보다 상기 제2 분기유로(51)의 개도율이 더 크게 개방되도록 상기 제1 유량제어밸브(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    제2 온도검출부(41)에서 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도를 검출하는 단계(S5);
    상기 냉각수 온도비교부(92)에서 검출된 냉각수 온도와 기준 냉각수 온도를 비교하는 단계(S6); 및
    상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과에 따라, 상기 제어부(93)에서 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어하는 단계(S7);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 유량제어밸브(31)의 개폐여부를 제어하는 단계(S7)는,
    상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 미만인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 폐쇄하고,
    상기 냉각수 온도비교부(92)의 판단 결과 냉각수 온도가 기준 냉각수 온도 이상인 경우에는, 상기 제2 유량제어밸브(31)를 개방하여 상기 엔진(10)으로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러의 냉각수 유동 제어방법.
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