KR20190045995A

KR20190045995A - 차량용 냉각시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20190045995A
Application number: KR1020170139024A
Authority: KR
Inventors: 박철수; 채동석; 이필기; 박준식; 이재웅
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-05-07
Also published as: DE102017221586A1; DE102017221586B4; KR102398887B1; US10161292B1

Abstract

본 발명은 EGR쿨러를 통과하는 냉각수 유량을 제어하여 엔진의 빠른 웜업을 통해 연비를 개선하는 기술에 관한 것으로, 본 발명은 유동정체 제어를 통해 온도가 상승된 냉각수를 오일열교환기 측으로 우선하여 공급하여 냉각수 및 오일온도를 빠르게 승온시키고, 또한 EGR쿨러에서의 배기가스와 냉각수의 열교환에 의한 배기열 회수 기능을 통해 웜업 특성을 개선하여 연비를 향상시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템 및 그 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 냉각시스템 및 그 제어방법{COOLING SYSTEM FOR VEHICLES AND THEREOF CONTROLLED METHOD}

본 발명은 EGR쿨러를 통과하는 냉각수 유량을 제어하여 엔진의 빠른 웜업을 통해 연비를 개선하는 차량용 냉각시스템 그 제어방법에 관한 것이다.

기계식 왁스형 써모스탯을 사용하는 냉각시스템의 경우, 엔진 출구측에 한 개의 수온센서만을 이용하여 냉각수의 온도를 측정하고, 이를 통해 EGR쿨러의 사용 시작 온도를 결정 및 제어한다.

이를 위해서는 엔진 출구 냉각수온을 실제 EGR쿨러에 유입되는 냉각수 온도와 동일한 조건을 만들어 주어야 함으로써, EGR쿨러의 위치를 엔진 출구측과 가깝게 배치하게 된다.

그러나, 이 같은 EGR쿨러의 배치 구조는 EGR쿨러가 특정 위치에 제약되어, 냉각수 제어에 사용되는 다른 밸브류의 제어성 악화를 초래할 수 있는 문제가 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

JP 2004-137981 A

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 엔진 입출구에 위치한 수온센서와 유량제어밸브에 의해 EGR쿨러를 통과하는 냉각수 유량을 제어하여 엔진의 빠른 웜업을 통해 연비를 개선하는 차량용 냉각시스템 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 엔진 실린더블록의 냉각수출구와 연결된 블록포트와, 라디에이터와 연결된 라디에이터포트와, 오일열교환기 및 EGR쿨러와 연결된 오일열교환기포트 및, 히터코어와 연결된 히터코어포트가 구비된 유량제어밸브를 포함하는 차량의 냉각시스템으로서, 상기 유량제어밸브의 전체 회전작동 구간 중 일방 끝부분에서 타방을 향하는 소정의 제1구간에서는 블록포트와, 라디에이터포트와, 오일열교환기포트와, 히터코어포트가 모두 폐쇄되도록 형성되고; 상기 제1구간에서 타방을 향하는 소정의 제2구간에서는 상기 오일열교환기포트만이 개방되도록 형성되며; 상기 제2구간에서 타방을 향하는 소정의 제3구간에서는 상기 오일열교환기포트가 최대 개방된 상태에서, 히터코어포트가 개방되도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1구간과 제2구간의 경계지점에서 상기 오일열교환기포트의 개도율이 0%를 초과하여 개방되기 시작하도록 형성되고; 상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 상기 오일열교환기포트의 개도율이 100%가 되어 완전 개방되도록 형성될 수 있다.

상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 상기 히터코어포트의 개도율이 0%를 초과하여 개방되기 시작하도록 형성될 수 있다.

상기 제2구간에서의 오일열교환기포트의 개도율과, 상기 제3구간에서의 히터코어포트의 개도율은 유량제어밸브의 회전작동에 따라 선형적으로 상승하도록 형성될 수 있다.

본 발명은, 엔진 실린더블록의 냉각수출구와 연결된 블록포트와, 라디에이터와 연결된 라디에이터포트와, 오일열교환기 및 EGR쿨러와 연결된 오일열교환기포트 및, 히터코어와 연결된 히터코어포트가 구비된 유량제어밸브를 포함하되, 엔진의 입구측과 출구측에 입구수온센서 및 출구수온센서가 각각 배치되고, 상기 유량제어밸브가 출구수온센서의 후단에 배치된 차량의 냉각시스템으로서, 차량 시동시, 외기온이 설정온도 초과인 경우, 제어부가 EGR을 작동하도록 제어하면서 유량제어밸브의 포트들을 폐쇄하여 냉각수의 유동정지 제어를 실시하는 유동정지단계; 제어부가 출구수온센서에서 측정된 출구냉각수온이 유동정지해제 설정온도를 초과하는 경우, 상기 출구냉각수온과 EGR쿨러를 통과하는 냉각수 유량에 대한 EGR쿨러 입출구 온도차 맵데이터의 관계로 EGR쿨러를 통과한 냉각수온을 결정하는 냉각수온 결정단계; 상기 EGR쿨러를 통과한 냉각수온이 엔진 과열방지를 위해 설정된 목표냉각수온을 초과하지 않도록 EGR쿨러가 배치된 오일열교환기포트를 개방 제어하는 개방 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 유동정지단계에서는, 습도값을 더 판단할 수 있다.

상기 개방 제어단계의 초기 구간에서는 EGR쿨러에 공급되는 냉각수 유량을 미소 제어하기 위해 오일열교환기포트를 최소개도율로 일정시간 개방하도록 유량제어밸브를 제어할 수 있다.

상기 개방 제어단계의 초기 구간 이후에는, 출구냉각수온에 따라 오일열교환기포트의 개도율이 결정되어 유량제어밸브를 제어할 수 있다.

상기 개방 제어단계의 초기 구간 이후에 입구수온센서에서 측정된 입구냉각수온이 출구수온센서에서 측정된 출구냉각수온보다 높은 경우, 입구냉각수온과 출구냉각수온의 차이값의 함수로 오일열교환기포트의 개도량보상값을 결정하는 개도량보상값 결정단계; 상기 출구냉각수온에 개도량보상값을 오일열교환기포트의 개도율에 피드백 보상하여 오일열교환기포트를 개방 제어하는 보상 제어단계;를 포함할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 유동정체 제어를 통해 온도가 상승된 냉각수를 오일열교환기 측으로 우선하여 공급하게 됨으로써, 엔진에서 발생한 열에너지를 이용하여 냉각수 및 오일온도를 빠르게 승온시키고, 또한 EGR쿨러에서의 배기가스와 냉각수의 열교환에 의한 배기열 회수 기능을 통해 웜업 특성을 개선함으로써, 마찰과 열손실 저감에 유리하여 연비를 개선하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 냉각시스템의 구성에서 오일워머가 배치된 유로에 EGR쿨러가 배치된 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 차량용 냉각시스템의 제어흐름을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 적용 가능한 유량제어밸브를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 유량제어밸브에 내장된 밸브몸체의 형상과, 각 포트가 배치된 구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 유량제어밸브의 개도선도를 예시하여 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 냉각시스템의 구성을 간략하게 예시한 도면으로, 엔진의 입구측 유로 상에 입구수온센서(WTS2)가 설치되고, 엔진의 출구측 유로 상에 출구수온센서(WTS1)가 설치된다.

그리고, 상기 출구수온센서(WTS1)의 후단에 유량제어밸브(1)가 설치된다. 이러한, 유량제어밸브(1)는 밸브 내부에 구비된 밸브몸체 단독의 작동으로 4개의 포트를 한 번에 가변 제어하는 4포트 제어가 가능하다.

예컨대, 상기 유량제어밸브(1)에는 적어도 3개 이상의 토출포트가 각각 마련되고, 상기 각 토출포트는 라디에이터(30)와, 오일워머(40) 등의 오일열교환기와, 히터코어(50)가 배치된 유로에 각각 연결되어, 이들 유로에 토출되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.

특히, 상기 유량제어밸브(1)와 워터펌프 사이의 유로 중에서 오일워머(40)가 배치된 유로에 EGR쿨러(60)가 배치될 수 있고, 도면으로 도시하지는 않았으나 경우에 따라서는 히터코어(50)가 배치된 유로에 EGR쿨러(60)가 배치될 수도 있다.

그리고, 엔진(20) 실린더블록(20a)의 냉각수출구와, 실린더헤드(20b)의 냉각수출구가 상기 유량제어밸브(1)에 각각 독립적으로 연결된다. 또한, 상기 유량제어밸브(1)의 일부에는 블록포트(13)가 마련되고, 상기 블록포트(13)가 상기 실린더블록(20a)의 냉각수출구와 이어져 유량제어밸브(1)에 유입되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.

아울러, 도 4와 도 5는 본 발명에 적용 가능한 유량제어밸브(1)를 설명하기 위한 도면으로, 상기 유량제어밸브(1)는 밸브하우징(10)과, 구동부(11) 및 밸브몸체(12)를 포함하여 구성될 수 있다.

도시된 도면을 참조하면, 밸브하우징(10)은 엔진(20)으로부터 토출되는 냉각수가 내부에 유입되고, 유입된 냉각수를 토출하도록 블록포트(13)와, 라디에이터포트(14)와, 오일열교환기포트(15) 및 히터코어포트(16)가 구비될 수 있다.

예컨대, 상기 블록포트(13)는 실린더블록(20a)의 냉각수출구와 연결되고, 상기 라디에이터포트(14)는 라디에이터(30)가 배치된 유로와 연결되며, 상기 오일열교환기포트(15)는 오일워머(40)가 배치된 유로와 연결되고, 히터코어포트(16)는 히터코어(50)가 배치된 유로와 연결될 수 있다.

참고로, 도 4에 도시된 13a는 블록포트(13)와 이어지는 관로를 나타낸 것이고, 14a는 라디에이터포트(14)와 이어지는 관로를 나타낸 것이며, 15a는 오일열교환기포트(15)와 이어지는 관로를 나타낸 것이고, 16a는 히터코어포트(16)와 이어지는 관로를 나타낸 것이다.

구동부(11)는 밸브하우징(10)의 상부에 장착되어 회전력을 제공하는 것으로, 바람직하게는 모터일 수 있다.

밸브몸체(12)는 밸브하우징(10)의 내부에 구비되는 것으로, 상기 구동부(11)로부터 회전력을 제공받아 소정각도 범위 내에서 회전 작동된다.

이러한, 상기 밸브몸체(12)는 내부가 중공 형성된 통 형상으로 형성된 것으로, 상기 밸브몸체(12)의 회전각도가 변화함에 따라 상기 블록포트(13)와, 라디에이터포트(14) 및 오일열교환기포트(15)와 선택적으로 연통될 수 있다.

즉, 상기 밸브몸체(12)가 회전됨에 따라 각 포트의 개방량이 조절되면서 냉각수의 유동량 제어가 이루어질 수 있게 된다.

다만, 상기 밸브몸체(12) 하부가 개구된 형상으로 형성되고, 밸브몸체(12)의 하부가 실린더헤드(20b)의 출구와 연결됨으로써, 실린더헤드(20b)에서 배출되는 냉각수는 밸브몸체(12)의 내부에 상시 유입될 수 있다.

특히, 도 6은 상기 유량제어밸브(1)의 작동각 변화에 따라 각 포트들의 개도율 변화를 나타낸 개도선도로서, 상기 개도선도의 X축은 밸브몸체의 총 회전각도(좌측 끝부분과 우측 끝부분 사이의 구간)이고, Y축이 각 포트의 개도율을 나타낸다.

즉, 유량제어밸브(1)의 총 회전각도가 소정 각도 범위 내에서 결정될 수 있는바, 차량의 운전상태에 따라 이 전체 회전각도 내에서 작동각이 변화하면, 상기 변화하는 각도에 따라 라디에이터포트(14)와, 오일열교환기포트(15)와, 히터코어포트(16) 및 블록포트(13)의 개방량이 변화되는 것이다.

또한, 유량제어밸브(1)의 작동에 의해 블록포트(13)가 개방 또는 폐쇄됨에 따라 실린더헤드(20b)와 실린더블록(20a)을 분리냉각하는 기술을 적용하거나 해제할 수 있게 되고, 또한 라디에이터포트(14)와, 오일열교환기포트(15) 및 히터코어포트(16)의 개방량이 함께 제어됨으로써, 유량제어밸브(1)의 작동만으로 4개의 포트를 한 번에 가변 제어하는 4포트 제어가 가능하게 된다.

이에, 도 6에 도시된 개도선도와 함께 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 냉각시스템에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 유량제어밸브(1)의 전체 회전작동 구간 중 일방 끝부분에서 타방을 향하는 소정의 제1구간에서는 블록포트(13)와, 라디에이터포트(14)와, 오일열교환기포트(15)와, 히터코어포트(16)가 모두 폐쇄되도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 제1구간은 도 6에 좌측 끝부분에서 첫 번째로 위치한 구간일 수 있는 것으로, 예컨대 엔진(50)의 냉시동시, 모든 포트를 폐쇄함으로써 엔진(50) 내부에 냉각수가 유동 정체되도록 제어하여 외부로의 열에너지의 손실을 없애 엔진 전체의 빠른 웜업을 구현하게 되고, 이에 엔진 연비 향상과 에미션 개선에 기여하게 된다.

아울러, 상기 제1구간에서 타방을 향하는 소정의 제2구간에서는 상기 오일열교환기포트(15)만이 개방되도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 제2구간은 상기 제1구간과 경계하고 있는 두 번째 구간일 수 있는 것으로, 예컨대 상기 제1구간과 제2구간의 경계지점에서 상기 오일열교환기포트(15)의 개도율이 0%를 초과하여 개방되기 시작하도록 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2구간에서의 오일열교환기포트(15)의 개도율은 유량제어밸브(1)의 회전작동각 변화에 따라 선형적으로 상승하도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제2구간에서 타방을 향하는 소정의 제3구간에서는 상기 오일열교환기포트(15)가 최대 개방된 상태에서, 히터코어포트(16)가 개방되도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 제3구간은 상기 제2구간과 경계하고 있는 세 번째 구간일 수 있는 것으로, 예컨대 상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 상기 오일열교환기포트(15)의 개도율이 100%가 되어 완전 개방되도록 형성될 수 있다.

이때에, 상기 제3구간에서의 오일열교환기포트(15)의 개도율은 100%를 유지하여 완전 개방 상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 상기 히터코어포트(16)의 개도율이 0%를 초과하여 개방되기 시작하도록 형성될 수 있는데, 바람직하게는 상기 제3구간에서의 히터코어포트(16)의 개도율은 유량제어밸브(1)의 회전작동각 변화에 따라 선형적으로 상승하도록 형성될 수 있다.

이때에, 상기 제3구간에서의 히터코어포트(16)의 개도율은 100%까지 상승하여 완전 개방되도록 형성되거나, 100% 미만의 일정 개도율까지만 상승하여 일부가 개방되도록 형성될 수 있다.

즉, 제1구간은 냉각수의 유동이 정체되는 구간으로, 제1구간 후에 오일열교환기포트(15)가 개방되는 제2구간이 후행하고, 상기 오일열교환기포트(15)가 완전히 개방된 후에 히터코어포트(16)가 열리는 제3구간이 후행하게 된다.

따라서, 유동정체 제어를 통해 온도가 상승된 냉각수를 오일열교환기 측으로 우선하여 공급하게 됨으로써, 엔진에서 발생한 열에너지를 이용하여 냉각수 및 오일온도를 빠르게 승온시키게 되는바, 연비 개선에 유리한 효과가 있다.

한편, 상기한 구성의 유량제어밸브(1)가 구비된 냉각시스템을 제어하는 방법으로, 유동정지단계와, 냉각수온 결정단계 및 개방 제어단계를 포함하여 구성이 될 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 6을 참조하여 설명하면, 상기 유동정지단계에서는, 차량 시동시, 외기온이 설정온도 초과인 경우, 제어부(C)가 EGR을 작동하도록 제어하면서 유량제어밸브(1)의 포트들을 폐쇄하여 냉각수의 유동정지 제어를 실시할 수 있다.

즉, 유량제어밸브(1)를 상기 제1구간 내에서 작동하여 유량제어밸브(1)의 모든 포트들을 닫아 냉각수의 유동을 정지시킬 수 있게 된다.

더불어, 상기 유동정지단계에서는, 습도센서가 구비된 경우, 외기온과 함께 습도값을 더 판단할 수 있다.

그리고, 냉각수온 결정단계에서는, 제어부(C)가 출구수온센서(WTS1)에서 측정된 출구냉각수온이 유동정지해제 설정온도를 초과하는 경우, 상기 출구냉각수온과 EGR쿨러(60)를 통과하는 냉각수 유량에 대한 EGR쿨러 입출구 온도차 맵데이터의 관계로 EGR쿨러(60)를 통과한 냉각수온을 결정할 수 있다.

또한, 개방 제어단계에서는, 상기 EGR쿨러(60)를 통과한 냉각수온이 엔진 과열방지를 위해 설정된 목표냉각수온을 초과하지 않도록 EGR쿨러(60)가 배치된 오일열교환기포트(15)를 개방 제어할 수 있다.

이때에, 상기 개방 제어단계의 초기 구간에는 EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수 유량을 미소 제어하기 위해 오일열교환기포트(15)를 최소개도율로 일정시간 개방하도록 유량제어밸브(1)를 제어할 수 있다.

그리고, 상기 개방 제어단계의 초기 구간 이후에는, 출구냉각수온에 따라 오일열교환기포트(15)의 개도율이 결정되어 유량제어밸브(1)를 제어할 수 있다.

즉, 엔진 시동 초기에, 외기온과 초기 냉각수온을 기준으로 난방이 우선적으로 실시되는 난방우선모드와, 연비가 우선적으로 고려되는 연비우선모드가 결정될 수 있는데, 외기온과 초기 냉각수온이 각각 일정온도 이상인 경우 연비우선모드로 작동되어 EGR이 작동될 수 있게 된다.

특히, EGR을 사용하기 위해서는 외기온이 일정 온도 초과이고, 습도센서가 있는 경우에는 습도값이 일정 습도 미만인 조건이 요구된다(S10).

반대로, 외기온이 일정 온도 이하이거나, 습도값이 일정 습도 이상에서는 인테이크 매니폴드 안에 응축수가 발생하게 되는데, EGR쿨러(60)에 응축수가 발생하면 쿨러 튜브나 핀의 부식을 초래하여 엔진 파손의 문제가 발생할 수 있는바, EGR을 사용하지 않고, 유동정지제어만을 실시하도록 제어하게 된다(S70).

이처럼, 외기온이 일정온도를 초과하는 경우, 유량제어밸브(1)를 제1구간 내에서 작동하여 엔진의 유동정지를 유지하다가(S20), 엔진 출구에서 측정되는 출구냉각수온이 일정 온도(유동정체 해제 기준온도)에 도달하는지 판단하고(S30), 도달한 것으로 판단하면 출구냉각수온과 함께 엔진속도와 엔진토크 및 EGR쿨러(60)를 통과하는 냉각수 유량과, EGR쿨러(60)의 입출구 온도차 데이터를 이용하여 EGR쿨러를 통과하는 냉각수온을 결정한다(S40).

그리고, 유량제어밸브(1)를 제2구간으로 진입하도록 작동하여 EGR쿨러(60)에 냉각수를 공급하도록 제어하게 되는데(S50), 이때에 S40단계에서 결정된 냉각수온이 기설정된 보일링 온도를 넘지 않는 전제에서, 오일온도가 최대한 빠르게 승온될 수 있는 오일열교환기포트(15)의 열림량을 계산하여 EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수 유량을 미소하게 제어하게 된다.

이때에, 본 발명에 따른 냉각시스템의 구성의 경우 EGR쿨러(60)가 유량제어밸브(1)의 후단에 위치하게 되는바, 엔진 출구에 배치된 출구수온센서(WTS1)에서 측정된 출구냉각수온이 EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수온으로 대변될 수 있고, 이에 EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수 유량 제어를 위해 출구냉각수온이 이용될 수 있다.

예를 들어, EGR쿨러(60)가 100% 개방된 조건에서 EGR쿨러(60)의 입출구 온도차가 6℃이고, 엔진 출구에서의 출구냉각수온(유동정지 해제온도)이 70℃인 경우, EGR쿨러(60)가 완전 개방된 상태와 대비하여 EGR쿨러(60)를 통과하는 냉각수 유량이 25%이면, EGR쿨러(60)의 입출구 온도차가 24℃가 되고, 이에 EGR쿨러(60) 출구에서의 냉각수온이 94℃(70℃+24℃)로 연산될 수 된다.

이러한 방식으로 상기 냉각수온이 기설정된 보일링 온도를 초과하지 않는 한도 내에서 오일열교환기포트(15)의 개방량을 조절하면서 EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수 유량을 제어하게 된다.

더불어, S50에서는 엔진 출구에서 웜업된 냉각수가 EGR쿨러(60)로 들어가는 여유 시간을 주기 위해 약 1~2초 가량 오일열교환기포트(15)를 설정된 최소개도량으로 열어 준다. 그리고, 상기 최소개도량에 더하여 출구냉각수온에 따라 점차적으로 오일열교환기포트(15)의 개도량을 증대하여 웜업을 실시하게 된다(S60)

아울러, 본 발명의 상기 개방 제어단계는 개도량보상값 결정단계와, 보상 제어단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 개도량보상값 결정단계에서는, 상기 개방 제어단계 초기 구간 이후에 입구수온센서(WTS2)에서 측정된 입구냉각수온이 일정온도 이하이고, 출구수온센서(WTS1)에서 측정된 출구냉각수온보다 높은 경우, 입구냉각수온과 출구냉각수온의 차이값의 함수로 오일열교환기포트(15)의 개도량보상값을 결정할 수 있다.

그리고, 상기 보상 제어단계에서는, 상기 출구냉각수온에 개도량보상값을 오일열교환기포트(15)의 개도율에 피드백 보상하여 오일열교환기포트(15)를 개방 제어할 수 있다.

즉, 제2구간에서 오일열교환기포트(15)의 개도량 제어시, EGR쿨러(60)를 통과하여 입구수온센서(WTS2)에서 측정되는 입구냉각수온이 출구냉각수온보다 높아지게 되면, 알 수 없는 이유로 오일열교환기포트(15)가 과소하게 개방된 것으로 판단할 수 있는바, 이 경우 입구냉각수온을 이용하여 오일열교환기포트(15)의 개도량을 보상하여 보상된 개도율을 기반으로 오일열교환기포트(15)의 개도량을 피드백하여 증대함으로써, EGR쿨러(60) 측의 냉각수 유량을 증대시키게 된다.

이처럼, 본 발명은 엔진의 출구 온도에 따라 EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수 유량을 제어하는 동시에, 엔진의 입구 온도를 기반으로 EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수 유량을 피드백 보상함으로써, EGR쿨러(60)에 공급되는 냉각수 유량 제어를 최적으로 구현하게 된다.

상기한 구성에 따라, 본 발명은 유동정체 제어를 통해 온도가 상승된 냉각수를 오일열교환기 측으로 우선하여 공급하게 됨으로써, 엔진에서 발생한 열에너지를 이용하여 냉각수 및 오일온도를 빠르게 승온시키고, 또한 EGR쿨러(60)에서 배기가스와 냉각수의 열교환에 의한 배기열 회수 기능을 통해 웜업 특성을 개선함으로써, 마찰과 열손실 저감에 유리하여 연비를 개선하는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1 : 유량제어밸브 10 : 밸브하우징
11 : 구동부 12 : 밸브몸체
13 : 블록포트 14 : 라디에이터포트
15 : 오일열교환기포트 16 : 히터코어포트
20 : 엔진 20a : 실린더블록
20b : 실린더헤드 30 : 라디에이터
40 : 오일워머 50 : 히터코어
60 : EGR쿨러 C : 제어부
WTS1 : 출구수온센서 WTS2 : 입구수온센서

Claims

엔진 실린더블록의 냉각수출구와 연결된 블록포트와, 라디에이터와 연결된 라디에이터포트와, 오일열교환기 및 EGR쿨러와 연결된 오일열교환기포트 및, 히터코어와 연결된 히터코어포트가 구비된 유량제어밸브를 포함하는 차량의 냉각시스템으로서,
상기 유량제어밸브의 전체 회전작동 구간 중 일방 끝부분에서 타방을 향하는 소정의 제1구간에서는 블록포트와, 라디에이터포트와, 오일열교환기포트와, 히터코어포트가 모두 폐쇄되도록 형성되고;
상기 제1구간에서 타방을 향하는 소정의 제2구간에서는 상기 오일열교환기포트만이 개방되도록 형성되며;
상기 제2구간에서 타방을 향하는 소정의 제3구간에서는 상기 오일열교환기포트가 최대 개방된 상태에서, 히터코어포트가 개방되도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1구간과 제2구간의 경계지점에서 상기 오일열교환기포트의 개도율이 0%를 초과하여 개방되기 시작하도록 형성되고;
상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 상기 오일열교환기포트의 개도율이 100%가 되어 완전 개방되도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제2구간과 제3구간의 경계지점에서 상기 히터코어포트의 개도율이 0%를 초과하여 개방되기 시작하도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제2구간에서의 오일열교환기포트의 개도율과, 상기 제3구간에서의 히터코어포트의 개도율은 유량제어밸브의 회전작동에 따라 선형적으로 상승하도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템.
엔진 실린더블록의 냉각수출구와 연결된 블록포트와, 라디에이터와 연결된 라디에이터포트와, 오일열교환기 및 EGR쿨러와 연결된 오일열교환기포트 및, 히터코어와 연결된 히터코어포트가 구비된 유량제어밸브를 포함하되, 엔진의 입구측과 출구측에 입구수온센서 및 출구수온센서가 각각 배치되고, 상기 유량제어밸브가 출구수온센서의 후단에 배치된 차량의 냉각시스템으로서,
차량 시동시, 외기온이 설정온도 초과인 경우, 제어부가 EGR을 작동하도록 제어하면서 유량제어밸브의 포트들을 폐쇄하여 냉각수의 유동정지 제어를 실시하는 유동정지단계;
제어부가 출구수온센서에서 측정된 출구냉각수온이 유동정지해제 설정온도를 초과하는 경우, 상기 출구냉각수온과 EGR쿨러를 통과하는 냉각수 유량에 대한 EGR쿨러 입출구 온도차 맵데이터의 관계로 EGR쿨러를 통과한 냉각수온을 결정하는 냉각수온 결정단계;
상기 EGR쿨러를 통과한 냉각수온이 엔진 과열방지를 위해 설정된 목표냉각수온을 초과하지 않도록 EGR쿨러가 배치된 오일열교환기포트를 개방 제어하는 개방 제어단계;를 포함하는 차량용 냉각시스템 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 유동정지단계에서는, 습도값을 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 개방 제어단계의 초기 구간에서는 EGR쿨러에 공급되는 냉각수 유량을 미소 제어하기 위해 오일열교환기포트를 최소개도율로 일정시간 개방하도록 유량제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 개방 제어단계의 초기 구간 이후에는, 출구냉각수온에 따라 오일열교환기포트의 개도율이 결정되어 유량제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 개방 제어단계는,
초기 구간 이후에 입구수온센서에서 측정된 입구냉각수온이 일정온도 이하이고, 출구수온센서에서 측정된 출구냉각수온보다 높은 경우, 입구냉각수온과 출구냉각수온의 차이값의 함수로 오일열교환기포트의 개도량보상값을 결정하는 개도량보상값 결정단계;
상기 출구냉각수온에 개도량보상값을 오일열교환기포트의 개도율에 피드백 보상하여 오일열교환기포트를 개방 제어하는 보상 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각시스템 제어방법.