KR20200107127A

KR20200107127A - 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법

Info

Publication number: KR20200107127A
Application number: KR1020190025742A
Authority: KR
Inventors: 정태만; 이효조; 이용규; 정우열
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-09-16
Also published as: US20200284185A1; US10760473B1; CN111663993A; JP2020143666A; EP3705694A1; CN111663993B; EP3705694B1

Abstract

본 발명은, 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법으로서, 시동이 Off 된 차량에 냉각수를 공급한 후, 차량용 진단기를 차량에 연결하고, 차량의 시동을 On 한 후, 진단기에 의해, 차량의 냉각 시스템 내부의 공기를 제거하는 것과 더불어, 공급된 냉각수를 이용하여 냉각수를 충진하도록 한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 종래 작업자의 수작업에 의존하였던 냉각수 충전 방법과는 달리, 진단기에 의해 냉각수 충진 작업이 자동으로 진행되도록 할 수 있다.

Description

자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법{METHOD FOR CHARGING COOLANT IN A COOLING SYSTEM OF VEHICLES}

본 발명은 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법에 관한 발명으로서, 특히, 진단기를 이용하여 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진을 할 수 있는 방법에 관한 발명이다.

일반적으로 자동차의 엔진에는 연료의 연소열에 의하여 가열된 엔진을 냉각시켜주기 위하여 냉각수가 순환하는 수냉식 냉각시스템이 적용된다.

일반적으로 냉각 시스템은, 도 6a에서도 도시된 바와 같이, 엔진(10)으로 냉각수를 밀어 넣어 주는 워터펌프(70)와, 엔진(10)이 계속 가동되어 냉각 시스템을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 온도 이상으로 가열되었을 경우, 써모스탯의 개방에 따라, 엔진(10)에서 나오는 냉각수가 흘러 들어가 외기와 열교환함으로써 냉각작용이 이루어지는 라디에이터(30)와, 엔진 냉각수 출구(60)와 엔진 냉각수 입구(40)를 연결하는 바이패스(90)와, 라디에이터(30)에 연결되어 여분의 냉각수가 저장되어 있는 리저버탱크(도시되지 않음)로 구성되어 있다.

그리고, 차량의 냉각계 부품 교환 시 냉각수 재주입을 행할 필요가 있다. 이 경우, 종래의 냉각수 보충 방법은 작업자가 수동으로 하기와 같은 작업 단계를 밟아 진행하게 된다.

1) 부동액을 라디에이터 캡을 통해 채움.

2) 엔진 시동을 걸고 냉각수가 순환될때까지 무부하 운전을 실시함

3) 냉각 팬이 작동하고 냉각수 순환이 시작되면, 라디에이터 캠을 통해 냉각수를 보충함.

4) 냉각 장치에서 공기를 충분히 배출함.

5) 냉각수 레벨이 더 이상 떨어지지 않을 때까지 상기 2) 내지 4)의 단계를 반복하여 리저버 탱크의 소정 수위까지 냉각수를 채움.

6) 엔진이 멈춘 후 냉각수가 식을 때까지 대기함.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허 제10-0405537호(2003.11.14.)

한편, 상기한 종래의 냉각수 보충 방법을 도 5a에 도시된 이상적인 냉각 시스템에 적용하였을 때의 냉각수 주입 경로는 도 5b와 같다.

도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 초기에 냉각수를 주입하면, 냉각수 주입구(20)를 통해 주입된 냉각수가 라디에이터(30)를 거쳐 써모스탯 하우징(50)의 전단까지 도달한다. 그런데, 써모스탯은 냉각수온이 일정온도(예컨대 80℃) 이상인 경우에만 개방되기 때문에, 냉각수온이 낮은 초기 냉각수는, 써모스탯 하우징(50)을 통하여 워터 펌프(70)로 직접 공급될 수 없다. 따라서, 주입된 냉각수가 엔진 냉각수 출구(60)까지 찼을 때에 비로소 엔진(10)에 공급될 수 있다. 엔진(10)에 공급되어, 엔진(10)의 헤드(11), 헤드 가스켓(12) 및 블록(13)을 통과한 냉각수는 워터 펌프(70) 및 서모스탯 하우징(50)에 도달하고, 엔진(10)에 공급되는 냉각수 중 일부는 바이패스(9)를 통해 써모스탯 하우징(50)에 도달한다. 그리고, 엔진 냉각수 출구(60)에서 분기된 유로를 통해 일부의 냉각수는 EGR 쿨러(100) 및 차량 난방을 위한 히터 코어(110)로 전달되게 된다.

그러나, 이는 이상적인 경우의 냉각수 주입 경로로서, 도 6a에 도시된 냉각 시스템의 경우, EGR 쿨러(100)와 히터 코어(110)가 엔진 냉각수 출구(60)측 보다 높이 위치하고 있기 때문에, 도 6b에 도시된 바와 같이, 엔진 냉각수 출구(60)측으로부터 EGR 쿨러(100)와 히터 코어(110)로 냉각수가 충분하게 주입되지 못하게 된다. 이 경우 냉각수온이 상승하여 써모스탯이 개방될 때까지 충분한 냉각수가 EGR 쿨러에 주입되지 못하게 된다.

나아가, 냉각수온이 상승하여 써모스탯이 개방되기 전까지는 냉각 시스템 내에 잔류하는 공기를 전부 빼낼 수는 없기 때문에 적정량의 냉각수를 주입하는 것이 불가하게 된다.

상기한 문제들로 인해 냉각수의 주입이 불충분하게 되면, 엔진의 과열로 인한 엔진 손상, 엔진 냉간 시동 초기의 냉각수 유동음의 발생, EGR 쿨러의 크랙, 히터의 난방 불량, 배기가스 처리 장치(SCR)의 손상 등의 문제가 발생되게 된다.

또한 이러한 문제를 해결하기 위하여, 냉각수의 충진 시에 차량을 아이들 상태로 장시간 방치하게 되면, 냉각수 주입 시간이 지나치게 길어지며, 도 7에서 도시된 바와 같이, 아이들 운전 후 1시간에 이를 때까지도, 냉각수온이 써모스탯의 개변온도에 도달하지 못하게 되어, 냉각수가 충분히 주입되지 못하는 경우가 있을 수 있다.

그리고, 주입 시간 단축을 위해 엔진을 아이들 이상의 회전 속도로 과도하게 공회전시키는 경우 앞서 언급한, 냉각수 주입 작업 중의 엔진 손상 등의 문제가 발생하게 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 냉각수 충진 작업이 작업자의 수작업에 이루어지게 되므로, 투입 인력의 숙련도에 따라 냉각수 주입성에 편차가 발생하게 되며, 주입이 완료될 때까지 작업자가 계속 주입 상태를 관찰하여야 하여 냉각수 충진을 위한 인건비가 과다해 질 수 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각수 충진 작업시의 주입 편의성 및 주입 신뢰도가 향상된 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 보충 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 도 5a 및 5b에 도시한 엔진 냉각수 순환 시스템에 한정되는 것이 아니라, 일부 장치가 삭제되거나 추가된 냉각수 순환 시스템에서도 적용 될 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법은, 냉각수 충진을 위한 진단기가 차량에 연결되었는지 여부를 판단하는 차량-진단기 연결 판단 단계; 상기 진단기에 의해, 냉각수를 충진하는 냉각수 충진 모드를 개시하는 단계; 및 상기 냉각수 충진 모드 개시 후, 냉각수 충진 모드 해제 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 종래 작업자의 수작업에 의존하였던 냉각수 충전 방법과는 달리, 진단기에 의해 냉각수 충진 작업이 자동으로 진행되도록 하여 효율적이고 정확한 냉각수 충진이 이루어지도록 할 수 있다.

바람직하게는, 냉각수 충진 모드에 진입한 것으로 판단되는 경우, 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 장치의 구동을 Off한다.

상기한 본 발명에 의하면, 냉각 수 충진 시에 EGR 장치의 구동으로 인한 EGR 쿨러의 손상 등의 문제를 방지할 수 있다.

바람직하게는, 냉각수 충진 모드에 진입한 것으로 판단되는 경우, 차량 내 계기판 상에 냉각수 충진 모드가 진행 중임을 나타내는 알림을 표시한다.

상기한 본 발명에 의하면, 작업자로 하여금 냉각수 충진 진행 상태를 쉽게 알 수 있게 하여 작업의 편이성을 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 상술한 냉각수 충진 모드에서, 진단기는, 미리 정해진 제1 회전속도로 제1 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제1 운전 모드와, 제1 회전속도와 상이한 제2 회전속도로 제2 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제2 운전모드를 교호로 전환하여 엔진을 구동하도록 ECU에 제어 신호를 인가하도록 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 엔진을 소정 운전 모드로 운전시켜 냉각수 수온을 써모스탯의 개변온도까지 상승시킬 수 있다. 또한 서로 상이한 운전 모드에서 엔진이 교호로 운전되도록 하여, 엔진이 과열되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 냉각수온이 미리 정해진 제1 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 냉각수온이 상기 제1 온도 이상인 경우에 상기 냉각수 충진 모드 해제 조건을 판단한다.

바람직하게는, 상기 차량은, 냉각 시스템의 냉각 유로를 개폐하기 위한 전자식 서모스탯을 구비하고, 냉각수 충진 모드에서, 진단기는 전자식 서모스탯에 구비되는 히터의 발열량을 제어하는 제어 듀티가 인가되도록 하여, 전자식 서모스탯의 개폐량을 조절하도록 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 전자식 써모스탯이 적용된 차량에 있어서, 진단기를 이용하여 전자식 서모스탯에 구비되는 히터를 제어함으로써, 전자식 써모스탯이 조속히 개변되도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기한 냉각수 충진 모드에서, 진단기는, 히터에 인가되는 PWM 듀티신호에 대하여, 미리 정해진 서로 상이한 듀티 크기 및 인가 시간의 신호가 교호로 반복되도록 제어한다.

상기한 본 발명에 의하면, 높은 출력의 듀티가 장시간 인가됨으로써 히터가 과열되어 파손되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 냉각수온이 미리 정해진 제1 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 냉각수온이 상기 제1 온도 이상인 경우에, 상기 제어 듀티를 상기 전자식 서모스탯에 인가할 수 있다.

냉각수온이 소정 온도 미만인 경우에는 전자식 써모스탯의 히터를 구동시켜도 써모스탯의 개변 온도에 도달할 수 없게 된다. 따라서, 무의미하게 히터가 구동되지 않도록 본 발명에서는 소정 온도 이상인 경우에 히터가 구동되도록 한다.

바람직하게는, 차량은, 냉각 시스템의 냉각 유로를 개폐하기 위한 전자식 서모스탯을 구비하고, 1차 엔진구동제어를 통해, 냉각수온이 미리 정해진 제1 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 냉각수온이 제1 온도 이상인 경우에, 상기 진단기는 상기 전자식 서모스탯에 구비되는 히터의 발열량을 제어하는 제어 듀티가 인가되도록 하여, 상기 전자식 서모스탯의 개폐량을 조절하도록 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 냉각수온이 제1 온도 미만인 경우에, 엔진을 소정 구동 모드로 구동시켜 냉각수온을 제1 온도 이상이 되도록 한 후, 전자식 써모스탯의 히터가 구동되도록 하여, 냉각수온이 제1 온도 미만인 경우에도 원활히 냉각수의 충진이 이루어지도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기한 냉각수 충진 모드에서, 진단기는, 전자식 서모스탯에 상기 제어 듀티를 인가하는 것과 더불어, 미리 정해진 제3 회전속도로 제3 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제3 운전 모드와, 제3 회전속도와 상이한 제4 회전속도로 제4 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제4 운전모드를 교호로 전환하여 엔진을 구동하도록 ECU에 제어 신호를 인가하도록 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 전자식 써모스탯의 히터를 구동시키는 것과 동시에 엔진을 소정 운전모드로 운전시킴으로써, 보다 신속하게 냉각수온을 전자식 써모스탯의 개변온도까지 상승시킬 수 있다.

바람직하게는, 차량의 변속기가 정차 변속단(P단)에 위치할 것, 엔진이 구동 중일 것 및 차속이 0일 것 중 적어도 어느 하나의 조건이 만족되는 경우, 차량 충진 모드 진입 조건이 만족되는 것으로 판단한다.

바람직하게는, 냉각수온이 제2 온도 이상일 것, 진단기를 이용하여 냉각수 충진 모드 종료가 선택될 것, 차량 충진 모드 진입 조건이 만족되지 않을 것, 전장 부품에 이상이 발생한 것 중 적어도 어느 하나의 조건이 만족되는 경우, 냉각수 충진 모드 해제 조건이 달성되는 것으로 판단한다.

바람직하게는, 본 발명은 상기한 냉각수 충진 방법을 이용하는 냉각수 충진용 진단 장치이다.

본 발명에 의하면, 종래 작업자의 수작업에 의존하였던 냉각수 충전 방법과는 달리, 진단기에 의해 냉각수 충진 작업이 자동으로 진행되도록 하여, 냉각수 주입 장비 세팅 후에는 추가의 인력을 투입할 필요가 없어, 냉각수 주입 편의성을 증대시킬 수 있다.

또한, 진단기에 의해 냉각수 충진 작업이 자동으로 진행되도록 하여, 투입 인력의 숙련도와 상관없이 냉각수 주입성을 일정 정도 보장할 수 있다.

또한, 종래 기술과 대비하여 냉각수 주입에 필요한 시간을 단축시킬 수 있으며, 냉각 시스템의 각 구성 요소에 충분한 양의 냉각수를 주입하는 것이 가능하다.

상기한 본 발명은, 전자식 써모스탯을 채용한 냉각 시스템을 구비한 자동차뿐만 아니라, 기계식 써모스탯을 채용한 냉각 시스템에도 적용될 수 있으며, 상술한 본 발명의 작용 효과는 기계식 써모스탯을 채용한 냉각 시스템에도 동일하게 발휘될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진방법을 이용하여 차량에 냉각수를 주입하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는, 기계식 써모스탯이 채용된 냉각 시스템을 구비한 차량에 있어서의 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진방법을 도시한 순서도이다.
도 3은, 전자식 써모스탯이 채용된 냉각 시스템을 구비한 차량에 있어서의 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진방법을 도시한 순서도이다.
도 4a는 비교예에 따라 냉각수를 주입할 경우의, 시간에 따른 냉각수온 변화를 도시한 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각수를 주입할 경우의, 시간에 따른 냉각수온 변화를 도시한 그래프이다.
도 4c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 냉각수를 주입할 경우의, 시간에 따른 냉각수온 변화를 도시한 그래프이다.
도 5a는 이상적인 냉각 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5b는 도 5a에서의 주입된 냉각수의 흐름을 순서대로 도시한 도면이다.
도 6a는 실제 냉각 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6b는 도 6a에서의 주입된 냉각수의 흐름을 순서대로 도시한 도면이다.
도 7은 종래 방법에 따라 냉각수를 주입할 경우의, 시간에 따른 냉각수온 변화를 도시한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진방법을 이용하여 실제로 차량에 냉각수를 주입하는 방법을 도시한 순서도이다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진방법을 이용하여 차량에 냉각수를 주입할 때에는, 먼저 시동 On 된 상태에서 라디에이터 캡을 열어, 더 이상 냉각수 주입구(20)를 통해 냉각수가 들어가지 않을 때까지, 차량에 일정량의 냉각수를 주입한다(S100). 냉각수 주입량은 차량 및 주입 상태에 따라 상이한 양일 수 있다.

다음으로 작업자는 진단기를 차량에 구비된 인터페이스에 연결한다(S200). 바람직하게는 진단기는 자동차 표준 진단 프로그램(Global Diagonostic System, GDS)으로 구동되는 차량용 진단 장치이다.

진단기의 연결 상태가 확인되면, 차량의 시동을 On 하고(S300), 엔진이 소정의 운전 상태(예컨대, 아이들 상태)에 있는 상태에서, 진단기를 이용하여, 냉각수 충진 모드를 가동한다(S400). 냉각수 충진 모드의 가동은 작업자가 진단기에 소정의 명령을 입력하거나, 진단기에 구비된 특정 버튼을 누름으로써 시작될 수 있다.

후술하는 냉각수 충진 모드에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하는 냉각수 충진을 제어가 수행된다. 그리고, 냉각수 충진 모드 개시 후, 소정의 냉각수 충진 모드 해제 조건이 만족되면, 냉각수 충진 모드을 해제하고, 엔진의 시동을 OFF한다(S500).

엔진의 시동을 OFF한 후에는 냉각수가 적정 수온까지 떨어지도록, 소정 시간 동안 차량을 방치한다(S600).

도 2는, 기계식 써모스탯이 채용된 냉각 시스템을 구비한 차량에 있어서의 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진방법을 도시한 순서도이다. 도 2에서는 도 1에서 도시된 냉각수 충진 모드(S400)를 중심으로 본 발명에 따른 냉각수 충진 방법을 보다 상세하게 설명한다.

도 1에서도 도시된 바와 같이, 시동이 OFF된 차량의 소정의 인터페이스에 진단기가 연결된다(S10).

작업자는 진단기에 구비된 소정의 스위치를 작동하거나, 또는 키보드 등의 입력 장치를 통해 GDS 프로그램에 소정의 명령어를 입력함으로써, 냉각수 충진모드를 선택한다(S11).

단계 S11에서 냉각수 충진 모드가 선택되면, 진단기에서는 소정의 냉각수 충진모드 진입 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S12). 냉각수 충진모드 진입 조건은 냉각수 주입 작업을 안정적으로 수행하기 위해 만족되어야 할 기본 조건을 의미한다. 작업자에 의해 냉각수 충진모드가 선택된 경우에도, 소정의 냉각수 충진모드 진입 조건이 만족되지 않으면, 냉각수 충진모드는 는 진행되지 않을 수 있다.

바람직하게는, 차량의 엔진이 구동 중일 때 차량의 변속기가 정차 변속단(P단)에 위치할 것 및 차속이 0일 것 중 적어도 어느 하나의 조건이 만족되는 경우, 차량 충진 모드 진입 조건이 만족되는 것으로 판단한다.

단계 12에서 냉각수 충진모드 진입 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 진단기는 냉각수 충진모드에 진입하게 된다(S13).

한편, 냉각수 주입 작업 중에는 EGR 쿨러(100)에 적절한 양의 냉각수가 공급되기 어렵다. 따라서, 냉각수 주입 작업 시에 EGR 쿨러의 파손등을 방지하기 위하여, 바람직하게는, 진단기는 EGR 기능이 OFF 되도록 ECU에 제어 신호를 송신한다(S14).

냉각수 충진모드가 개시되면, 진단기는, 냉각 시스템 내의 공기를 빼내고, 냉각 시스템 전체에 적정한 양의 냉각수가 공급될 수 있도록, 냉각수온을 써모스탯의 개변온도까지 상승시키는 제어를 수행한다. 구체적으로는 진단기는 엔진(10)이 소정의 회전 속도로 운전될 수 있도록 ECU를 제어한다. 다만, 높은 회전속도로 장시간 엔진(10)을 구동할 경우, 엔진(10)의 과열로 인한 엔진 손상이 발생할 수 있으므로, 고속으로 제1 소정 시간 엔진(10)을 회전시킨 후에는, 저속으로 제2 소정 시간동안 엔진(10)을 회전시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 아이들 회전 속도로 60초 동안 엔진이 구동되도록 하는 운전 모드와, 2000rpm의 회전 속도로 60 초간 엔진이 구동되도록 운전 모드를 교호로 전환하여 엔진이 구동되도록, ECU에 제어 신호를 인가한다. 바람직한 엔진의 회전 속도 및 운전 시간은 차량 모델에 따라 달라질 수 있다.

다음으로, 진단기는 단계 S15의 냉각수 충진모드 진행에 의해 냉각수가 충분히 공급되었거나 또는 외부 조건에 의해 냉각수 충진모드를 중단해야 할지 여부를 판단하기 위하여, 냉각수 충진모드 해제 조건이 만족되었는지 여부를 판단한다(S16).

바람직하게는, 냉각수온이 미리 정해진 제2 온도 이상일 것, 진단기를 이용하여 냉각수 충진 모드 종료가 선택될 것, 단계 S12의 차량 충진 모드 진입 조건이 만족되지 않을 것, 전장 부품에 이상이 발생한 것 중 적어도 어느 하나의 조건이 만족되는 경우, 냉각수 충진 모드 해제 조건이 달성되는 것으로 판단하

여기서 제2 온도는 냉각 시스템의 유로를 개폐하는 기계식 써모스탯을 개변할 수 있는 온도를 의미한다. 제2 온도는 바람직하게는 85℃이나, 차량에 구비된 써모스탯의 특성에 따라 해당 온도 범위는 달라질 수 있다. 냉각수온이 제2 온도 이상으로 판단되는 경우, 써모스탯이 개변되고, 따라서, 냉각 시스템 내의 공기 빼기 및 적정량의 냉각수를 공급하기 위한 조건이 만족되게 되는바, 냉각수 충진모드를 해제하게 된다(S17).

또한, 냉각수온이 위 조건을 만족하지 않는 경우에도, 작업자에 의해 냉각수 충진모드 종료 명령이 입력되는 경우에는 냉각수 충진모드가 해제된다(S17). 또한 단계 S12에서 판정되는 냉각수 충진 모드 진입 조건이 만족되지 않는 경우, 또는 냉각수 수온 센서등 차량 내 전장 부품에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 안정적인 냉각수 공급이 어려워지게 되는바, 이 경우에도 냉각수 충진모드를 해제하게 된다(S17). 그리고, 냉각수가 충분히 공급되어 냉각수 충진모드가 해제되면, 단계 S14에서 중단된 EGR 기능이 재개될 수 있다.

도 3은, 전자식 써모스탯이 채용된 냉각 시스템을 구비한 차량에 있어서의 본 발명에 따른 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진방법을 도시한 순서도이다. 전자식 써모스탯의 경우 그 내부에 히터를 구비하고 있어, 냉각수온이 소정 온도에 도달하지 않은 경우에도 히터를 구동함으로써 써모스탯의 개변이 가능하다. 이하에서는 도 3을 참조하여, 전자식 써모스탯이 채용된 냉각 시스템을 구비한 차량에 있어서의 냉각수 충진모드(S400)를 중심으로 보다 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3의 순서도에서 도시된 단계 S21 내지 S25는 도 2에서 도시된 단계 S10 내지 단계 S14와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 2를 참조하여 설명한 내용과 중복된 사항에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.

도 2에서 도시된 예와 달리, 전자식 써모스탯이 채용된 냉각 시스템을 구비한 차량에 냉각수를 주입할 때에는, 냉각수 충진모드(S400)에서는 엔진을 소정의 회전 속도로 구동되도록 하는 제어 대신, 전자식 써모스탯에 구비된 히터를 구동하는 PWM 제어를 실시할 수 있다(S28). 이 경우, 진단기는 전자식 써모스탯에 구비된 히터가 구동되도록 하는 제어 신호를 ECU에 전달하고, ECU는 진단기의 명령에 따라 전자식 써모스탯의 히터를 제어한다. 한편, 100% 제어 듀티를 장시간 전자식 써모스탯의 히터에 가하게 되면, 히터가 과열되어 손상을 입을 수 있으므로, 바람직하게는, 미리 정해진 서로 상이한 듀티 크기 및 듀티 인가 시간의 신호가 교호로 반복되도록 히터를 제어한다. 예컨대, 진단기는 히터를 제어할 때, 출력 100%의 제어 듀티를 40초간 인가하는 제어와, 출력 40%의 제어 듀티를 20초간 인가하는 제어가 교호로 이루어지도록 제어 명령한다. 상기한 제어를 통해, 전자식 써모스탯 내부의 왁스가 히터에 의해 적정 수준까지 가열되면, 도 2의 단계 S15에서의 엔진의 구동 제어의 결과와 마찬가지로 전자식 써모스탯은 개변되게 된다.

한편, 냉각수 수온이 일정 온도 미만일 경우에는, 전자식 써모스탯의 히터를 구동시키는 경우에도 왁스를 목표치까지 팽창시킬 수 없어 전자식 써모스탯을 개변할 수 없다. 따라서, 진단기에서는, 냉각수온이 미리 정해진 제1 온도(예컨대, 75℃) 이상인지 여부를 판단(S27)하여, 냉각수온이 미리 정해진 제1 온도 이상인 경우에만 단계 S28의 전자식 써모스탯의 제어를 실시한다.

그런데, 이 경우, 냉각수 수온이 제1 온도 미만일 경우에 냉각수 충진이 불가하게 되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 냉각수온이 제1 온도 이상이 되도록, 단계 S28의 전자식 써모스탯의 제어에 앞서, 엔진을 소정의 운전모드로 운전시키는 1차 엔진구동제어(S26)를 실시한다.

1차 엔진구동제어(S26)에서는, 도 2의 단계 S15와 마찬가지로, 진단기는 상이한 엔진 구동 모드를 교호를 실시하도록 ECU에 명령한다. 예컨대, 아이들 회전 속도로 60초 동안 엔진이 구동되도록 하는 운전 모드와, 2000rpm의 회전 속도로 60 초간 엔진이 구동되도록 운전 모드를 교호로 전환하여 엔진이 구동되도록 할 수 있다. 상기한 제어 결과, 냉각수온이 제1 온도 이상이 되면, 상기한 바와 같이, 단계 S28의 전자식 써모스탯의 제어가 수행되도록 한다.

그리고, 도 2의 실시예에서의 단계 S16과 마찬가지로, 냉각수 충진모드 개시 후에는, 소정의 냉각수 충진모드 해제 조건이 만족되는지 여부를 판단하여(S30), 해당 조건이 만족되면, 냉각수 충진모드를 해제한다. 구체적으로는, 전자식 써모스탯을 개변할 수 있는 제2 온도(예컨대 80℃)에 도달하게 되면, 전자식 써모스탯이 개변되고, 따라서, 냉각 시스템 내의 공기 빼기 및 적정량의 냉각수를 공급하기 위한 조건이 만족되게 되는바, 냉각수 충진모드를 해제하게 된다(S31).

또한, 냉각수온이 위 조건을 만족하지 않는 경우에도, 작업자에 의해 냉각수 충진모드 종료 명령이 입력되는 경우에는 냉각수 충진모드가 해제된다(S31). 또한 단계 S23에서 판정되는 냉각수 충진 모드 진입 조건이 만족되지 않는 경우, 또는 냉각수 수온 센서, 전자식 써모스탯의 히터등 차량 내 전장 부품에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 안정적인 냉각수 공급이 어려워지게 되는바, 이 경우에도 냉각수 충진모드를 해제하게 된다(S31). 그리고, 냉각수가 충분히 공급되어 냉각수 충진모드가 해제되면, 단계 S25에서 중단된 EGR 기능이 재개될 수 있다.

상기한 바와 같이, 전자식 써모스탯을 채용한 냉각시스템을 구비한 차량에 있어서는 냉각수 충진모드에서 전자식 써모스탯의 히터를 구동시키는 제어를 실시한다. 다만, 보다 조속히 냉각수온을 전자식 써모스탯의 개변 온도까지 상승시킬 수 있도록, 전자식 써모스탯의 히터를 구동시키는 것과 더불어 엔진을 소정의 운전 모드로 운전하도록 하는 제어(이하 '2차 엔진구동제어'라고 한다)를 병행하여 실시할 수도 있다.

이를 위해, 단계 S29에서는 상이한 엔진 구동 모드를 교호를 실시하도록 진단기는 ECU에 명령한다. 예컨대, 아이들 회전 속도로 60초 동안 엔진이 구동되도록 하는 운전 모드와, 2000rpm의 회전 속도로 40 초간 엔진이 구동되도록 운전 모드를 교호로 전환하여 엔진이 구동되도록 할 수도 있다. 1차 엔진구동제어와 2차 엔진구동제어에서의 엔진의 운전조건은 동일하여도 좋고, 서로 상이한 조건에서 실시되어도 좋다. 전자식 써모스탯의 히터 제어 및 2차 엔진구동제어의 결과, 냉각수온이 전자식 써모스탯을 개변할 수 있는 소정의 온도에 도달하게 되면, 상술한 바와 같이, 냉각수 충진모드를 해제한다(S31).

<실시예>

이하에서는 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 냉각 충진 시간을 대비함으로써, 본 발명에 따른 실시예의 작용 효과에 대해서 구체적으로 설명한다.

이를 위해 먼저, 전자식 써모스탯이 채용된 냉각시스템을 구비한 차량의 라디에이터 및 써모스탯의 냉각수를 모두 배출하고 이때의 배출된 냉각수량을 측정하였다(본 예에서는 3800ml). 그리고, 시동이 OFF된 상태에서 차량의 라디에이터 캡을 열고 배출된 냉각수를 다시 1차 주입하고, 주입 후 남은 냉각수량을 측정한다(본 예에서는 480ml). 그 후, 냉각수 충진 모드에서의 충진 조건을 달리하여 냉각수 충진을 실시하고, 1차 주입 후 남은 냉각수량이 모두 충진될때까지의 시간을 측정하였다.

냉각수 충진 시에, 비교예인 Case#1의 경우, 도 4a에서 도시되어 있는 바와 같이, 전자식 써모스탯에 전원을 인가하지 않고, 엔진을 아이들 조건에서 계속 운전하도록 하였다. 그리고 본 발명의 실시예인 Case#2의 경우, 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 진단기에 의해, 엔진이 아이들 상태에서 구동되도록 제어하고, 그 상태에서 냉각수온이 75℃에 도달하였을 때, 전자식 써모스탯의 히터가 구동되도록 제어하고, 냉각수온이 85℃에 도달하였을 때에 냉각수 충진모드를 해제하였다. 그리고, 본 발명의 다른 실시예인 Case#3의 경우, 도 4c에서 되시되어 있는 바와 같이, 진단기에 의해 엔진이 아이들 회전수 조건과 2000rpm의 회전수 조건으로 교호로 작동되도록 하면서, 냉각수온이 75℃에 도달하였을 때, 전자식 써모스탯의 히터가 구동되도록 제어하고, 냉각수온이 85℃에 도달하였을 때에 냉각수 충진모드를 해제하였다. 각 냉각수 충진 조건 별 충진 소요 시간은 다음의 표 1과 같았다.

<표 1>

<표 1>에서 개시된 바와 같이, 엔진이 아이들 상태에 있도록 한 조건에서 냉각수를 충진시키는 Case#1에서는, 전자식 써모스탯이 개변되는 냉각수온(80℃)에 도달하기까지 90분이 소요되어, 냉각수 충진을 위한 총 소요 시간이 110분으로 상대적으로 길었다.

한편, Case#2에서는 엔진이 아이들 회전수로 회전하고 있는 상태에서 냉각수온이 75℃까지 상승하면, 전자식 써모스탯의 히터를 작동시킴으로써, 전자식 써모스탯이 개변되는 냉각수온(80℃)에 도달하기까지의 시간을 단축시켰다. 그 결과, 냉각수 충진을 위한 총 소요 시간이 79.5분으로 상대적으로 단축되었다.

그리고, Case#3에서는, 엔진의 회전수를 아이들과 2000rpm 사이에서 교호로 전환되도록 하여, 냉각수온이 75℃까지 상승하는 시간을 Case#2와 대비하여 7분 단축시켰고, 또한, 전자식 써모스탯이 개변되는 냉각수온(80℃)에 도달하기까지의 시간도 Case#2 대비 더 단축시킬 수 있었다. 그 결과, 냉각수 충진을 위한 총 소요 시간을 48.1분으로 Case#1과 Case#2와 대비하여 대폭적으로 단축시킬 수 있었다.

본 발명은 그 사상과 핵심 속성에서 벗어나지 않고 다른 특정한 형태로 구현할 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위를 지시하는 것으로서, 전술한 명세서보다는 첨부한 청구범위를 참조해야 한다.

10: 엔진 20: 냉각수 주입구
30: 라디에이터 40: 엔진 냉각수 입구
50: 써모스탯 하우징 60: 엔진 냉각수 출구
70: 워터펌프 80: 오일쿨러
90: 바이패스 100: EGR 쿨러
110: 히터 쿨러

Claims

냉각수 충진을 위한 진단기가 차량에 연결되었는지 여부를 판단하는 차량-진단기 연결 판단 단계;
상기 진단기에 의해, 냉각수를 충진하는 냉각수 충진 모드를 개시하는 단계; 및
상기 냉각수 충진 모드 개시 후, 냉각수 충진 모드 해제 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1에 있어서,
냉각수 충진 모드에 진입한 것으로 판단되는 경우, 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 장치의 구동을 Off하는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1에 있어서,
냉각수 충진 모드에 진입한 것으로 판단되는 경우, 차량 내 계기판 상에 냉각수 충진 모드가 진행 중임을 나타내는 알림을 표시하는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 충진 모드에서, 상기 진단기는, 미리 정해진 제1 회전속도로 제1 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제1 운전 모드와, 제1 회전속도와 상이한 제2 회전속도로 제2 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제2 운전모드를 교호로 전환하여 엔진을 구동하도록 ECU에 제어 신호를 인가하는, 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1에 있어서,
냉각수온이 미리 정해진 제1 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
냉각수온이 상기 제1 온도 이상인 경우에 상기 냉각수 충진 모드 해제 조건을 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 차량은, 냉각 시스템의 냉각 유로를 개폐하기 위한 전자식 서모스탯을 구비하고,
상기 냉각수 충진 모드에서, 상기 진단기는 상기 전자식 서모스탯에 구비되는 히터의 발열량을 제어하는 제어 듀티가 인가되도록 하여, 상기 전자식 서모스탯의 개폐량을 조절하도록 하는, 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 냉각수 충진 모드에서, 상기 진단기는, 상기 히터에 인가되는 PWM 듀티신호에 대하여, 미리 정해진 서로 상이한 듀티 크기 및 인가 시간의 신호가 교호로 반복되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 6에 있어서,
냉각수온이 미리 정해진 제1 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
냉각수온이 상기 제1 온도 이상인 경우에, 상기 제어 듀티를 상기 전자식 서모스탯에 인가하도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 차량은, 냉각 시스템의 냉각 유로를 개폐하기 위한 전자식 서모스탯을 구비하고,
냉각수온이 미리 정해진 제1 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
냉각수온이 상기 제1 온도 이상인 경우에, 상기 진단기는 상기 전자식 서모스탯에 구비되는 히터의 발열량을 제어하는 제어 듀티가 인가되도록 하여, 상기 전자식 서모스탯의 개폐량을 조절하도록 하는, 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 냉각수 충진 모드에서, 상기 진단기는, 상기 전자식 서모스탯에 상기 제어 듀티를 인가하는 것과 더불어,
미리 정해진 제3 회전속도로 제3 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제3 운전 모드와, 제3 회전속도와 상이한 제4 회전속도로 제4 소정 시간 동안 엔진을 운전하는 제4 운전모드를 교호로 전환하여 엔진을 구동하도록 ECU에 제어 신호를 인가하는, 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1에 있어서,
차량 충진 모드 진입 조건을 만족하는 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
차량의 변속기가 정차 변속단(P단)에 위치할 것, 엔진이 구동 중일 것 및 차속이 0일 것 중 적어도 어느 하나의 조건이 만족되는 경우, 차량 충진 모드 진입 조건이 만족되는 것으로 판단하는, 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1에 있어서,
냉각수온이 제2 온도 이상일 것, 진단기를 이용하여 냉각수 충진 모드 종료가 선택될 것, 상기 차량 충진 모드 진입 조건이 만족되지 않을 것, 전장 부품에 이상이 발생한 것 중 적어도 어느 하나의 조건이 만족되는 경우, 냉각수 충진 모드 해제 조건이 달성되는 것으로 판단하는, 자동차용 냉각 시스템의 냉각수 충진 방법.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 냉각수 충진 방법을 이용하는 냉각수 충진용 진단 장치.