KR20190028965A

KR20190028965A - 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법

Info

Publication number: KR20190028965A
Application number: KR1020170115937A
Authority: KR
Inventors: 이민영; 양일석; 박당희; 임정혁
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2019-03-20
Also published as: US20190078501A1; KR102370941B1; US10753268B2

Abstract

본 발명은 초기 시동시 패스트 웜업을 수행하면서 인터쿨러의 냉각성능이 향상되도록 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치는, 터보차저(51)의 압축기(53)와 엔진(10)사이에 설치되는 인터쿨러(42)를 냉각시키는 인터쿨러 냉각장치에 있어서, 상기 인터쿨러(42)의 외측 일부를 둘러싸고, 상기 인터쿨러(42)와 열교환되도록 일측으로 상기 엔진(10)으로부터 배출된 냉각수가 유입되고 타측으로 상기 냉각수가 배출되는 워터탱크(62)와, 상기 워터탱크(62)의 내부에 설치되고, 변속기(20)의 오일이 순환되는 ATF 워머(64)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법{INTERCOOLER COOLING APPARATUS FOR CONTROLLING OIL TEMPERATURE AND METHOD FOR CONTROLLING OF THE SAME}

본 발명은 초기 시동시 패스트 웜업을 수행하면서 인터쿨러의 냉각성능이 향상되도록 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같은 차량의 터보차저(130)는 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스의 회전력을 이용하여 상기 엔진(110)으로 유입되는 공기를 압축시키도록 배기가스에 의해 회전하는 터빈(132)과 상기 터빈(132)에 의해 회전하여 상기 엔진(110)으로 유입되는 공기를 압축하는 압축기(131)를 포함하는 시스템이다. 상기 터보차저(130)는 상기 엔진(110)의 흡기 충전 효율을 높이고 평균 유효압력을 높여 출력을 높인다.

상기 압축기(131)에 의해 압축되는 공기는 온도가 상승하게 되고, 이렇게 온도가 상승한 상태로 상기 엔진으로 유입되면, 엔진(110)의 토크 및 연비가 악화된다. 통상적으로 상기 엔진으로 유입되는 공기의 온도가 높아질수록 상기 엔진(110)의 토크 및 연비는 더 악화되는 경향을 보인다.

이를 위하여 상기 압축기(131)와 상기 엔진(110) 사이에 상기 압축기(131)에서 승온된 공기를 냉각시키는 인터쿨러(140)가 설치되어, 상기 엔진(110)으로 유입되는 공기의 온도를 낮추어 충전효율을 높이도록 한다. 이러한 상기 인터쿨러(140)는 냉각방식에 따라 수냉식과 공랭식으로 분류된다.

한편, 상기 엔진(110)의 시동 초기에는 변속기(120)에 충전된 오일의 점도가 높아 상기 변속기(120)의 마찰저항이 증가하고, 이는 연비를 저하시키는 요인 중의 하나이다. 이를 해소하기 위해 종래에는 상기 엔진(110)의 냉각수가 순환하는 ATF 워머(automatic transmission fluid warmer, 150)를 장착하여, 상기 변속기(120)의 오일이 승온되도록 하고 있다. 즉, 엔진(110)의 냉각수가 상기 변속기(120)의 오일이 각각 상기 ATF 워머(150)를 통과하도록 하면, 승온된 상기 엔진(110)의 냉각수가 상기 오일의 온도를 높이도록 함으로서, 상기 엔진(110)의 시동초기에 빠르게 웜업되도록 하는 패스트 웜업(fast warmup)이 가능해진다.

그러나, 상기 엔진(110)의 시동초기에는 상기 냉각수의 온도가 높지 않기 때문에 상기 변속기(120)의 오일을 신속하게 승온시키지 못하는 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '인터쿨러'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2010-0041102 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 엔진으로 유입되는 공기를 냉각시키는 인터쿨러를 온도조건에 따라 복수의 유체를 이용하여 냉각되도록 함으로써, 상기 인터쿨러의 냉각성능이 향상되도록 한 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 인터쿨러의 폐열이 변속기의 오일을 승온시키는데 사용되도록 한 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치는, 터보차저의 압축기와 엔진사이에 설치되는 인터쿨러를 냉각시키는 인터쿨러 냉각장치에 있어서, 상기 인터쿨러의 외측 일부를 둘러싸고, 상기 인터쿨러와 열교환되도록 일측으로 상기 엔진으로부터 배출된 냉각수가 유입되고 타측으로 상기 냉각수가 배출되는 워터탱크와, 상기 워터탱크의 내부에 설치되고, 변속기의 오일이 순환되는 ATF 워머를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수를 냉각시키는 라디에이터로부터 배출된 냉각수 중 일부가 상기 워터탱크로 유입되고, 상기 워터탱크로부터 배출된 냉각수는 상기 라디에이터로 유입되는 것을 특징으로 한다.

상기 라디에이터와 상기 워터탱크를 냉각수로 순환하도록 보조냉각라인이 설치되고, 상기 보조냉각라인에는 상기 냉각수를 순환시키는 냉각수 펌프가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진이 작동하고 상기 냉각수 펌프가 작동하지 않으면, 상기 인터쿨러를 통과하는 공기가 상기 워터탱크에 채워진 냉각수를 승온시키고, 상기 워터탱크에 채워진 냉각수가 상기 ATF 워머에 채워진 변속기 오일을 승온시키는 것을 특징으로 한다.

상기 인터쿨러의 외측 일부를 둘러싸고, 내부에 열교환 유체가 충전되며, 상기 인터쿨러와 열교환되도록 일측으로 에어컨의 냉매가 통과하는 유체탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

냉매가 저장되는 리시버드라이어로부터 배출된 냉매는 상기 유체탱크를 통과한 후 다시 상기 리시버드라이어로 유입되는 것을 특징으로 한다.

상기 리시버드라이어로부터 상기 유체탱크를 통과하여 다시 상기 리시버드라이어로 냉매가 순환되도록 하는 냉매라인이 구비되고, 상기 냉매라인에는 상기 냉매를 순환시키는 냉매 펌프가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 유체탱크는 상기 인터쿨러에서 상기 워터탱크와 이격되게 배치되고, 상기 인터쿨러에서 상기 워터탱크와 상기 유체탱크가 이격된 부위에서는 상기 엔진이 설치된 엔진룸으로 유입된 공기에 의해 냉각되는 것을 특징으로 한다.

상기 유체탱크의 내부에는 충전되는 열교환 유체는 냉각수 또는 오일이고, 상기 유체탱크를 관통하는 냉매라인의 냉매는 상기 열교환 유체를 통하여 상기 인터쿨러를 통과하는 공기와 열교환 하는 것을 특징으로 한다.

상기 워터탱크는 상기 인터쿨러의 입구에 인접하도록 설치되고, 상기 유체탱크는 상기 인터쿨러의 출구에 인접하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 워터탱크와 상기 유체탱크는 상기 인터쿨러를 통과하는 공기의 유동방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법은, 인터쿨러의 외측 일부를 둘러싸고, 상기 인터쿨러와 열교환되도록 엔진으로부터 배출된 냉각수가 순황되는 워터탱크와, 상기 인터쿨러에서 상기 워터탱크과 이격된 위치에 에어컨의 냉매가 관통하면서 내부에 채워진 열교환 유체가 상기 인터쿨러를 유동하는 공기와 열교환하는 유체탱크를 구비하고, 상기 워터탱크의 내부에 설치되고, 변속기의 오일이 순환되는 ATF 워머를 구비한 인터쿨러 냉각장치를 제어하는 방법에 있어서, 변속기의 오일온도, 냉각수의 온도와 인터쿨러의 출구온도를 측정하는 온도 측정 단계와, 상기 변속기의 오일의 온도가 상기 변속기 오일을 승온시켜야 하는 것으로 미리 설정된 오일 승온 기준온도보다 높은 지를 비교하는 제1 오일 온도 비교 단계와, 상기 변속기의 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높으면, 냉각수 펌프를 작동시키는 냉각수 펌프 작동 단계와, 상기 인터쿨러의 출구온도가 에어컨의 냉매를 순환시키는 것으로 미리 설정된 냉매순환 기준온도보다 높은 지를 비교하는 인터쿨러 출구 온도 비교단계와, 상기 인터쿨러의 출구온도가 상기 냉매순환 기준온도보다 높으면 냉매 펌프를 작동 시키는 냉매 펌프 작동 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 오일 온도 비교 단계에서 상기 변속기의 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높지 않으면, 상기 변속기의 오일 온도를 상기 워터탱크로 유입되는 냉각수의 온도와 비교하는 제2 오일 온도 비교 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 오일 온도 비교 단계에서, 상기 변속기의 오일 온도가 상기 워터탱크로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮으면, 상기 냉각수 펌프가 작동되지 않도록 하는 냉각수 펌프 정지 단계가 수행되고, 상기 냉각수 펌프 정지 단계 이후에는 상기 인터쿨러 출구 온도 비교단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각수 펌프 정지 단계에서는 상기 인터쿨러를 통과하는 공기가 상기 워터탱크에 채워진 냉각수를 승온시키고, 상기 워터탱크에 채워진 냉각수가 상기 ATF 워머의 내부에 채워진 상기 변속기의 오일을 승온시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 오일 온도 비교 단계에서, 상기 변속기의 오일 온도가 상기 워터탱크로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮지 않으면, 상기 냉각수 펌프 작동 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매 펌프 작동 단계 이후에는, 차량의 시동이 오프(OFF)되었는지를 판단하는 시동 오프 판단단계가 수행되고, 상기 시동 오프 판단 단계에서 상기 차량의 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 상기 온도 측정 단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.

상기 인터쿨러 출구 온도 비교단계에서, 상기 인터쿨러의 출구온도가 상기 냉매순환 기준온도보다 높지 않으면, 상기 냉매 펌프가 작동되지 않도록 하는 냉매 펌프 정지 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매 펌프 정지 단계 이후에는, 차량의 시동이 오프(OFF)되었는지를 판단하는 시동 오프 판단단계가 수행되고, 상기 시동 오프 판단 단계에서 상기 차량의 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 상기 온도 측정 단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법에 따르면, 인터쿨러의 폐열이 변속기의 오일을 승온시키는데 사용되도록 함으로써, 시동초기에 패스트 웜엄이 가능해져 연비가 향상된다.

또한, 상기 인터쿨러를 이종(異種)의 유체에 의해 냉각되도록 함으로써 상기 인터쿨러에서 공기의 냉각효율이 높아진다. 아울러, 상기 인터쿨러의 출구 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이에 따라 차량의 동력성능과 연비가 향상되고 이산화탄소의 배출은 저감시킬 수 있다.

아울러, 본 발명은 터보차저가 적용된 차량에서 인터쿨러의 흡기온 및 과급된 공기가 상기 인터쿨러와 열교환한 폐열을 변속기의 오일 승온에 이용함으로써, 흡기온 저감효과와 오일 승온을 통한 연비 개선 효과를 동시에 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 터보차저 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 종래기술에 따른 ATF 워머를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치를 도시한 블록도.
도 4는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법을 도시한 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치 및 이의 제어방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치는, 인터쿨러(42)의 외측 일부를 둘러싸고, 상기 인터쿨러(42)와 열교환되도록 일측으로 엔진(10)으로부터 배출된 냉각수가 유입되고 타측으로 상기 냉각수가 배출되는 워터탱크(62)와, 상기 워터탱크(62)의 내부에 설치되고, 변속기(20)의 오일이 순환되는 ATF 워머(64)를 포함한다.

엔진(10)은 흡기라인(31)을 통하여 도입된 외기와 연료를 함께 연소시켜 동력을 발생시키고, 연소 발생하는 배기가스를 배기라인(32)을 통하여 외부로 배출한다. 상기 엔진으로 유입되는 공기의 충전효율과 평균 유효압력을 높여 상기 엔진(10)의 출력을 높이기 위해 상기 배기가스에 의해 회전하는 터빈(52)과 상기 터빈(52)에 의해 회전하면서 상기 엔진(10)으로 흡기되는 공기를 압축하는 압축기(53)를 포함하는 터보차저(51)가 설치될 수 있다. 한편, 상기 압축기(53)와 상기 엔진(10) 사이에는 공기의 압축에 의해 승온된 공기를 냉각시키기 위한 인터쿨러(42)가 설치된다. 상기 흡기라인(31)에는 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기에 포함된 이물질을 여과하는 에어클리너(41)가 설치된다.

상기 엔진(10)에는 상기 엔진(10)이 적정한 온도를 유지하도록 냉각회로가 구비된다. 상기 엔진(10)은 라디에이터(61)와 주냉각라인(33)을 통하여 연결되고, 상기 엔진(10)가 상기 라디에이터(61) 사이를 냉각수가 순환하도록 하고, 상기 엔진(10)에서 가열된 냉각수가 상기 라디에이터(61)로 공급되도록 하고, 상기 라디에이터(61)에서 냉각시킨 후 다시 상기 엔진(10)으로 유입되도록 한다. 상기 주냉각라인(33)에는 상기 냉각수의 온도에 따라 상기 주냉각라인(33)이 개방되도록 하는 써모스탯(미도시), 냉각수를 순환시키는 워터펌프(미도시)가 설치된다.

상기 엔진(10)의 일측에는 상기 엔진(10)으로부터 출력된 구동력을 변속하는 변속기(20)가 설치되고, 상기 변속기(20)는 ATF 워머(64)와 연결되어, 상기 변속기(20)의 내부에 충전된 오일을 빠르게 승온시키거나, 적정온도를 유지하도록 한다.

또한, 상기 차량의 엔진룸에는 상기 차량 실내를 냉방시키기 위한 에어컨이 구비되고, 상기 에어컨의 구동에 필요한 냉매가 저장되는 리시버드라이어(66)가 상기 엔진룸의 일측에 설치된다.

상기 인터쿨러(42)는 통상적으로 통형(筒形)으로 형성되고, 그 외측에 열교롼을 위한 방열핀이 설치된다. 통상적으로 상기 인터쿨러(42)는 하나의 유체(流體)와 열교환을 하는 구조를 갖지만, 본 발명에서 상기 인터쿨러(42)는 여러 유체와 열교환하여 상기 인터쿨러(42)를 유동중인 공기가 냉각되도록 한다.

상기 인터쿨러(42)의 냉각을 위해 사용될 수 있는 유체는 상기 엔진(10)의 냉각수, 상기 엔진룸으로 유입된 주행풍, 상기 에어컨의 냉매가 될 수 있다.

이를 위하여, 상기 인터쿨러(42)를 상기 압축된 공기가 유동하는 방향을 따라 상기 엔진(10)의 냉각수와 열교환하는 제1열교환부(42A), 상기 엔진룸으로 유입된 주행풍과 열교환하는 제2열교환부(42B) 및 상기 에어컨의 냉매와 열교환하는 제3열교환부(42C)로 구획될 수 있다.

상기 제1열교환부(42A)는 상기 엔진(10) 냉가수와 열교환하기 위해 상기 제1열교환부(42A)의 외측에 워터탱크(62)가 둘러싸도록 한다. 상기 워터탱크(62)의 일측으로 상기 냉각수가 유입되고, 타측을 통하여 상기 냉각수가 배출된다.

상기 워터탱크(62)는 상기 인터쿨러(42)의 일부분을 둘러싸 상기 인터쿨러(42)의 방열핀도 상기 워터탱크(62)의 내부에 위치하도록 한다. 상기 워터탱크(62)의 내부에서는 상기 냉각수와 상기 인터쿨러(42)를 통과하는 압축된 공기가 서로 열교환을 한다.

상기 워터탱크(62)로 냉각수를 공급하기 위해서, 상기 라디에이터(61)와 상기 워터탱크(62) 사이에는 상기 주냉각라인(33)과 별도의 보조냉각라인(34)이 설치된다. 상기 보조냉각라인(34)은 상기 라디에이터(61)와 상기 워터탱크(62)를 연결하여 상기 냉각수가 상기 라디에이터(61)와 상기 워터탱크(62)를 순환하도록 한다.

상기 보조냉각라인(34)은 상기 라디에이터(61)에서 저온측으로부터 상기 워터탱크(62)로 냉각수가 공급되고, 상기 워터탱크(62)로부터 배출될 냉각수는 상기 라디에이터(61)이 고온측으로 유입되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 보조냉각라인(34)에는 상기 라디에이터(61)로부터 상기 워터탱크(62)로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 펌프(37)가 설치된다. 상기 보조냉각라인(34)에 설치되는 상기 냉각수 펌프(37)는 상기 주냉각라인(33)에 설치되는 워터펌프와 별개로 작동한다.

상기 워터탱크(62)에서는 상기 인터쿨러(42)를 유동하는 공기로부터 상기 냉각수로 열이 전달되어 상기 인터쿨러(42)를 통과하는 공기의 온도는 낮아지고, 상기 워터탱크(62)의 내부에 채워진 냉각수의 온도는 높아진다.

상기 워터탱크(62)의 내부에는 상기 변속기(20)의 오일을 승온시키거나, 적절한 온도로 유지하는 ATF 워머(64)가 설치된다. 상기 ATF 워머(64)는 상기 변속기(20)와 오일라인(36)으로 연결되어 상기 변속기(20)의 오일을 빠르게 승온시키거나, 상기 변속기(20)의 오일이 적정온도를 유지하도록 한다.

예컨대, 시동초기에는 상기 워터탱크(62)에 채워진 냉각수의 온도가 상기 변속기(20)의 오일의 온도보다 높다면, 상기 변속기(20)의 오일은 빠르게 승온되면서 점도를 낮아지도록 한다. 또한, 주행중, 상기 변속기(20)의 오일의 온도가 상기 워터탱크(62)에 채워진 냉각수의 온도보다 높으면, 상기 변속기(20)의 오일이 냉각되면서 적정온도를 유지한다.

상기 제2열교환부(42B)는 상기 인터쿨러(42)가 그대로 공기중에 노출된 부분으로서, 상기 방열핀이 상기 엔진룸으로 유입된 공기와 열교환을 한다.

상기 제3열교환부(42C)는 상기 인터쿨러(42)를 통과중인 공기를 에어컨의 냉매와 열교환하도록 한다. 이를 위하여, 상기 인터쿨러(42)의 일측을 감싸는 유체탱크(63)가 설치되고, 상기 유체탱크(63)의 내부에는 열교환을 위한 유체가 충전되며, 상기 냉매는 상기 유체탱크(63)를 관통하여 유동한다.

상기 유체탱크(63)는 상기 인터쿨러(42)의 일부분을 둘러싸게 형성되고 상기 인터쿨러(42)의 방열핀도 상기 유체탱크(63)의 내부에 위치하도록 한다. 상기 유체탱크(63)의 내부에서는 상기 냉매와 상기 인터쿨러(42)를 통과하는 압축된 공기가 서로 열교환을 한다,

다만 상기 유체탱크(63)에서는 상기 냉매와 상기 인터쿨러(42)를 유동중인 공기가 직접 열교환을 하지 않는다. 상기 유체탱크(63)의 내부에는 열교환을 위해 유동가능한 열교환유체, 예컨대 부동, 냉각수, 오일 등이 충전된다. 상기 냉매는 상기 열교환유체와 열교환하고, 열교환유체는 상기 인터쿨러(42)의 공기와 열교환하므로, 상기 냉매는 상기 열교환유체와 간접적으로 열교환을 한다.

상기 냉매는 상기 엔진룸에서 통상적으로 상기 리시버드라이어(66)에 저장되므로, 상기 리시버드라이어(66)와 상기 유체탱크(63)는 내부에 냉매가 순환하는 냉매라인(35)을 연결된다. 상기 냉매라인(35)의 일측에는 상기 냉매를 순환시키는 냉매 펌프(38)가 설치된다.

상기 제1열교환부(42A), 상기 제2열교환부(42B) 및 상기 제3열교환부(42C)는 상기 인터쿨러(42)를 유동하는 공기의 방향을 따라 형성되는 것이므로, 상기 워터탱크(62)는 상기 인터쿨러(42)의 입구에 인접하게 설치되고, 상기 유체탱크(63)는 상기 인터쿨러(42)의 출구에 인접하게 설치된다.

상기 제1열교환부(42A), 상기 제2열교환부(42B) 및 상기 제3열교환부(42C)의 순으로 배치되고, 상기 제1열교환부(42A)에서는 냉각수, 제2열교환부(42B)는 주행풍, 상기 제3열교환부(42C)에서는 냉매와 열교환한다. 이러한 배치는 상기 인터쿨러(42)를 유동중인 공기가 냉각수, 주행풍 및 냉매 중에서, 가장온도가 높은 냉각수와 열교환을 먼저하고, 그다음으로 온도가 높은 주행풍과 열교환한 후, 마지막으로 온도가 가장 낮은 냉매와 열교환하도록 하기 위함이다.

여기서, 상기 제1열교환부(42A)의 길이는 상기 인터쿨러(42)에서 상기 제1열교환부를 통과한 과급공기의 온도가 차속별 최대 냉각 성능을 발휘하는 길이로 설정함으로써, 상기 제1열교환부(42A)의 길이가 최소화되도록 한다. 예컨대, 상기 인터쿨러(42)가 300mm라면, 상기 제1열교환부(42A)의 길이는 20%에 해당하는 60mm가 될 수 있다.

한편, 상기 인터쿨러(42)의 출구, 라디에이터(61)의 출구, 상기 ATF워머, 상기 워터탱크(62) 및 상기 유체탱크(63)에는 상기 인터쿨러(42)로부터 배출되는 공기의 온도, 상기 라디에이터(61)로부터 배출되는 냉각수의 온도, 상기 변속기(20) 오일의 온도, 상기 워터탱크(62) 내부의 온도, 상기 유체탱크(63) 내부의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(미도시)가 각각 설치된다.

상기 온도센서들에서 측정된 값은 제어부, 예컨대 차량의 ECU(electronic control unit)으로 출력된다. 상기 ECU는 상기 각 온도센서로부터 측정된 값을 미리 정해진 값들과 비교하여, 상기 냉각수 펌프(37), 상기 냉매 펌프(38)를 작동시킨다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법은 앞서 설명한 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치를 이용하여 수행된다.

본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법은, 변속기(20)의 오일온도, 냉각수의 온도와 인터쿨러(42)의 출구온도를 측정하는 온도 측정 단계(S110)와, 상기 변속기(20)의 오일의 온도가 상기 변속기 오일을 승온시켜야 하는 것으로 미리 설정된 오일 승온 기준온도보다 높은 지를 비교하는 제1 오일 온도 비교 단계(S120)와, 상기 변속기(20)의 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높으면, 냉각수 펌프(37)를 작동시키는 냉각수 펌프 작동 단계(S131)와, 상기 인터쿨러(42)의 출구온도가 에어컨의 냉매를 순환시키는 것으로 미리 설정된 냉매순환 기준온도보다 높은 지를 비교하는 인터쿨러 출구 온도 비교단계(S140)와, 상기 인터쿨러(42)의 출구온도가 상기 냉매순환 기준온도보다 높으면 냉매 펌프(38)를 작동 시키는 냉매 펌프 작동 단계(S151)를 포함한다.

본 발명에 따른 본 발명에 따른 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법은 상기 차량에 설치되는 ECU에 의해 수행될 수 있다. 즉, 상기 ECU는 각 센서로부터 측정된 값을 상기 ECU에 미리 저장된 상기 로직과 조건에 따라 엔진(10)이 작동되는 동안 상기 냉각수 펌프(37), 상기 냉매 펌프(38)를 구동시켜 상기 로직이 수행되도록 한다.

온도 측정 단계(S110)는 엔진(10)이 시동되면, 각 온도센서들로부터 특정된 값이 ECU로 입력되어, 상기 ECU가 상기 변속기(20) 오일의 온도, 상기 냉각수의 온도 및 상기 인터쿨러(42)의 출구온도를 측정하게 된다. 여기서 상기 냉각수의 온도는 상기 라디에이터(61)부터 배출되는 냉각수의 온도가 되도록 한다.

제1 오일 온도 비교 단계(S120)는 상기 변속기(20) 오일의 현재 온도를 상기 변속기(20) 오일을 승온시켜야 하는 것으로 미리 설정된 온도인 오일 승온 기준온도보다 높은지를 비교한다.

상기 오일 승온 기준온도는 상기 변속기(20)의 오일의 점도가 미리 정해진 점도 이하가 되는 온도가 된다. 즉, 오일 점도를 낮추어 연비 개선이 가능한 최소/최적온도라 할 수 있다. 상기 변속기(20) 오일의 현재온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높으면, 상기 변속기(20) 오일을 승온시키지 않아도 되만, 상기 변속기(20) 오일의 현재온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높지 않으면, 상기 변속기(20) 오일을 승온시켜야 한다.

따라서, 상기 제1 오일 온도 비교 단계(S120)에서는 상기 변속기(20) 오일의 승온 여부를 판단하기 위한 것이고, 이는 상기 변속기(20) 오읠의 온도를 상기 오일 승온 기준온도와 판단하는 것에 의해 구현된다.

제2 오일 온도 비교 단계(S122)는 상기 제1 오일 온도 비교 단계(S120)에서 상기 변속기(20)의 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높지 않은 경우에 수행된다. 상기 제2 오일 온도 비교 단계(S122)에서는 상기 변속기(20) 오일의 온도를 상기 워터탱크(63)로 유입된 냉각수의 온도와 비교하여, 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 워터탱크(63)로 유입된 냉각수의 온도보다 낮은지를 판단한다.

냉각수 펌프 작동 단계(S131)는 상기 제1 오일 온도 비교 단계(S120)에서 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높거나, 상기 제2 오일 온도 비교 단계(S122)에서 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 워터탱크(63)로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮지 않은 경우에 수행된다. 상기 냉각수 펌프 작동 단계(S131)에서는 상기 냉각수 펌프(37)를 작동시켜, 상기 보조냉각라인(34)을 통하여 상기 워터탱크(62)와 상기 라디에이터(61) 사이를 냉각수가 순환되도록 한다.

상기 냉각수 펌프 작동 단계(S131)는 2가지 경우 수행된다. 먼저, 상기 제1 오일 온도 비교 단계(S120)에서 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높은 경우에 수행되는 것으로서, 이때에는 상기 변속기(20)의 오일 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높으므로, 상기 워터탱크(62)로 냉각수가 유입되도록 상기 냉각수 펌프(37)가 작동한다. 상기 변속기(20)의 오일 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높으므로, 상기 오일은 연비의 저하를 유발하지 않도록 점도를 낮게 유지할 수 있다. 그리고, 상기 제2 오일 온도 비교 단계(S122)에서 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 워터탱크(63)로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮지 않은 경우, 즉 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 냉각수의 온도보다 높은 경우에 수행되는 경우로서, 상기 변속기(20)의 오일 온도가 냉각수의 온도보다 높기 때문에, 상기 냉각수를 순환시켜 상기 변속기(20)의 오일을 승온시키기 위함이다. 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도에 미치지 못하지만, 상기 냉각수로부터 열에너지를 받으면, 상기 변속기(20) 오일은 더 빠르게 승온될 수 있다.

냉각수 펌프 정지 단계(S132)는 상기 제2 오일 온도 비교 단계(S122)에서 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 워터탱크(63)로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮은 경우에 수행된다. 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 냉각수의 온도보다 낮으면, 상기 냉각수가 상기 워터탱크(62)로 유입되더라도, 상기 냉각수로부터 상기 변속기(20) 오일로 열에너지가 전달되지 않는다. 따라서, 상기 제2 오일 온도 비교 단계(S122)에서 상기 변속기(20) 오일의 온도가 상기 워터탱크(63)로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮으면, 상기 냉각수 펌프(37)를 정지시켜 상기 냉각수가 순환하지 않도록 한다. 상기 냉각수 펌프 정지 단계(S132)에서 상기 냉각수 펌프(37)가 작동하지 않으므로, 상기 라디에이터(61)의 냉각수는 상기 워터탱크(62)로 유입되지 않는다. 이때, 상기 인터쿨러(42)를 통과하는 공기에 의해 상기 워터탱크(62) 내부의 냉각수가 승온되고, 이는 다시 상기 ATF 워머(64)로 열에너지를 공급하여 상기 변속기(20) 오일을 승온시킨다. 즉, 상기 냉각수 펌프 정지 단계(S132)에서는 궁극적으로 상기 인터쿨러(42)를 통과하는 공기가 상기 ATF 워머(64) 내부의 오일을 승온시킨다.

인터쿨러 출구 온도 비교단계(S140)는 상기 냉각수 펌프 작동 단계(S131) 또는 상기 냉각수 펌프 정지 단계(S132) 이후에 수행된다. 상기 인터쿨러 출구 온도 비교단계(S140)에서는 상기 인터쿨러(42)의 출구온도가 에어컨의 냉매를 순환시키는 것으로 미리 설정된 냉매순환 기준온도보다 높은 지를 비교한다. 상기 냉매순환 기준온도는 상기 엔진(10)에서 요구하는 연소실 입구온도가 되도록 하는 상기 인터쿨러(42) 출구의 온도이다.

만약, 상기 인터쿨러(42)의 출구온도가 상기 냉매순환 기준온도보다 높으면, 상기 냉매 펌프(38)를 작동시키는 냉매 펌프 작동 단계(S151)가 수행된다.

한편, 상기 인터쿨러(42)의 출구온도가 상기 냉매순환 기준온도보다 높지 않으면, 상기 냉매 펌프(38)를 정지시키거나(냉매 펌프가 작동 중인 경우) 정지된 상태를 유지(냉매 펌프가 정지 중인 경우)시키는 냉매 펌프 정지 단계(S152)가 수행된다.

시동 오프 판단 단계(S160)는 상기 냉매 펌프 작동 단계(S151) 다음 또는 상기 냉매 펌프 정지 단계(S152) 다음에 수행된다. 상기 시동 오프 판단 단계(S160)에서는 상기 차량의 시동이 오프(OFF)되었는지를 판단하여, 상기 차량의 시동이 오프되었다면 상기 로직을 종료하지만, 상기 차량의 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 상기 온도 측정 단계(S110)로 리턴되도록 한다.

10 : 엔진 20 : 변속기
31 : 흡기라인 32 : 배기라인
33 : 주냉각라인 34 : 보조냉각라인
35 : 냉매라인 36 : 오일라인
37 : 냉각수 펌프 38 : 냉매펌프
41 : 에어클러너 42 : 인터쿨러
42A : 제1열교환부 42B : 제2열교환부
42C : 제3열교환부 51 : 터보차저
52 : 터빈 53 : 압축기
61 : 라디에이터 62 : 워터탱크
63 : 유체탱크 64 : ATF워머
66 : 리시버드라이어
S110 : 온도 측정 단계
S120 : 제1 오일 온도 비교 단계
S122 : 제2 오일 온도 비교 단계
S131 : 냉각수 펌프 작동 단계
S132 : 냉각수 펌프 정지 단계
S140 : 인터쿨러 출구 온도 비교단계
S151 : 냉매 펌프 작동 단계
S152 : 냉매 펌프 정지 단계
S160 : 시동 오프 판단 단계

Claims

터보차저의 압축기와 엔진사이에 설치되는 인터쿨러를 냉각시키는 인터쿨러 냉각장치에 있어서,
상기 인터쿨러의 외측 일부를 둘러싸고, 상기 인터쿨러와 열교환되도록 일측으로 상기 엔진으로부터 배출된 냉각수가 유입되고 타측으로 상기 냉각수가 배출되는 워터탱크와,
상기 워터탱크의 내부에 설치되고, 변속기의 오일이 순환되는 ATF 워머를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 엔진으로부터 배출되는 냉각수를 냉각시키는 라디에이터로부터 배출된 냉각수 중 일부가 상기 워터탱크로 유입되고, 상기 워터탱크로부터 배출된 냉각수는 상기 라디에이터로 유입되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제2항에 있어서,
상기 라디에이터와 상기 워터탱크를 냉각수로 순환하도록 보조냉각라인이 설치되고,
상기 보조냉각라인에는 상기 냉각수를 순환시키는 냉각수 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제3항에 있어서,
상기 엔진이 작동하고 상기 냉각수 펌프가 작동하지 않으면, 상기 인터쿨러를 통과하는 공기가 상기 워터탱크에 채워진 냉각수를 승온시키고, 상기 워터탱크에 채워진 냉각수가 상기 ATF 워머에 채워진 변속기 오일을 승온시키는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 인터쿨러의 외측 일부를 둘러싸고, 내부에 열교환 유체가 충전되며, 상기 인터쿨러와 열교환되도록 일측으로 에어컨의 냉매가 통과하는 유체탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제5항에 있어서,
냉매가 저장되는 리시버드라이어로부터 배출된 냉매는 상기 유체탱크를 통과한 후 다시 상기 리시버드라이어로 유입되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제6항에 있어서,
상기 리시버드라이어로부터 상기 유체탱크를 통과하여 다시 상기 리시버드라이어로 냉매가 순환되도록 하는 냉매라인이 구비되고,
상기 냉매라인에는 상기 냉매를 순환시키는 냉매 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제5항에 있어서,
상기 유체탱크는 상기 인터쿨러에서 상기 워터탱크와 이격되게 배치되고, 상기 인터쿨러에서 상기 워터탱크와 상기 유체탱크가 이격된 부위에서는 상기 엔진이 설치된 엔진룸으로 유입된 공기에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제5항에 있어서,
상기 유체탱크의 내부에는 충전되는 열교환 유체는 냉각수 또는 오일이고,
상기 유체탱크를 관통하는 냉매라인의 냉매는 상기 열교환 유체를 통하여 상기 인터쿨러를 통과하는 공기와 열교환 하는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제5항에 있어서,
상기 워터탱크는 상기 인터쿨러의 입구에 인접하도록 설치되고, 상기 유체탱크는 상기 인터쿨러의 출구에 인접하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
제10항에 있어서,
상기 워터탱크와 상기 유체탱크는 상기 인터쿨러를 통과하는 공기의 유동방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치.
인터쿨러의 외측 일부를 둘러싸고, 상기 인터쿨러와 열교환되도록 엔진으로부터 배출된 냉각수가 순황되는 워터탱크와, 상기 인터쿨러에서 상기 워터탱크과 이격된 위치에 에어컨의 냉매가 관통하면서 내부에 채워진 열교환 유체가 상기 인터쿨러를 유동하는 공기와 열교환하는 유체탱크를 구비하고, 상기 워터탱크의 내부에 설치되고, 변속기의 오일이 순환되는 ATF 워머를 구비한 인터쿨러 냉각장치를 제어하는 방법에 있어서,
변속기의 오일온도, 냉각수의 온도와 인터쿨러의 출구온도를 측정하는 온도 측정 단계와,
상기 변속기의 오일의 온도가 상기 변속기 오일을 승온시켜야 하는 것으로 미리 설정된 오일 승온 기준온도보다 높은 지를 비교하는 제1 오일 온도 비교 단계와,
상기 변속기의 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높으면, 냉각수 펌프를 작동시키는 냉각수 펌프 작동 단계와,
상기 인터쿨러의 출구온도가 에어컨의 냉매를 순환시키는 것으로 미리 설정된 냉매순환 기준온도보다 높은 지를 비교하는 인터쿨러 출구 온도 비교단계와,
상기 인터쿨러의 출구온도가 상기 냉매순환 기준온도보다 높으면 냉매 펌프를 작동 시키는 냉매 펌프 작동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 오일 온도 비교 단계에서 상기 변속기의 오일의 온도가 상기 오일 승온 기준온도보다 높지 않으면,
상기 변속기의 오일 온도를 상기 워터탱크로 유입되는 냉각수의 온도와 비교하는 제2 오일 온도 비교 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 제2 오일 온도 비교 단계에서,
상기 변속기의 오일 온도가 상기 워터탱크로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮으면, 상기 냉각수 펌프가 작동되지 않도록 하는 냉각수 펌프 정지 단계가 수행되고,
상기 냉각수 펌프 정지 단계 이후에는 상기 인터쿨러 출구 온도 비교단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.
제14항에 있어서,
상기 냉각수 펌프 정지 단계에서는 상기 인터쿨러를 통과하는 공기가 상기 워터탱크에 채워진 냉각수를 승온시키고, 상기 워터탱크에 채워진 냉각수가 상기 ATF 워머의 내부에 채워진 상기 변속기의 오일을 승온시키는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 제2 오일 온도 비교 단계에서,
상기 변속기의 오일 온도가 상기 워터탱크로 유입되는 냉각수의 온도보다 낮지 않으면, 상기 냉각수 펌프 작동 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.
제12항에 있어서,
상기 냉매 펌프 작동 단계 이후에는,
차량의 시동이 오프(OFF)되었는지를 판단하는 시동 오프 판단단계가 수행되고,
상기 시동 오프 판단 단계에서 상기 차량의 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 상기 온도 측정 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.
제12항에 있어서,
상기 인터쿨러 출구 온도 비교단계에서,
상기 인터쿨러의 출구온도가 상기 냉매순환 기준온도보다 높지 않으면, 상기 냉매 펌프가 작동되지 않도록 하는 냉매 펌프 정지 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.
제18항에 있어서,
상기 냉매 펌프 정지 단계 이후에는,
차량의 시동이 오프(OFF)되었는지를 판단하는 시동 오프 판단단계가 수행되고,
상기 시동 오프 판단 단계에서 상기 차량의 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 상기 온도 측정 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 오일온도를 제어할 수 있는 인터쿨러 냉각장치의 제어방법.