KR20200016081A - 냉각 시스템의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 시스템의 제어 방법에 관한 것으로, 외기 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 외기온 센서, 실린더 헤드를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 냉각 수온 센서, 실린더 블록을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 냉각 수온 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부, 상기 실린더 헤드에서 배출되는 냉각수를 공급받고, 히터로 분배되는 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 통로, 라디에이터로 분배되는 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 통로 및 상기 실린더 블럭에서 배출되는 냉각수가 흐르는 제3 냉각수 통로의 개도율을 각각 제어하도록 구성된 냉각수 제어 밸브 유닛 및 상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 제어기가 상기 외기온 센서의 출력 신호에 따라 외기 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 상기 외기 냉간 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각 수온 센서의 출력 신호가 설정된 제1 냉각수 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 열리고, 상기 제2 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

냉각 시스템의 제어 방법{CONTROL METHOD OF COOLING SYSTEM}
본 발명은 난방 성능을 향상시키는 냉각 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
통합 열관리 기술의 하나로 실린더 헤드와 엔진 블록의 냉각 수온을 독립적으로 제어하여 연비를 향상시키는 분리 냉각 기술이 연구되고 있다.
분리 냉각 기술이 적용된 엔진의 경우 블록의 온도를 올리기 위해 웜업 중 유동을 정지시킨다.
블록 유동 정지의 경우 블록에서 냉각수가 토출되지 않기 때문에 히터로 흐르는 냉각수 유량이 상대적으로 적어 난방 성능이 악화될 수 있다.
특히 디젤 엔진의 경우 가솔린 엔진에 비해 웜업 속도가 매우 느리므로 외기온이 낮은 지방에서 난방성능 확보가 매우 어렵다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 난방 성능을 향상시키는 냉각 시스템의 제어 방법을 제공하는 것이다.
특히, 실린더 헤드와 엔진 블록의 냉각 수온을 독립적으로 제어하는 엔진이 적용된 냉각 시스템의 난방 성능을 향상시키는 냉각 시스템의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 외기 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 외기온 센서, 실린더 헤드를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 냉각 수온 센서, 실린더 블록을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 냉각 수온 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부, 상기 실린더 헤드에서 배출되는 냉각수를 공급받고, 히터로 분배되는 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 통로, 라디에이터로 분배되는 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 통로 및 상기 실린더 블럭에서 배출되는 냉각수가 흐르는 제3 냉각수 통로의 개도율을 각각 제어하도록 구성된 냉각수 제어 밸브 유닛 및 상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 냉각 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제어기가 상기 외기온 센서의 출력 신호에 따라 외기 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 상기 외기 냉간 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각 수온 센서의 출력 신호가 설정된 제1 냉각수 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 열리고, 상기 제2 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 외기 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기가 히터 작동 여부를 판단하는 단계 및 상기 히터가 작동된 경우, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 히터가 작동되지 않은 경우, 상기 제어기가 상기 제1 냉각 수온 센서의 출력 신호에 따라 설정된 제2 냉각수 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제어기가 상기 제1 냉각 수온 센서의 출력 신호가 설정된 온간 조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 상기 온간 조건을 만족하면, 제어기가 일반 운행 조건으로 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제어기가 상기 제2 냉각 수온 센서의 출력 신호에 따라 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하는 단계 및 상기 열간 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 열리도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 실린더 헤드와 엔진 블록의 냉각 수온을 독립적으로 제어하는 엔진이 적용된 냉각 시스템의 차량의 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
외기온이나 냉각수온이 높을 경우 엔진 블록의 냉각수를 차단하여 유동 정지 및 분리 냉각 구현으로 연비 향상이 가능하다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의냉각수 제어 밸브 유닛의 일부 분해 사시도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의 제어 모드를 보여주는 그래프이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 모드를 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의 블록도이고, 도2는 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의 구성도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 차량 작동 상태 신호부(10)의 출력 신호에 따라 후술하는 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 제어기(300)를 포함한다.
상기 차량 작동 상태 신호부(10)는 제1 냉각 수온 센서(12), 제2 냉각 수온 센서(14), 엔진 오일 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 오일온 센서(16), 외기 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 외기온 센서(18), 엑셀 페달의 위치를 측정하여 해당 신호를 출력하는 엑셀 개도 센서(20), 차속을 측정하여 해당 신호를 출력하는 차속 센서(22) 및 위치 센서(24)를 포함한다.
상기 제어기(300)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 각각 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템은 실린더 블럭(100)과 실린더 헤드(105)를 포함하는 엔진(90), LP-EGR 쿨러(110), 히터(115), 라디에이터(130), 오일 쿨러(135), 오일 컨트롤 밸브(140), HP-EGR 밸브(145) 및 냉각수 펌프(155)를 포함한다.
상기 냉각수 펌프(155)는 상기 실린더 블럭(100)의 냉각수 입구측으로 냉각수를 펌핑하고, 펌핑된 냉각수는 상기 실린더 블럭(100)과 상기 실린더 헤드(105)로 분배된다.
상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)은 상기 실린더 헤드(105)의 냉각수를 공급받고, 상기 실린더 블럭(100)의 냉각수 출구측 냉각수 통로의 개도율을 제어할 수 있다.
상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)에는 상기 실린더 헤드(105)를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 상기 제1 냉각 수온 센서(12)가 설치될 수 있다.
상기 엔진 블록(100)에는 상기 엔진 블록(100)을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 상기 제2 냉각 수온 센서(14)가 설치될 수 있다.
상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)은 상기 히터(115)와 상기 라디에이터(130)로 분배되는 냉각수를 각각 제어할 수 있다. 여기서, 냉각수는 상기 히터(115)를 지나기 전에 상기 LP-EGR 쿨러(110)를 지날 수 있고, 상기 히터(115)와 상기 LP-EGR 쿨러(110)는 직렬로 배치되거나 병렬로 배치될 수 있다.
여기서, 상기 히터(115)는 차량 내의 난방만을 위한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 즉 본 상세한 설명 및 청구항에서, 상기 히터(115)는 다양한 형태의 공조 시스템, 즉 HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning)일 수 있다.
상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)은 상기 HP-EGR 밸브(145)와 상기 오일 쿨러(135) 측으로는 냉각수를 항시 분배한다.
그리고, 상기 실린더 블럭(100)과 상기 실린더 헤드(105)를 순환하는 엔진오일의 일부는 상기 오일 쿨러 또는 오일 열 교환기(Oil Coolant Heat Exchanger; 135)를 순환하면서 냉각되며, 오일 컨트롤 밸브(140)가 상기 엔진(90)가 상기 오일 열 교환기(135) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구성요소들의 구조 및 기능에 대해서는 공지기술을 참조하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의냉각수 제어 밸브 유닛의 일부 분해 사시도이다.
도3을 참조하면, 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)은 캠(210), 상기 캠(210)에 형성된 트랙, 상기 트랙에 접촉하는 로드, 상기 로드에 결합된 밸브 및 상기 밸브를 탄성 지지하는 탄성 부재를 포함하고, 상기 밸브는 냉각수 통로를 개폐한다.
상기 캠(210)의 하부에는 설정된 경사와 높이를 갖는 복수 개의 트랙, 예를들어, 제1,2,3 트랙(320a, 320b, 320c)이 형성되고, 상기 로드, 예를 들어 제1, 2, 3 로드(215a, 215b, 215c)가 구비되어 상기 캠(210)의 회전위치에 따라서 상기 각 트랙(320a, 320b, 320c)과 접촉한 상기 각 로드(215a, 215b, 215c)가 그 하부로 이동할 수 있다. 그리고, 상기 탄성부재도 3개, 예를 들어 제1, 2, 3 탄성부재(225a, 225b, 225c)가 구비되어 상기 각 로드(215a, 215b, 215c)를 탄성 지지한다.
상기 캠(210)의 회전위치에 따라 상기 각 탄성 부재(225a, 225b, 225c)가 압축되면서, 상기 각 로드(215a, 215b, 215c)에 장착된 제1, 2, 3 밸브(220a, 220b, 220c)가 제1, 2, 3 냉각수 통로(230a, 230b, 230c)를 개폐할 수 있다. 여기서, 상기 캠(210)의 회전위치에 따라서 각 냉각수 통로의 개도율이 제어될 수 있다.
상기 제어기(300)는 차량 운행조건, (예를 들어 냉각수온, 외기온 등)과 상기 위치 센서(24)로부터 수신된 상기 캠(210)의 위치를 이용하여 상기 모터(305)를 제어하고, 상기 모터(305)는 기어 박스(310)를 통해서 상기 캠(210)의 회전 위치를 가변시킨다.
상기 위치 센서(24)는 상기 캠(210)의 회전위치를 직접적으로 감지하는 센서일 수 있고, 상기 제어기(300)는 레졸버(미표시) 등을 통해서 상기 모터(305)의 회전위치를 감지하여 상기 캠(210)의 회전위치를 간접적으로 연산할 수 있다.
상기 제1 냉각수 통로(230a)는 예를 들어 상기 히터(115)로 냉각수를 공급할 수 있고, 상기 제2 냉각수 통로(230b)는 상기 라디에이터(130)로 냉각수를 공급할 수 있고, 상기 제3 냉각수 통로(230c)를 통해 상기 엔진 블록(100)으로부터 냉각수가 전달된다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용될 수 있는 냉각 시스템의 제어 모드를 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 가로축은 상기 캠(210)의 회전위치(rotation position of cam)를 나타내고, 세로축은 상기 밸브(220)의 이동거리(당업자는 "밸브 리프트"또는 "valve lift"라고 부름)를 나타낸다. 여기서, 밸브(220)의 리프트를 통해서 냉각수 통로(322)의 개도율을 제어할 수 있다.
제1모드에서 상기 히터(115) 상기 라디에이터(130) 및 실린더 블럭(100)에 대응하는 제1,2,3 냉각수 통로(230a, 230b, 230c)를 차단한다. 여기서, 밸브 리프트는 0이다.
제2모드에서 상기 라디에이터(130)와 상기 실린더 블럭(100)에 대응하는 제2,3 냉각수 통로(230b, 230c)를 차단하고, 상기 히터(115) 및 LP-EGR 쿨러(110)와 대응하는 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 제어한다.
제3모드에서 상기 실린더 블럭(100)에 대응하는 제3 냉각수 통로(230c)를 차단하고, 상기 라디에이터(130)에 대응하는 제2 냉각수 통로(230b)의 개도율을 제어하며, 상기 히터(115) 및 LP-EGR 쿨러(110)와 대응하는 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 최대로 제어한다.
제4모드에서 상기 실린더 블럭(100)에 대응하는 제3 냉각수 통로(230c)의 개도율을 제어하고, 상기 라디에이터(130)에 대응하는 제2 냉각수 통로(230b)의 개도율을 최대로 제어하며, 상기 히터(115) 및 LP-EGR 쿨러(110)와 대응하는 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 최대로 제어한다.
제5모드에서 상기 실린더 블럭(100)에 대응하는 제3 냉각수 통로(230c)의 개도율을 최대로 제어하고, 상기 라디에이터(130)에 대응하는 제2 냉각수 통로(230b)의 개도율을 최대로 제어하며, 상기 히터(115) 및 LP-EGR 쿨러(110)와 대응하는 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 최대로 제어한다.
제6모드에서 상기 실린더 블럭(100)에 대응하는 제3 냉각수 통로(230c)의 개도율을 최대로 제어하고, 상기 라디에이터(130)에 대응하는 제2 냉각수 통로(230b)의 개도율을 제어하며, 상기 히터(115) 및 LP-EGR 쿨러(110)와 대응하는 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 최대로 제어한다.
제7모드에서 상기 실린더 블럭(100)에 대응하는 제3 냉각수 통로(230c)의 개도율을 최대로 제어하고, 상기 라디에이터(130)에 대응하는 제2 냉각수 통로(230b)를 차단하며, 상기 히터(115) 및 LP-EGR 쿨러(110)와 대응하는 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 최대로 제어한다.
상기 제1모드에서는 냉각수의 흐름을 최소화하는 것으로 저온상태에서 엔진오일과 냉각수의 온도를 신속하게 상승시킨다.
상기 제2,3,4,5,6모드에서는 냉각수의 온도에 따라서 제1,2,3 냉각수 통로(230a, 230b, 230c)의 개도율을 제어하여 워밍업(제1모드), 라디에이터 쿨링(제3모드), 실린더 블럭 쿨링(제4모드), 최대 쿨링(모드5), 실린더 블럭 및 라디에이터 쿨링(모드6)을 수행한다.
제7모드에서는 상기 라디에이터(130)에 대응하는 제2 냉각수 통로(230b)는 폐쇄하고, 상기 히터(115)와 상기 LP-EGR 쿨러(110)에 대응하는 제1 냉각수 통로(230a)를 최대로 개방하고, 상기 실린더 블럭(100)에 대응하는 제3 냉각수 통로(230c)를 최대로 개방한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 방법은 앞서 설명한 냉각 시스템에 적용될 수 있으며, 특히 시동 초기 외기 온도가 낮은 상태에서 난방 성능을 확보하고, 엔진의 급격한 온도 변화를 억제하여 엔진을 보호할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제어기(300)가 상기 외기온 센서(18)의 출력 신호에 따라 외기 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S10), 상기 외기 냉간 조건을 만족하면, 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각 수온 센서(12)의 출력 신호가 설정된 제1 냉각수 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S20) 및 상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각수 통로(230a) 및 상기 제3 냉각수 통로(230c)가 열리고, 상기 제2 냉각수 통로(230b)가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 단계(S30)를 포함한다.
상기 제어기(300)는 외기(T_amb) 온도가 A 미만인 경우는 상기 외기 저온 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
여기서, 상기 A 는 약 영하 20도로 설정될 수 있고, 제어 로직의 반복에 따라 그 값을 가변하여, 즉 히스테리시스(hysteresis)가 있어 빈번한 작동 모드 변경을 억제할 수 잇다.
상기 제어기(300)는 상기 실린더 헤드(105)를 지나는 냉각수 온도(T_h1)가 B 미만인 경우, 상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 여기서, 상기 B는 약 70도로 설정될 수 있다. 상기 B는 제어 로직의 반복에 따라 그 값을 가변하여, 즉 히스테리시스(hysteresis)가 있어 빈번한 작동 모드 변경을 억제할 수 있다.
도4에 도시된 바와 같이, 상기 외기 저온 조건을 만족하고 상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하는 경우, 공조 시스템이 동작하지 않더라도 미리 상기 제어기(300)의 제어에 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)이 상기 제7 모드로 작동하여 상기 엔진 블록(100) 내의 냉각수를 순환시킨다. 그러면 상기 캠(210)의 개도 전략 특성에 따른 상기 엔진 블록(100)의 급격한 온도 변화를 방지할 수 있다.또한, 상기 히터(115)로 냉각수가 공급되어 상기 저온 조건에서 난방 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각 수온 센서(12)의 출력 신호가 설정된 온간 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S40) 및 상기 온간 조건을 만족하면, 제어기(300)가 일반 운행 조건으로 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 단계(S110)를 더 포함한다.
상기 제어기(300)는 상기 실린더 헤드(105)를 지나는 냉각수 온도(T_h1)가 C를 초과하는 경우, 상기 온간 조건을 만족하는 것으로 판단한다. 예를 들어 상기 C는 약 90도로 설정될 수 있다. 상기 일반 운행 조건에서 상기 제어기(300)가 상기 차량 작동 상태 신호부(10)의 신호에 따라 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하며, 이때 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)은 앞서 설명한 제1 모드 내지 제7 모드를 구현한다. 이러한 일반 운행 조건에 따라 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 제어 로직은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제어기(300)가 상기 제2 냉각 수온 센서(14)의 출력 신호에 따라 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하는 단계(S90) 및 상기 열간 조건을 만족하면, 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각수 통로(230a), 상기 제2 냉각수 통로(230b) 및 상기 제3 냉각수 통로(230c)가 열리도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 단계(S100)를 더 포함한다.
상기 제어기(300)는 상기 엔진 블록(100)을 흐르는 냉각수 온도(T_h2)가 D 를 초과하는 경우, 상기 열간 조건에 해당하는 것으로 판단할 수 있고, 예를 들어 상기 D는 약 110도로 설정될 수 있다.
상기 엔진 블록(100)의 냉각수가 정체된 상태에서, 상기 엔진 블록(100)의 냉각수 온도가 약 110도를 초과하면, 상기 엔진 블록(100)의 냉각이 필요하다. 따라서, 상기 제어기(300)의 제어에 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)이 상기 제5 모드로 작동하여 상기 엔진 블록(100) 내의 냉각수를 순환시킨다.
이후, 상기 제어기(300)는 상기 차량 작동 상태 신호부(10)의 신호에 따라 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 상기 일반 운행 모드, 즉 앞서 설명한 제1 모드 내지 제7 모드를 구현하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로(230b) 및 상기 제3 냉각수 통로(230c)가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 단계(S50)를 포함한다. 즉 냉각수 온도가 약 70도 이상이 되면, 상기 제어기(300)의 제어에 의해 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)이 상기 제2 모드로 작동하며, 상기 엔진 블록(100) 내의 냉각수가 정체되어 상기 엔진 블록(100)의 웜업을 신속히 수행할 수 있다. 그리고, 상기 히터(115)로 냉각수가 공급되어 상기 저온 조건에서 난방 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 외기 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기(300)가 상기 히터(115) 작동 여부를 판단하는 단계(S60) 및 상기 히터가 작동된 경우, 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로(230b) 및 상기 제3 냉각수 통로(230c)가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 단계(S50)를 더 포함한다.
즉, 외기(T_amb) 온도가 저온 조건이 아니더라도 상기 히터(115)가 작동된 경우에는 상기 제어기(300)의 제어에 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)이 상기 제2 모드로 작동한다. 상기 엔진 블록(100) 내의 냉각수가 정체되어 상기 엔진 블록(100)의 웜업을 신속히 수행할 수 있고, 상기 히터(115)로 냉각수가 공급되어 난방 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법은 상기 히터(115)가 작동되지 않은 경우, 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각 수온 센서(12)의 출력 신호에 따라 설정된 제2 냉각수 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S70) 및 상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각수 통로(230a), 상기 제2 냉각수 통로(230b) 및 상기 제3 냉각수 통로(230c)가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어하는 단계(S80)를 더 포함한다.
상기 제어기(300)는 상기 실린더 헤드(105)를 지나는 냉각수 온도(T_h1)가 E미만인 경우, 상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하는 것으로 판단한다. 상기 E는 예를 들어 약 50도로 설정될 수 있다.
즉, 상기 히터(115)가 작동되지 않고, 상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기(300)의 제어에 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)이 상기 제1 모드로 작동한다. 상기 제1 냉각수 통로(230a), 상기 제2 냉각수 통로(230b) 및 상기 제3 냉각수 통로(230c)가 모두 닫혀 냉각 시스템의 전체 냉각수가 정체되며, 따라서, 상기 엔진(90)의 웜업이 빨라질 수 있다.
상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하지 않으면, S50 단계, 즉 상기 제어기(300)가 상기 제1 냉각수 통로(230a)의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로(230b) 및 상기 제3 냉각수 통로(230c)가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)의 작동을 제어한다.
본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법에 의하면, 외기온와 냉각수 온도가 낮은 경우, 실린더 헤드와 엔진 블록으로 냉각수가 흐르도록 제어하여 엔진의 급격한 온도 변화를 방지할 수 있다. 따라서 엔진의 열충격을 방지할 수 있고, 시동 초기부터 냉각수가 히터로 공급되어 난방 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법에 의하면, 외기온과 냉각수 온도에 따라 실린더 헤드 또는 실린더 헤드와 엔진 블록의 냉각수를 히터로 공급하여 시동 초기 난방 성능 확보가 가능하다.
즉, 상기 냉각수 제어 밸브 유닛(125)이 상기 모드 7으로 작동된 후, 냉각수온도에 따라 상기 모드 1 또는 상기 모드 2로 작동되어 열충격 방지와 엔진 웜업 성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 제어 방법에 의하면 실린더 헤드와 엔진 블록의 냉각수 온도를 독립적으로 제어하여 노킹 발생을 억제하며, 연비 향상이 가능하다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 차량 작동 상태 신호부 12: 제1 냉각 수온 센서
14: 제2 냉각 수온 센서 16: 오일온 센서
18: 외기온 센서 20: 엑셀 개도 센서
22: 차속 센서 24: 위치 센서
90: 엔진 100: 실린더 블록
105: 실린더 헤드 110: LP-EGR 쿨러
115: 히터 125: 냉각수 제어 밸브 유닛
130: 라디에이터 135: 오일 쿨러
140: 오일 컨트롤 밸브 145: HP-EGR 밸브
155: 냉각수 펌프 210: 캠
215a: 제1 로드 215b: 제2 로드
215c: 제3 로드 220: 밸브
220a: 제1 밸브 220b: 제2 밸브
220c: 제3 밸브 225a: 제1 탄성부내
225b: 제2 탄성부재 225c: 제3 탄성 부재
230a: 제1 냉각수 통로 230b: 제2 냉각수 통로
230c: 제3 냉각수 통로 300: 제어기
305: 모터 310: 기어 박스
320a: 제1 트랙 320b: 제2 트랙
320c: 제3 트랙

Claims (7)

  1. 외기 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 외기온 센서, 실린더 헤드를 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제1 냉각 수온 센서, 실린더 블록을 흐르는 냉각수 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 제2 냉각 수온 센서를 포함하는 차량 작동 상태 신호부, 상기 실린더 헤드에서 배출되는 냉각수를 공급받고, 히터로 분배되는 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 통로, 라디에이터로 분배되는 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 통로 및 상기 실린더 블럭에서 배출되는 냉각수가 흐르는 제3 냉각수 통로의 개도율을 각각 제어하도록 구성된 냉각수 제어 밸브 유닛 및 상기 차량 작동 상태 신호부의 출력 신호에 따라 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기가 상기 외기온 센서의 출력 신호에 따라 외기 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계;
    상기 외기 냉간 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각 수온 센서의 출력 신호가 설정된 제1 냉각수 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 열리고, 상기 제2 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계;
    를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 냉각수 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외기 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기가 히터 작동 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 히터가 작동된 경우, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 히터가 작동되지 않은 경우, 상기 제어기가 상기 제1 냉각 수온 센서의 출력 신호에 따라 설정된 제2 냉각수 저온 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 냉각수 저온 조건을 만족하지 않으면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로의 개도율을 제어하고, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 닫히도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 제1 냉각 수온 센서의 출력 신호가 설정된 온간 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 온간 조건을 만족하면, 제어기가 일반 운행 조건으로 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 제2 냉각 수온 센서의 출력 신호에 따라 설정된 열간 조건에 해당하는지 판단하는 단계; 및
    상기 열간 조건을 만족하면, 상기 제어기가 상기 제1 냉각수 통로, 상기 제2 냉각수 통로 및 상기 제3 냉각수 통로가 열리도록 상기 냉각수 제어 밸브 유닛의 작동을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
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