KR20210049494A - 통합유량제어 밸브를 적용한 차량 열관리 시스템 및 냉각회로 제어 방법 - Google Patents

통합유량제어 밸브를 적용한 차량 열관리 시스템 및 냉각회로 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 차량 열관리 시스템(100)은 히터 코어(200), 라디에이터(300), EGR 쿨러(500), 오일워머(600), ATF 워머(700), EHRS(800)를 선택적으로 경유하여 엔진(110)을 순환하는 엔진 냉각수 흐름이 ITM(1)과 SSV(40)의 연계로 형성되는 복수개의 냉각수 순환/분배 시스템(100-1,100-2,100-3)이 포함됨으로써 ITM(1)의 4포트 레이아웃을 통해 SSV(400)로 EGR 응축수 문제를 개선에 필요한 냉각수에 더해 연비개선에 유리한 EGR 사용 시점 단축이 이루어지도록 상대적으로 많은 냉각수 유량을 EGR 쿨러(500)에 합류시켜주면서 난방 웜업 성능 개선에 필요한 냉각수를 배기열회수장치(800) 및 히터코어(200)에 공급함과 더불어 엔진과 엔진오일/ATF 오일에 대한 빠른 웜업을 동시에 구현하는 특징을 갖는다.

Description

통합유량제어 밸브를 적용한 차량 열관리 시스템 및 냉각회로 제어 방법{Vehicle Thermal Management System having Integrated Thermal Management Valve and Coolant Circuit Control Method of Vehicle Thermal Management System Thereof}
본 발명은 차량 열관리 시스템에 관한 것으로, 특히 통합유량제어 밸브의 가변분리냉각 제어에 더하여 스마트 컨트롤 밸브로 EGR 쿨러와 배기열회수장치 쪽 엔진 냉각수 유량을 제어함으로써 난방 웜업 성능 향상과 함께 EGR 응축수 문제를 개선할 수 있는 차량 열관리 시스템냉각회로 제어에 관한 것이다.
일반적으로 고연비와 고성능을 동시에 충족시킴은 가솔린/디젤 차량의 대표적인 연비-성능의 트레이드 오프(trade-off) 문제이고, 이를 해소하기 위한 하나의 방안으로 차량 열관리 시스템(Vehicle Thermal Management System, 이하 VTMS)에 대한 성능 개선을 예로 들 수 있다.
이러한 이유는 상기 VTMS는 엔진 냉각 시스템, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템, ATF(Auto Transmission Fluid) 시스템, 히터 시스템을 엔진과 연계되도록 구축하고, 차량 또는 엔진 운전 조건에 맞춰 시스템 각각으로 보내지는 엔진의 고온 냉각수를 효과적으로 분배 제어함으로써 고연비와 고성능을 동시에 충족시켜 줌이 가능하기 때문이다.
그러므로 상기 VTMS는 엔진 냉각수 분배제어에 대한 효율성이 매우 중요한 설계인자이고, 이를 위해 엔진과 연계된 복수의 열교환 시스템 중 일부는 냉각수 온도를 높게 유지하는 반면 나머지는 냉각수 온도를 낮게 유지함으로써 복수개의 열교환 시스템을 동시에 효율적으로 제어할 수 있도록 냉각수 분배 제어에 통합유량제어밸브(ITM : Integrated Thermal Management Valve, 이하 ITM)를 사용함이 필요하다.
일례로 상기 ITM은 엔진 냉각수가 유입되는 입구를 갖추고 유입된 엔진 냉각수가 서로 다른 방향으로 나가도록 4 포트(Port)를 갖추고, 냉각 시스템, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템, ATF(Auto Transmission Fluid) 시스템, 히터 시스템을 4 포트(Port)에 의한 4방향(4 Way)으로 연계함으로써 엔진의 운전 상태에 맞춰 온도가 변화는 엔진 냉각수의 열교환 효과를 최적화할 수 있기 때문이다.
이 경우 상기 냉각 시스템은 엔진 냉각수 온도를 외기와 열교환으로 낮춰주는 라디에이터(Radiator), 상기 EGR 시스템은 배기가스 중 엔진으로 보내지는 EGR 가스 온도를 엔진 냉각수와 열교환으로 내려주는 EGR 쿨러(Cooler), 상기 ATF 시스템은 ATF 온도를 엔진 냉각수와 열교환으로 올려주는 오일 워머(Oil Warmer), 상기 히터 시스템은 외기를 엔진 냉각수와 열교환으로 올려주는 히터 코어(Heater Core)일 수 있다.
나아가 상기 ITM은 EGR 쿨러, 오일 워머, 히터 코어의 개별적인 냉각수 제어에 엔진의 냉각수 입/출구측에 구비된 냉각수온센서의 온도 검출값을 이용해 ITM 밸브 개도 제어가 이루어짐으로써 엔진의 전체적인 냉각효율 향상과 함께 연료소모 감소에 보다 효과적이다.
미국등록특허 9,188,051(2014.06.24)
하지만, 최근 들어 가솔린/디젤 차량에 대해 더욱 강화되고 있는 연비개선요구는 VTMS 성능 개선을 필요로 하고 있고, 이는 ITM의 엔진 냉각수 분배제어에 대한 성능 개선 요구로 이어지고 있다.
이러한 이유는 ITM은 엔진과 시스템을 연결하는 ITM 레이아웃 변경으로 엔진 냉각수 분배제어의 효율을 보다 높일 수 있음에 기인한다.
일례로 ITM 레이아웃은 첫째 엔진 내 엔진 냉각수에 대한 가변유동패턴 제어를 가능하게 하고, 둘째 냉각/EGR/ATF/히터 시스템 중 어느 하나에 대한 위치 최적화를 가능하게 하며, 셋째 배기열 회수 제어 성능 최적화를 가능하게 하는데 보다 효과적이다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 통합유량제어 밸브에 레이어 밸브 바디를 적용함으로써 엔진 냉각수의 엔진 내 가변유동패턴 제어, 엔진 연계 시스템의 최적 위치 선정, 배기열 회수 최적 제어가 가능한 ITM 레이아웃을 구현할 수 있고, 특히 4포트 ITM 레이아웃으로 SSV를 연계하여 EGR 쿨러와 배기열회수장치 쪽 엔진 냉각수 유량이 제어됨으로써 난방 웜업 성능 향상과 EGR 응축수 문제를 동시에 개선하면서 엔진과 엔진오일/ATF 오일의 빠른 웜업도 이루어지는 차량 열관리 시스템 및 냉각회로 제어방법의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 열관리 시스템은 엔진의 엔진 냉각수 출구에 이어진 냉각수 유입구로 엔진 냉각수를 받고, 히터코어, 오일워머, ATF 워머 중 최소 1개 이상 포함하는 열교환장치와 라디에이터에 이어진 냉각수 출구유로로 라디에이터 방향으로 나가는 엔진 냉각수를 분배하는 ITM; 상기 엔진의 엔진 냉각수 입구의 전단에 위치하는 워터펌프; 상기 엔진 냉각수 입구의 전단에서 분기되어 상기 냉각수 출구유로와 함께 EGR 쿨러로 연결되는 냉각수 분기유로; 상기 냉각수 분기유로 상에서 냉각수 출구유로 방향 및 EGR 쿨러 유로 방향으로의 엔진 냉각수 흐름을 조절하는 SSV이 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 냉각수 출구유로에는 EHRS가 설치되고, 상기 SSV를 통과한 냉각수가 합류되는 냉각수 출구유로이다.
바람직한 실시예로서, 상기 냉각수 출구유로는 상기 라디에이터로 이어지는 라디에이터 출구 유로, 상기 히터코어로 이어지는 제1 분배 유로, 상기 오일워머 또는 상기 ATF 워머로 이어지는 제2 분배 유로로 구성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 제2 분배 유로는 상기 냉각수 분기유로와 연결된다.
바람직한 실시예로서, 상기 EGR 쿨러 유로 방향은 상기 EGR 쿨러가 설치되어 상기 SSV가 합류하는 EGR 냉각수 유로이다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 냉각수 출구는 엔진 헤드 냉각수 출구 및 엔진 블록 냉각수 출구를 포함하고, 상기 냉각수 유입구는 상기 엔진 헤드 냉각수 출구와 연결되는 엔진 헤드 냉각수 유입구 및 상기 엔진 블록 냉각수 출구와 연결되는 엔진 블록 냉각수 유입구를 포함한다.
바람직한 실시예로, 상기 ITM의 밸브 개도는 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구와 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 열림 또는 닫힘을 상반되게 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구의 열림은 상기 냉각수가 상기 엔진 헤드 냉각수 출구로 나가는 패러럴 플로우를 엔진 내부에서 형성하고, 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 열림은 상기 냉각수가 상기 엔진 블록 냉각수 출구로 나가는 크로스 플로우를 형성한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법은 ITM에서 워터펌프와 라디에이터로 순환되는 엔진의 냉각수를 엔진 헤드 냉각수 유입구와 엔진 블록 냉각수 유입구로 유입하여 히터코어, 오일워머, ATF 워머, EHRS 중 최소 1개 이상 포함하는 열교환장치에 대해 냉각수 출구유로의 라디에이터 출구 유로를 나와 라디에이터 방향으로 나가는 냉각수를 분배하여 주고, 워터펌프 출구단에서 냉각수 분기유로로 나가는 냉각수를 상기 냉각수 출구유로에 합류시켜주며; SSV에서 상기 냉각수 분기유로를 통해 상기 냉각수 출구유로 방향 및 EGR 쿨러 유로 방향으로의 엔진 냉각수 흐름을 조절해 주고, 상기 EHRS로 이어지는 상기 냉각수 출구유로의 제2 분배 유로와 EGR 쿨러로 이어지는 EGR 냉각수 유로에 각각 연결된 상기 냉각수 분기유로를 상기 SSV로 전환하여 냉각수 흐름 조절이 이루어지며, 밸브 컨트롤러에 의한 상기 ITM과 상기 SSV의 밸브 개도 제어로 차량 열관리 시스템의 엔진 냉각수 제어모드를 STATE 1, STATE 2, STATE 3, STATE 4, STATE 5, STATE 6, STATE 7 중 어느 하나가 수행되는 것을 특징으로 하는 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 밸브 컨트롤러는 차량 열관리 시스템을 통해 검출된 차량 운전정보로 운전조건을 판단하고, 상기 운전조건은 상기 STATE 1, 상기 STATE 2, 상기 STATE 3, 상기 STATE 4, 상기 STATE 5, 상기 STATE 6, STATE 7에 대한 제어단계를 결정하면서 STATE 전환을 위한 천이조건으로 적용된다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 1에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구를 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 닫아 주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 열어주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어준다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 2에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구을 열면서 상기 제1 분배 유로와 상기 제2 분배 유로를 일부 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로를 닫아 주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 열어주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어준다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 3에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구, 상기 제1 분배 유로를 열면서 상기 제2 분배 유로를 일부 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로를 닫아 주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 열어주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어준다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 4에서, 상기 ITM은 엔진 헤드 냉각수 유입구, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 열어주면서 상기 라디에이터 출구 유로를 일부 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구을 닫아주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 닫아주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 열어준다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 5에서, 상기 ITM(1)은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구를 닫아주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구를 열어주면서 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 모두 열어주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS 및 상기 워터펌프 출구단쪽으로 모두 닫아준다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 6에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구를 닫아주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 열어주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 닫아주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 열어준다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 7에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제2 분배 유로를 닫아주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 제1 분배 유로 유로를 열어주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주면서 상기 EHRS쪽으로 열어준다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 1 내지 상기 STATE 4는 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구의 열림과 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 닫음으로 엔진 내부에서 패러럴 플로우(Parallel Flow)를 형성하고, 상기 패러럴 플로우는 냉각수가 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구와 연통된 엔진 헤드 냉각수 출구를 주요 순환통로로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 STATE 5 내지 상기 STATE 7은 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 열림과 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구의 닫힘으로 엔진 내부에서 크로스 플로우(Cross Flow)를 형성하고, 상기 크로스 플로우는 냉각수가 상기 엔진 블록 냉각수 유입구와 연통된 엔진 블록 냉각수 출구를 주요 순환통로로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 밸브 컨트롤러는 엔진정지 시 STATE 8으로 상기 ITM의 밸브 개도를 최대 냉각 위치로 개방시켜 준다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통합유량제어 밸브는 밸브 하우징의 내부에서 제1,2,3 레이어 볼의 회전으로 엔진에서 나오는 엔진 냉각수가 유/출입되고, 상기 밸브 하우징은 상기 엔진 냉각수를 EGR 쿨러 또는 히터코어쪽으로 내보내는 제2 방향유로를 형성하는 하우징 히터 포트, 오일워머 또는 ATF 워머쪽으로 내보내는 제3 방향유로를 형성하는 오일워머 포트, 라디에이터쪽으로 내보내는 제1 방향유로를 형성하는 라디에이터 포트가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1 레이어 볼과 상기 제2 레이어 볼은 상기 밸브 하우징의 내측에서 외측으로 상기 엔진 냉각수를 유동시켜주고, 상기 제3 레이어 볼은 상기 밸브 하우징의 외측에서 내측으로 상기 엔진 냉각수를 유동시켜준다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1 레이어 볼은 상기 오일워머 포트와 연통된 채널유로를 형성하고, 상기 제2 레이어 볼은 상기 히터 포트와 연통된 채널유로를 형성하며, 상기 제3 레이어 볼은 상기 라디에이터 출구와 연통된 채널유로를 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 제3 레이어 볼의 상기 채널유로는 채널 엔드로 한쪽 끝이 테이퍼 형상으로 형성되고, 상기 채널유로는 상기 엔진의 엔진 헤드 냉각수 출구에 연결된 엔진 헤드 냉각수 유입구를 통한 헤드방향의 헤드 유로, 상기 엔진의 엔진 블록 냉각수 출구에 연결된 엔진 블록 냉각수 유입구를 통한 블록방향의 블록유로를 형성하고, 상기 헤드방향유로와 상기 블록방향유로의 열림 및 닫힘은 서로 반대로 형성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1 레이어 볼과 상기 제2 레이어 볼 및 상기 제3 레이어 볼은 액추에이터로 회전되어 ITM 밸브개도제어된다. 상기 ITM 밸브개도제어는 상기 제1 방향유로와 상기 제2 방향유로 및 상기 제3 방향유로의 열림과 닫힘 변화로 STATE 1,2,3,4,5,6,7,8 중 어느 하나가 가변냉각제어로 적용된 엔진 냉각수 제어모드를 형성해 준다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 냉각수 제어모드는 제 1 WTS에서 검출한 엔진외부의 엔진 냉각수 온도, 제 2 WTS에서 검출한 엔진내부의 엔진 냉각수 온도를 입력 데이터로 하는 밸브 컨트롤러가 상기 ITM 밸브개도제어를 수행하여 구현된다.
이러한 본 발명은 통합유량제어 밸브와 차량 열관리 시스템을 동시에 개선하여 하기와 같은 장점을 갖는다.
일례로 통합유량제어 밸브에서 발생되는 작용 및 효과는 다음과 같다. 첫째, 원통형 구조를 갖는 레이어 볼로 구성됨으로써 엔진 냉각수의 엔진 내 가변유동패턴 제어, 엔진 연계 시스템의 최적 위치 선정, 배기열 회수 최적 제어가 가능한 4포트 ITM 레이아웃을 구현할 수 있다. 둘째, STATE 1~ 8로 구분된 냉각수제어모드 중 STATE 1~2 혹은 STATE 7의 웜업 모드에 대해 STATE 1의 유동정지 제어모드 및 STATE 2의 미소유량 제어모드로 하여 엔진 빠른 웜업, STATE 3의 난방 제어모드를 STATE 7의 최대 난방 제어모드로 하여 공조 빠른 웜업의 구현이 가능하다. 셋째, STATE 1~ 8로 구분된 냉각수제어모드 중 STATE 4의 온도 조절 제어모드 및 STATE 6의 고속/고부하 제어모드로 하여 온도 조절 모드의 구현이 가능하다. 넷째, STATE 1~ 8로 구분된 냉각수제어모드 중 STATE 5의 강제 냉각 모드 구현이 가능하다.
일례로 레이어 볼 타입 통합유량제어 밸브의 ITM 레이아웃을 적용한 차량 열관리 시스템에서 발생되는 작용 및 효과는 다음과 같다. 첫째 엔진 내 가변유동패턴 제어를 마찰개선에 유리하도록 실린더 블록 온도가 높여지는 패러럴 플로우(Parallel Flow)로 하여 일반 부하조건에서 연비 개선이 가능하고, 실린더 블록 온도가 낮아지는 크로스 플로우(Cross Flow)로 하여 고부하 조건에서 노킹(Knocking)개선이 가능하며, 노킹개선과 마찰개선으로 성능/연비/내구성이 동시에 개선될 수 있다. 둘째 ITM과 SSV를 연계하여 EGR 쿨러 쪽 엔진 냉각수 유량이 제어됨으로써 엔진 시동 초기 EGR 응축수 문제를 개선할 수 있다. 셋째 ITM과 SSV를 연계하여 배기열회수장치 쪽 엔진 냉각수 유량이 제어됨으로써 신속 웜업(Fast warm up)은 물론 난방성능 개선으로 PTC 히터(Positive Temperature Coefficient Heater)를 삭제할 수 있어 원가 절감이 이루어질 수 있고, 또한 EHRS를 소형화하여 중량 및 팩키지성이 개선될 수 있으며, 나아가 냉각수/엔진오일/변속기오일들의 웜업 성능 동시 개선으로 라벨연비(예, 에너지 소비효율 등급 표기)의 등급 개선을 통해 상품성 향상도 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이어 볼 타입 통합유량제어 밸브를 적용한 차량 열관리 시스템의 예이고, 도 2는 본 발명에 따른 통합유량제어 밸브의 레이어 볼이 제1,2,3 레이어 볼로 삼중 레이어(Triple Layer)를 구성한 예이고, 도 3은 본 발명에 따른 엔진 헤드와 엔진 블록의 출구 포트(outlet port)가 제3 레이어 볼의 회전 시 열림/닫힘이 상반되게 적용된 예이며, 도 4는 본 발명에 따른 엔진 헤드와 엔진 블록의 출구 포트 간 상반동작으로 엔진 내부에서 엔진 냉각수가 패러럴 플로우 또는 크로스 플로우를 형성하명서 ITM으로 나가는 상태이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 냉각회로제어 방법의 동작 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 엔진냉각수 제어모드의 STATE 1~7에 맞춘 밸브 컨트롤러의 ITM과 SSV의 상호 연계 제어 상태이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 차량 열관리 시스템(100)(Vehicle Thermal Management System, 이하 VTMS)은 엔진(110)의 엔진 냉각수가 유/출입되는 통합유량제어 밸브(1)(Integrated Thermal Management Valve, 이하 ITM), 엔진 냉각수의 온도를 조절하는 냉각수 순환 시스템(100-1), 복수개의 열교환장치로 엔진 운전조건에 따라 ITM(1)의 냉각수 분배가 선택적으로 이루어지는 복수의 냉각수 분배 시스템(100-2,100-3), ITM(1)에서 분배되는 냉각수 흐름이 조절되는 SSV(Smart Single Valve)(400), 배기가스 중 엔진으로 보내지는 EGR 가스 온도를 제어하는 EGR 쿨러(500), 엔진(110)의 배기가스가 흐르는 배기열회수장치(Exhaust Heat Recovery Systems)(800) 및 밸브 컨트롤러(1000)를 포함한다.
특히 상기 차량 열관리 시스템(100)은 EGR 쿨러(500)을 엔진 전단에 설치하고, 냉각수 순환 시스템(100-1)을 구성하는 워터펌프(120)의 워터펌프 출구단과 이어진 냉각수 분기유로(107)가 SSV(400)를 매개로 EGR 쿨러(500)와 배기열회수장치(800)에 연결됨으로써 원터펌프(120)의 워터펌프 출구단에서 엔진 전단으로부터 분기된 엔진 냉각수를 SSV(400)에서 EGR 쿨러(500)와 배기열회수장치(800)에 선택적으로 합류시켜준다.
이를 위해 상기 EGR 쿨러(500)는 엔진(110)의 엔진 입구측에서 EGR 냉각수 유로(106)로 SSV(400)와 연결되어 SSV(400)의 초기 상태에서 엔진 전단에서 분기된 엔진 냉각수로 엔진(110)의 초기 가동 시 필요한 냉각수 유량을 공급받고, 나아가 SSV(400)의 밸브 개도가 배기열회수장치(800)쪽 개도에서 워터펌프 출구단쪽 개도로 전환되는 경우 상대적으로 많은 냉각수 유량을 공급받음으로써 연비개선에 유리한 EGR 사용 시점 단축이 이루어지도록 한다. 이 경우 상기 EGR 냉각수 유로(106)는 냉각수 순환 시스템(100-1)을 구성하는 워터펌프(120)의 전단에서 제1 냉각수 라인(100-1)과 정크션(Junction)을 매개로 합쳐 하나의 라인으로 형성된다.
그러므로 상기 차량 열관리 시스템(100)은 엔진(110)의 초기 가동 시 SSV(400)의 엔진 냉각수 유량 공급으로 EGR 쿨러(500)에 대한 EGR 응축수 문제 해결로 EGR 사용 시점 단축을 통한 연비 개선이 이루어지면서 배기열회수장치(800)에 의한 빠른 난방 웜업으로 난방 성능 개선과 함께 엔진/엔진오일/ATF 오일의 빠른 웜업을 동시에 구현할 수 있다.
이하에서 냉각수는 엔진 냉각수를 의미한다.
구체적으로 상기 ITM(1)은 레이어 볼(10)을 이루는 제1,2,3 레이어 볼(10A,10B,10C)의 4 포트구성으로 기존 4포트 ITM이 구현하는 모든 기능을 수행하면서도 차량 열관리 시스템(100)의 냉각수제어모드(예, 도 5,6의 STATE 1~ 7)를 ITM(1)의 동일한 열림 조건에서 SSV(400)의 고유한 작동모드(예, 도 7의 B,C,D,E)와 연계함으로써 빠른 모드 전환과 함께 열교환 효율을 높이는 특징을 갖는다.
구체적으로 상기 엔진(110)은 가솔린 엔진이고, 냉각수가 유입되는 엔진 냉각수 입구(111), 냉각수가 나가는 엔진 헤드 냉각수 출구(112-1)와 엔진 블록 냉각수 출구(112-2)를 형성한다. 상기 엔진 냉각수 입구(111)는 엔진 냉각 시스템(100-1)의 제1 냉각수 라인(101)으로 워터펌프(120)에 연결된다. 상기 엔진 헤드 냉각수 출구(112-1)는 캠 샤프트와 밸브계 등을 포함한 엔진 헤드에 형성되어 ITM(1)의 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)와 연결되고, 상기 엔진 블록 냉각수 출구(112-2)는 실린더와 피스톤 및 크랭크 샤프트 등을 포함한 엔진 블록에 형성되어 ITM(1)의 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)와 연결된다.
나아가 상기 엔진(110)에는 제 1 WTS(Water Temperature Sensor)(130-1), 제 2 WTS(Water Temperature Sensor)(130-2)를 포함한다. 상기 제 1 WTS(130-1)는 엔진(110)의 엔진 냉각수 입구(111)쪽 온도를 상기 제 2 WTS(130-2)는 엔진(110)의 엔진 냉각수 출구(112)쪽 온도를 각각 검출하여 밸브 컨트롤러(1000)로 전송한다.
구체적으로 상기 냉각수 순환 시스템(100-1)은 워터펌프(120)와 라디에이터(300)로 구성되고, 제1 냉각수 라인(101)으로 엔진(110)에 대한 냉각수 순환흐름을 형성한다. 나아가 상기 냉각수 순환 시스템(100-1)은 워터펌프(120)의 워터펌프 출구단에 냉각수 분기유로(107)를 연결하여 EGR 쿨러(500) 및 배기열회수장치(800)를 엔진전단에 연계한다.
일례로 상기 워터펌프(120)는 엔진 냉각수를 펌핑하여 냉각수 순환 흐름을 형성한다. 이를 위해 상기 워터펌프(120)는 엔진(110)의 블록쪽으로 엔진 냉각수를 펌핑하도록 블록의 크랭크 샤프트와 벨트 또는 체인 연결된 기계식 워터펌프(Mechanic Water Pump)을 적용하거나 또는 ECU(Electronic Control Unit)의 제어 신호로 동작하는 전동식 워터펌프(Electronic Water Pump)를 적용한다. 상기 라디에이터(300)는 엔진(110)에서 나온 고온의 냉각수를 대기와 열교환으로 냉각시켜준다. 상기 제1 냉각수 라인(101)은 ITM(1)에서 나온 냉각수 분배가 이루어지도록 ITM(1)의 냉각수 출구유로(3B) 중 라디에이터 출구 유로(3B-1)(도 2 참조)로 이어진다.
구체적으로 상기 복수의 냉각수 분배 시스템(100-2,100-3)은 제1 냉각수 분배 시스템(100-2)과 제2 냉각수 분배 시스템(100-3)으로 구분된다. 상기 열교환장치는 외기온도를 엔진 냉각수와 열교환으로 올려주는 히터코어(200), 엔진 오일 온도를 엔진 냉각수와 열교환으로 올려주는 오일워머(600), ATF 온도(변속기유 온도)를 엔진 냉각수와 열교환으로 올려주는 ATF 워머(700) 및 배기열회수장치(800)로 구성된다. 특히 상기 배기열회수장치(800)는 SSV(400)와 연계되면서 오일워머(600) 또는 ATF 워머(700)와 함께 열교환장치로 구성된다.
일례로 상기 제1 냉각수 분배 시스템(100-2)은 히터코어(200)를 ITM(1)과 연계한 제2 냉각수 유로(102)로 냉각수 순환 흐름을 형성한다. 이 경우 상기 제2 냉각수 라인(102)은 제1 냉각수 라인(101)와 병렬로 배열된다. 또한, 상기 제2 냉각수 유로(102)는 워터펌프(120)와 연결된다.
특히 상기 제2 냉각수 유로(102)는 ITM(1)의 냉각수 출구유로(3B) 중 제1 분배 유로(3B-2)와 이어짐으로써 라디에이터 출구 유로(3B-1)와 다른 경로를 이용한 냉각수 분배로 냉각수 순환 흐름을 형성한다(도 2 참조).
그러므로 제1 냉각수 분배 시스템(100-2)은 ITM(1)의 제1 분배 유로(3B-2)로 냉각수를 공급받아 제2 냉각수 유로(102)에서 순환시켜준다.
일례로 상기 제2 냉각수 분배 시스템(100-3)은 오일워머(600)와 ATF 워머(700) 및 배기열회수장치(800)를 ITM(1)과 연계한 제3 냉각수 유로(103)로 냉각수 순환 흐름을 형성한다. 이 경우 상기 배기열회수장치(800)는 오일워머(600)와 ATF 워머(700)에 대해 병렬로 배열되고, 히터 코어(200)에 대해 직렬로 배열된다. 또한 상기 제3 냉각수 유로(103)는 워터펌프(120)의 전단에서 제1 냉각수 라인(100-1)과 정크션(Junction)을 매개로 하나로 합쳐짐으로써 하나의 라인으로 형성된다.
특히 상기 제3 냉각수 유로(103)는 ITM(1)의 냉각수 출구유로(3B) 중 제2 분배 유로(3B-3)(도 2 참조)와 이어짐으로써 라디에이터 출구 유로(3B-1) 및 제1 분배 유로(3B-2)와 다른 경로를 이용한 냉각수 분배로 냉각수 순환 흐름을 형성한다. 나아가 상기 제3 냉각수 유로(103)는 정크션(junction)을 매개로 SSV(400)에서 나온 냉각수 분기유로(107)와 연결됨으로써 엔진 전단에서 분기된 엔진 냉각수 유량을 SSV(400)의 게도 제어로 배기열회수장치(800) 또는 오일워머(600) 또는 ATF 워머(700)와 합류시켜 준다. 이 경우 상기 정크션(junction)은 배기열회수장치(800) 또는 오일워머(600) 또는 ATF 워머(700)의 내부에 구비될 수 있다.
그러므로 상기 제2 냉각수 분배 시스템(100-3)은 ITM(1)의 제1 분배 유로(3B-2)로 냉각수를 공급받으면서 밸브 컨트롤러(1000)에 의한 SSV(400)의 개도 제어로 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 분기된 엔진 냉각수 유량이 배기열회수장치(800)에 합류됨으로써 엔진(11)의 초기 가동 시 빠른 난방 웜엄과 더불어 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)의 웜업 성능을 동시에 개선하여 연비 개선이 이루어지도록 한다.
구체적으로 상기 SSV(400)는 SSV 하우징에 내장된 SSV 밸브 바디의 회전에 의한 밸브 개도로 냉각수 분기라인(107)의 열림 방향을 배기열회수장치(800)쪽으로 하거나 워터펌프(120)의 워터펌프 출구단쪽으로 전환시켜 준다. 이 경우 상기 SSV(400)는 엔진(110)의 초기 가동 시 필요한 소량의 냉각수 유량이 EGR 쿨러(500)에 흐르도록 EGR 냉각수 유로(106)와 냉각수 분기라인(107)이 엔진 전단과 연통되도록 미량 열어진 SSV(400)의 초기 상태로 형성한다. 여기서 상기 SSV(400)의 초기 열림 상태는 EGR 쿨러(500)의 초기 가동 시 감온성 개선을 위한 냉각수를 소량 흘려주는 리크홀 크기와 동일하다.
일례로 상기 SSV(400)의 배기열회수장치(800)쪽 열림(도 7의 C 모드 참조)은 워터펌프(120)에서 나온 엔진 냉각수를 엔진 전단에서 유입하여 ITM(1)의 냉각수 유량과 합류시켜 배기열회수장치(800)와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)쪽으로 공급함으로써 난방성능과 함께 오일 웜업 성능을 빠르게 향상시켜 준다. 반면 상기 SSV(400)의 워터펌프 출구단쪽 열림(도 7의 B 모드 참조)은 워터펌프(120)에서 나온 엔진 냉각수를 엔진 전단에서 유입하여 EGR 쿨러(500)로 공급함으로써 상대적으로 많은 냉각수 유량으로 연비개선에 유리한 EGR 사용 시점 단축이 이루어지도록 한다.
나아가 상기 SSV(400)는 냉각수 분기라인(107)을 배기열회수장치(800)에 대한 열림 상태에서 워터펌프 출구단에 대한 미소 열림 상태(도 7의 D 모드)로 하여 EGR 쿨러(500) 쪽으로 최소 유량을 합류시켜 주거나 또는 워터펌프 출구단에 대한 열림 상태에서 배기열회수장치(800)에 대한 미소 열림 상태 도 7의 E 모드)로 하여 배기열회수장치(800)쪽으로 최소 유량을 합류시켜 줄 수 있다.
일례로 상기 SSV(400)는 SSV 하우징으로 우회된 엔진 냉각수가 유/출입되는 내부 공간을 형성하고, SSV 하우징의 내부공간에 수용된 SSV 밸브 바디가 밸브 컨트롤러(1000)로 제어되어 SSV 밸브 개도를 형성한다. 이를 위해 상기 SSV(400)는 2 way 가변 유량 제어 밸브로 구성된다.
구체적으로 상기 밸브 컨트롤러(1000)는 ITM(1)에 대한 밸브 개도 제어로 냉각수 순환 시스템(100-1)의 라디에이터(300)을 순환하는 제1 냉각수 유로(101)의 냉각수 흐름, 제1 냉각수 분배 시스템(100-2)의 히터코어(200)를 순환하는 제2 냉각수 유로(102)의 냉각수 흐름, 제2 냉각수 분배 시스템(100-3)의 오일워머(600)와 ATF 워머(700) 및 배기열회수장치(800)를 순환하는 제3 냉각수 유로(103)의 냉각수 흐름, SSV(400)에 대한 밸브 개도 제어로 배기열회수장치쪽으로 열려 배기열회수장치(800) 또는 오일워머(600) 또는 ATF 워머(700)에 대한 엔진 전단쪽 냉각수 유량 합류 흐름 또는 워터펌프 출구단쪽으로 열려 EGR 쿨러(500)에 대한 엔진 전단쪽 냉각수 유량 합류 흐름을 선택적으로 형성시켜 준다.
이를 위해 상기 밸브 컨트롤러(1000)는 엔진 시스템을 제어하는 엔진 제어기(예, 정보입력기(1000-1) 의 정보를 CAN으로 공유하고, 제 1,2 WTS(130-1,130-2)의 온도검출 값을 제공받아 ITM(1)과 SSV(400)의 밸브 개도를 각각 제어한다. 특히 상기 밸브 컨트롤러(1000)는 냉각수제어모드(예, STATE 1~ 8)(도 5~7 참조)를 매칭하는 로직 또는 프로그램이 저장된 메모리를 구비하고, ITM(1) 및 SSV(400)의 밸브 개도 신호를 출력한다.
또한, 상기 밸브 컨트롤러(1000)는 정보입력기(1000-1), ITM(1)의 밸브 개도를 엔진 냉각수 온도 조건과 차량정보에 따른 운전조건에 매칭하는 매칭하는 ITM 맵과 SSV(400)의 밸브 개도를 엔진 냉각수 온도 조건과 차량정보에 따른 운전조건에 매칭하는 매칭하는 SSV 맵을 갖춘 가변분리 냉각 맵(1000-2)을 구비한다.
특히 상기 정보입력기(1000-1)는 IG on/off신호, 차속, 엔진부하, 엔진온도, 냉각수온도, 변속유온도, 외기온도, ITM 동작신호, 엑셀/브레이크 페달 신호 등을 검출해 밸브 컨트롤러(1000)의 입력 데이터로 제공한다. 이 경우 차속, 엔진부하, 엔진온도, 냉각수온도, 변속유온도, 외기온도 등은 운전조건으로 적용된다. 그러므로 상기 정보입력기(1000-1)는 엔진 시스템의 전체를 제어하는 엔진 제어기일 수 있다.
한편 도 2 및 도 3은 ITM(1)에 대한 세부 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 상기 ITM(1))는 레이어 볼(10)을 구성하는 제1 레이어 볼(First Layer Ball)(10A), 제2 레이어 볼(Second Layer Ball)(10B) 및 제3 레이어 볼(Third Layer Ball)(10C) 의 조합 의한 가변분리냉각 동작으로 엔진 냉각수 분배 제어 및 엔진 냉각수 유동 정지 제어를 수행한다.
이 경우 상기 4 포트 레이아웃 상기 제1 레이어 볼(10A)이 차량 후방 방향으로, 상기 제3 레이어 볼 (10C)이 차량 전방 방향으로, 상기 제2 레이어 볼(10B)이 제1 레이어 볼(10A)과 제3 레이어 볼(10C)의 사이에 배열된다. 이에 따라 상기 제1 레이어 볼(10A)은 First Layer, 상기 제2 레이어 볼(10B)은 Second Layer, 상기 제3 레이어 볼(10C)은 Third Layer로 구분된다.
나아가 상기 ITM(1)는 레이어 볼(10)을 수용하고 4 포트를 형성한 밸브 하우징(3), 밸브 컨트롤러(1000)의 제어로 레이어 볼(10)을 동작시켜 주는 액추에이터(5)를 포함한다.
구체적으로 상기 밸브 하우징(3)은 레이어 볼(10)이 수용되는 내부공간을 형성되고, 내/외부공간에서 엔진 냉각수의 유/출입이 이루어지는 4 포트를 형성하고, 상기 4 포트는 1개의 포트를 형성하는 냉각수 유입구(3A)와 3개의 포트를 형성하는 냉각수 출구유로(3B)로 형성된다.
일례로 상기 냉각수 유입구(3A)는 엔진(110)의 엔진 헤드 냉각수 출구(112-1)에 연결되는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)와 엔진(110)의 엔진 블록 냉각수 출구(112-2)에 연결되는 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)로 구분된다. 또한 상기 냉각수 출구유로(3B)는 라디에이터(300)로 이어지는 제1 냉각수 라인(101)와 연결된 라디에이터 출구 유로(3B-1), 히터코어(200)와 EGR 쿨러(500)로 이어지는 제2 냉각수 유로(102)와 연결된 제1 분배 유로(3B-2), 오일워머(600)와 ATF 워머(700)로 이어지는 제3 냉각수 유로(103)와 연결된 제2 분배 유로(3B-3)로 구분된다.
특히 상기 라디에이터 출구 유로(3B-1)는 0~100% 가변 제어부 적용을 위한 통상적인 대칭 구조로 형성됨으로써 라디에이터 100% 열림 조건을 일부분 유지되도록 하여 가변 유동 패턴 제어를 위한 모드의 전환(Switching)에 대한 영역 설정이 이루어질 수 있다.
나아가 상기 밸브 하우징(3)은 EGR 쿨러(500)의 감온성 개선을 위해 소량의냉각수가 EGR 쿨러(500)쪽으로 흘러가도록 하는 리크홀을 적용하지 않는다. 이러한 이유는 EGR 쿨러(500)가 SSV(400)의 냉각수 분기유로(107)를 통해 워터펌프 출구단에서 엔진(110)의 초기 가동 시 냉각수 유량공급이 가능하기 때문이다.
구체적으로 상기 액추에이터(5)는 모터를 적용하여 감속기(7)와 연결된다. 이 경우 상기 모터는 밸브 컨트롤러(1000)로 제어되는 DC(Direct Current) 모터이나 스텝(Step) 모터일 수 있다. 상기 감속기(7)는 모터로 회전되는 모터 기어와 레이어 볼(10)을 회전시키는 기어 축(7-1)을 갖춘 밸브 기어로 구성된다.
그러므로 상기 액추에이터(5)와 상기 감속기(7) 및 상기 기어 축(7-1)은 통상적인 ITM(1)의 구성및 작동 구조는 동일하다, 다만 상기 기어 축(7-1)은 모터(6)의 구동 시 레이어 볼(10)의 제1 레이어 볼(10A), 제2 레이어 볼(10B) 및 제3 레이어 볼(10C)을 함께 회전시키도록 구성되어 밸브 개도각을 변경시켜주는 차이가 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1,2,3 레이어 볼(10A,10B,10C) 중 제3 레이어 볼(10C)은 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)와 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 열림을 상반되게 형성하는 채널 유로(13)가 중공 구의 볼 바디(11)의 일정 구간을 잘라내 형성하고, 라디에이터 출구 유로(3B-1)를 볼 바디(11)에 원형 홀로 천공한다. 이 경우 상기 채널 유로(13)는 볼 바디(11)의 360°대비 약 180°로 형성된다.
특히 상기 채널 유로(13)는 볼 바디(11)의 회전 방향에 따라 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 헤드방향구간(fa)에서 완전하게 열리면 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 블록방향구간(fb)에서 완전하게 차단되도록 하거나 또는 헤드방향구간(fa)과 블록방향구간(fb)을 동시에 일부 열어주며, 라디에이터 출구 유로(3B-1)의 라디에이터구간(fc)에서 헤드방향구간(fa) 또는 블록방향구간(fb) 중 한쪽의 열림과 함께 열림 또는 일부 열림 또는 차단됨으로써 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1) 또는 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)로 유입된 냉각수를 제3 레이어 볼(10C)에서 내보내 제1,2 레이어 볼(10A,10B)쪽으로 들어가도록 한다.
그 결과 상기 제1,2,3 레이어 볼(10A,10B,10C)로 들어온 냉각수는 제3 레이어 볼(10C)에서 제1 냉각수 유로(101)로 나가고, 제2 레이어 볼(10B)에서 제2 냉각수 유로(102)로 나가며, 제1 레이어 볼(10A)에서 제3 냉각수 유로(103)로 나가는 경로를 형성한다.
한편, 도 4는 제3 레이어 볼(10C)의 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)와 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 상호 상반 열림 또는 차단을 이용한 ITM(1)의 냉각수 형성 패턴의 예를 나타낸다. 이 경우 상기 냉각수 형성 패턴은 도 7의 엔진 냉각수 제어모드 중 STATE 1-4에서 형성되는 패러럴 플로우(Pf, Parallel Flow), 도 7의 엔진 냉각수 제어모드 중 STATE 5-7에서 형성되는 크로스 플로우(Cf, Cross Flow)로 구분된다.
일례로 냉각수의 패러럴 플로우는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)를 열어 엔진 헤드 냉각수 출구(112-1)와 100% 연통시키는 반면 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)를 닫아 엔진 블록 냉각수 출구(112-2)와 100% 차단함으로써 엔진(110)의 내부에서 냉각수가 헤드 쪽으로 만 나가도록 하여 형성된다. 이 경우 상기 패러럴 플로우는 엔진(110)의 블록 온도를 상향시켜 연비가 개선 개선되도록 한다.
일례로 냉각수의 크로스 플로우는 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)를 열어 엔진 블록 냉각수 출구(112-2)와 100% 연통시키는 반면 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)를 닫아 엔진 헤드 냉각수 출구(112-1)와 100% 차단함으로써 엔진(110)의 내부에서 냉각수가 블록 쪽으로 만 나가도록 하여 형성된다. 이 경우 상기 크로스 플로우는 엔진(110)의 블록 온도를 하향시켜 노킹 및 내구성이 개선되도록 한다.
특히 상기 ITM(1)의 밸브 개도는 패러럴 플로우(Pf)와 크로스 플로우(Cf) 사이에서 스위칭 영역(Switching Range)을 형성할 수 있다. 이 경우 상기 스위칭 영역(Switching Range)은 제2 레이어 볼(10B)의 제1 분배 유로(3B-2)에 대한 유로가 완전 열림을 계속 유지한 상태에서 가변 제어의 0~100% 대칭 설정을 갖는 라디에이터 유로의 열림을 100% 유지함으로써 제3 레이어 볼(10C)의 헤드방향구간(fa)와 블록방향구간(fb)의 동시 열림 구간 형성을 통한 커플링 제어로 이루어질 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7은 차량 열관리 시스템(100)의 냉각수제어모드(예, STATE 1~ 8)에 대한 가변분리냉각 제어 방법을 예시한다. 이 경우 제어 주체는 밸브 컨트롤러(1000)이고 제어 대상은 밸브 개도가 제어되는 ITM(1)과 SSV(400)를 기본으로 하여 밸브 방향이 제어되는 정크션 및 열교환장치의 동작을 각각 포함한다.
도시된 바와 같이, ITM(1)을 적용한 차량 열관리 시스템의 냉각회로제어 방법은 밸브 컨트롤러(1000)에 의한 열교환 시스템의 ITM 가변 제어 정보 검출(S10)로 엔진냉각수 제어모드 판단(S20)이 이루어진 후 가변분리냉각 밸브 제어(S30~S202)가 수행된다. 그 결과 상기 차량 열관리 시스템 제어 방법은 엔진 빠른 웜업과 엔진오일/변속기유(ATF)의 빠른 웜업을 동시에 구현하고, 특히 EGR 사용 시점을 단축하여 연비를 개선함과 더불어 난방 성능을 동시에 개선할 수 있다.
구체적으로 밸브 컨트롤러(1000)는 정보입력기(1000-1)에서 제공한 IG on/off신호, 차속, 엔진부하, 엔진온도, 냉각수온도, 변속유온도, 외기온도, ITM 동작신호, 엑셀/브레이크 페달 신호 등을 입력 데이터로 하여 S10의 열교환 시스템의 ITM 가변 제어 정보 검출 단계를 수행한다. 즉, 밸브 컨트롤러(1000)에 의해 라디에이터, EGR 쿨러, 오일워머, ATF 워머, EHRS가 선택 조합된 냉각수 순환/분배 시스템(100-1,100-2,100-3)을 갖춘 차량 열관리 시스템(100)의 운전정보가 검출된다.
이어 밸브 컨트롤러(1000)는 정보입력기(1000-1)의 입력 데이터를 가변분리 냉각 맵(1000-2)의 ITM 맵으로 ITM(1)의 밸브 개도를 엔진 냉각수 온도 조건과 매칭하고 동시에 SSV 맵으로 SSV(400)의 밸브 개도(즉, 도 7의 B,C,D,E 작동 모드)를 엔진 냉각수 온도 조건과 매칭하고, 이로부터 S20의 엔진냉각수 제어모드 판단단계를 수행한다. 이 경우 상기 엔진냉각수 제어모드 판단(S20)은 운전조건을 적용하고, 상기 운전조건은 차속, 엔진부하, 엔진온도, 냉각수온도, 변속유온도, 외기온도 등으로 판단되어 그 값에 따라 각각 다른 운전조건의 상태로 판단된다.
그 결과 밸브 컨트롤러(1000)는 가변분리냉각 밸브 제어(S30~S202)로 진입한다. 일례로 상기 가변분리냉각 밸브 제어(S30~S202)는 운전조건에 따른 천이조건 도달(S100)로 하여 모드 전환이 이루어지는 웜업 조건제어(S30~S50)와 요구조건 제어(S60~S70), 엔진정지(예, IG OFF)에 따른 엔진정지제어(S200)로 구분된다.
구체적으로 밸브 컨트롤러(1000)는 상기 웜업 조건제어(S30~S50)에 대해 S30의 웜업 모드 적용으로 웜업 필요성을 판단한 후 S40의 엔진신속 웜업모드 또는 S50의 공조신속 웜업모드로 진입한다.
일례로 상기 엔진신속 웜업모드(S40)는 엔진온도 우선조건(S41)인 경우 S42의 STATE 1 진입에 따른 S43의 유동 정지 제어로 수행하는 반면 상기 엔진신속 웜업모드(S40)는 엔진온도 우선조건(S41)이 아닌 냉각수온 급변방지조건(S41-1)인 경우 S42-1의 STATE 2 진입에 따른 S43-1의 열교환기 제어로 수행된다. 일례로 상기 공조신속 웜업모드(S50)는 연비고려조건(S51)인 경우 S52의 STATE 3 진입에 따른 S53의 히처 제어로 수행하는 반면 연비고려조건(S51)이 아닌 실내난방 우선조건(S51-1)인 경우 S52-1의 STATE 7 진입에 따른 S53-1의 최대난방제어로 수행된다.
구체적으로 밸브 컨트롤러(1000)는 상기 요구조건 제어(S60~S70) 에 대해 S60의 온도조절모드와 S70의 강제냉각모드로 구분한다. 일례로 상기 온도조절모드(S60)는 S61의 냉각수온조절 조건인 경우 S62의 STATE 4 진입에 따른 S63의 수온제어로 수행하는 반면 상기 냉각수온조절 조건(S61)이 아닌 엔진부하고려조건(S61-1)인 경우 S62-1의 STATE 6 진입에 따른 S63-1의 고속/고부하제어로 수행된다. 일례로 상기 강제냉각모드 조건(S70)인 경우 S71의 STATE 5 진입에 따른 S72의 최대냉각제어로 수행된다.
구체적으로 밸브 컨트롤러(1000)는 상기 엔진정지제어(S200)에 대해 S201의 STATE 8 진입에 따른 S202의 엔진정지제어로 수행된다.
이하 상기 STATE 1-8의 각각에서 차량 열관리 시스템(100)의 동작은 하기와 같다.
일례로 상기 STATE 1(S42)은 엔진(110)에 흐르는 엔진 냉각수의 유동을 유동정지 해제 온도 도달 전까지 정지함으로써 엔진 온도를 최대한 빨리 상승시켜 준다. 이 경우 STATE 1(S41)의 중지에 대해 냉각수온 상승으로 냉간 시동을 벗어난 유동정지 해제 온도에 도달되는 엔진 온도 조건이나 엑셀페달 밟음에 따른 급가속의 고속/고부하 조건의 도달을 천이조건(100)으로 한다.
일례로 상기 STATE 2(S42-1)는 목표 냉각수온까지 Smooth한 온도 수렴(예, 웜업 온도)함으로써 STATE 1(S42)의 전환에 따른 유동정지 해제 후 엔진 냉각수의 온도 변동을 줄여 준다. 이 경우 STATE 2(S42-1)의 중지에 대해 엔진 냉각수 유량에 대한 미소 유량 제어 조건의 도달을 천이조건(100)으로 한다.
일례로 상기 STATE 3(S51)는 엔진(110)의 웜업 후 온도 조절 구간(예, 연비구간)에서 오일워머(600)측 유량 최대 조건에서 히터 코어(200)측 유량 제어 (단, 히터 온 이전에는 웜업시 히터 제어 구간 사용)가 이루어진다. 이 경우 STATE 3(S51)의 중지에 대해 초기 냉각수온/외기온 일정 온도 이상(즉, 연비우선 모드 전환 가능 온도), 냉각수온 임계값(Threshold) 이상, 히터 가동(히터 on)을 천이조건(100)으로 한다. 여기서 냉각수온 임계값(Threshold)은 웜업 온도를 초과하는 값으로 설정된다.
일례로 상기 STAGE 4(S62)는 목표 냉각수온에 따라 엔진(110)의 엔진 냉각수온을 조절하여 준다. 이 경우 STAGE 4(S62)에 대해 라디에이터(300)의 출구온도와 매칭하여 산출된 냉각수온 임계값(Threshold) 이상 조건의 도달을 천이조건(100)으로 한다.
일례로 상기 STATE 5(S71)는 오일워머(600)와 ATF워머(700)의 엔진 냉각수 유량을 적절량으로 유지하면서 냉/난방제어에 필요한 히터코어(200)의 엔진 냉각수 유량을 최소 유량까지 저감함으로써 고부하 조건 및 등판 조건에서 냉각 능력을 최대로 확보하여 준다. 이 경우 STAGE 5(S71)에 대해 약 110℃~115℃ 이상의 엔진 냉각수 온도를 냉각수온 임계값(Threshold)으로 하는 조건의 도달을 천이조건(100)으로 한다.
일례로 상기 STATE 6(S62-1)는 가변분리 냉각 해제 조건에서 엔진(110)의 냉각수온조절이 이루어진다. 이 경우 STAGE 6(S62-1)에 대해 엔진(110)의 고속/고부하 운전 데이터(예, 가변분리냉각 맵(1000-2)과 매칭된 결과 값) 및 냉각수온 임계값(Threshold) 이상을 조건의 도달을 천이조건(100)으로 한다. 다만 실제적으로 ITM(1)에 대한 히스테리시스 및/또는 반응 딜레이 타임을 적용하여 STATE 6 상태에서 빈번하게 다른 STATE로 변경됨을 적절하게 제한하여 준다. 여기서 냉각수온 임계값(Threshold)은 웜업 온도를 초과하는 값으로 설정된다.
일례로 상기 STATE 7(S52-1)는 엔진(110)의 웜업 중 히터의 난방 작동모드에서 낮은 외기온과 초기냉각수온을 고려해 히터코어(200)로만 엔진 냉각수를 흘려주다가 엔진 냉각수의 온도 상승을 반영하여 오일워머(600)로 엔진 냉각수를 점차적으로 흘려줌으로써 난방 능력을 최대로 확보하여 준다. 이 경우 STATE 7(S52-1)에 대해 웜업 온도를 초과한 이후의 냉각수온 임계값(Threshold)이상의 엔진 냉각수 온도 조건의 도달을 STATE 3(S52)으로 이동하는 천이조건(100)으로 한다.
일례로 상기 STATE 8(S201)은 엔진(110)이 엔진정지(IG off) 상태이므로 ITM(1)이 밸브 컨트롤러(1000)에 의해 최대 냉각 위치에서 열린 상태로 전환된다.
도 7을 참조하면, 엔진 냉각수 제어모드의 STATE 1-7에 대한 밸브 컨트롤러(1000)의 ITM(1)과 SSV(400)의 밸브 개도 제어가 예시된다.
상기 STATE 1에서, ITM(1)의 밸브 개도는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 열림 및 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 닫힘으로 하면서 라디에이터 출구 유로(3B-1)와 제1 분배 유로(3B-2) 및 제2 분배 유로(3B-3)를 닫아준다. 또한 SSV(400)의 밸브 개도는 냉각수 분기유로(107)를 배기열회수장치(즉, 배기열회수장치(800) 또는 오일워머(600) 또는 ATF 워머(700))쪽으로 열어주는 C 모드로 전환하고, 필요 시 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주는 D모드를 병행하여 준다.
그 결과 ITM(1)은 패러럴 플로우로 냉각수 유동 정지 해제 온도 도달 전까지 엔진 온도를 최대한 빨리 상승시켜 준다. 또한 SSV(400)는 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 유입된 냉각수 유량을 배기유동 상태인 배기열회수장치(800)와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)에 합류시켜줌으로써 배기열회수장치(800)에 의한 빠른 난방 웜업과 함께 엔진오일/ATE 오일의 빠른 웜업이 이루어지도록 한다.
상기 STATE 2에서, ITM(1)의 밸브 개도는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 열림 및 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 닫힘으로 하면서 라디에이터 출구 유로(3B-1)의 닫힘에 반해 제1 분배 유로(3B-2)와 제2 분배 유로(3B-3)의 일부 열림으로 한다. 또한 SSV(400)의 밸브 개도는 냉각수 분기유로(107)를 배기열회수장치쪽으로 열어주는 C 모드로 전환하고, 필요 시 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주는 D모드를 병행하여 준다.
그 결과 ITM(1)은 패러럴 플로우로 목표 냉각수온까지 Smooth한 온도 수렴(예, 웜업 온도)이 이루어지도록 함으로써 STATE 1(S42)의 전환에 따른 유동정지 해제 후 엔진 냉각수의 온도 변동을 줄여 준다. 또한 SSV(400)는 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 유입된 냉각수 유량을 배기유동 상태인 배기열회수장치(800)와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)에 합류시켜줌으로써 배기열회수장치(800)에 의한 빠른 난방 웜업과 함께 엔진오일/ATE 오일의 빠른 웜업을 이룰 수 있도록 한다. 이 경우 D모드는 워터펌프 출구단쪽으로 소량 열려 EGR 쿨러(500)에 소량의 냉각수 유량을 합류시켜줄 수 있다.
상기 STATE 3에서, ITM(1)의 밸브 개도는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 열림 및 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 닫힘으로 하면서 라디에이터 출구 유로(3B-1)의 닫힘에 반해 제1 분배 유로(3B-2)의 열림 및 제2 분배 유로(3B-3)의 일부 열림으로 한다. 또한 SSV(400)의 밸브 개도는 냉각수 분기유로(107)를 배기열회수장치쪽으로 열어주는 C 모드로 전환하고, 필요 시 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주는 D모드를 병행하여 준다.
그 결과 ITM(1)은 패러럴 플로우로 웜업 후 온도 조절 구간(예, 연비구간)에서 오일워머(600)측 유량 최대 조건에서 히터 코어(200)측 유량 제어 (단, 히터 온 이전에는 웜업시 히터 제어 구간 사용)가 이루어진다. 또한 SSV(400)는 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 유입된 냉각수 유량을 배기유동 상태인 배기열회수장치(800)와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)에 합류시켜줌으로써 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)의 연비개선 성능을 더욱 높여 주도록 한다. 이 경우 D모드는 워터펌프 출구단쪽으로 소량 열려 EGR 쿨러(500)에 소량의 냉각수 유량을 합류시켜줄 수 있다.
상기 STATE 4에서, ITM(1)의 밸브 개도는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 열림 및 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 닫힘으로 하면서 라디에이터 출구 유로(3B-1)의 일부 열림과 함께 제1 분배 유로(3B-2) 및 제2 분배 유로(3B-3)의 열림으로 한다. 또한 SSV(400)의 밸브 개도는 냉각수 분기유로(107)를 배기열회수장치쪽으로 닫아주면서 워터펌프 출구단쪽으로 열어주는 B 모드를 병행하여 준다.
그 결과 ITM(1)은 패러럴 플로우로 목표 냉각수온에 따라 엔진 냉각수온을 조절하여 준다. 또한 SSV(400)는 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 유입된 냉각수 유량을 배기유동 상태인 배기열회수장치(800)와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)에 합류시켜줌으로써 오일워머(600) 및 ATF 워머(700)의 연비개선 성능을 더욱 높여 주도록 한다. 이 경우 D모드는 워터펌프 출구단쪽으로 소량 열려 EGR 쿨러(500)에 소량의 냉각수 유량을 합류시켜줄 수 있다.
상기 STATE 5에서, ITM(1)의 밸브 개도는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 닫힘 및 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 열림으로 하면서 라디에이터 출구 유로(3B-1)와 제1 분배 유로(3B-2) 및 제2 분배 유로(3B-3)의 열림으로 한다. 또한 SSV(400)의 밸브 개도는 냉각수 분기유로를 배기열회수장치 및 워터펌프 출구단쪽으로 모두 닫아주고, 필요 시 배기열회수장치쪽 및 워터펌프 출구단쪽에 대한 냉각수 분기유로(107)를 일부 열어주는 D모드와 E모드를 병행하여 준다.
그 결과 ITM(1)은 크로스 플로우로 오일워머(600)와 ATF워머(700)의 엔진 냉각수 유량을 적절량으로 유지하면서 냉/난방제어에 필요한 히터코어(200)의 엔진 냉각수 유량을 최소 유량까지 저감함으로써 고부하 조건 및 등판 조건에서 냉각 능력을 최대로 확보하여 준다. 또한 SSV(400)는 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 유입된 냉각수 유량을 배기유동 상태인 배기열회수장치(800) 와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700) 또는 EGR 쿨러(500)쪽으로 합류시켜주지 않거나 또는 최소 유량이 합류되도록 함으로써 웜업 이후 배기열회수장치(800)와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700) 또는 EGR 쿨러(500)로 가는 냉각수 합류 유량을 최대한 줄여준다.
상기 STATE 6에서, ITM(1)의 밸브 개도는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 닫힘 및 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 열림으로 하면서 라디에이터 출구 유로(3B-1)와 제1 분배 유로(3B-2) 및 제2 분배 유로(3B-3)의 열림으로 한다. 또한 SSV(400)의 밸브 개도는 냉각수 분기유로를 배기열회수장치쪽으로 닫아주면서 워터펌프 출구단쪽으로 열어 준다.
그 결과 ITM(1)은 크로스 플로우로 엔진 블록에 대해 블록 온도 하향 제어가 이루어진다. 또한 SSV(400)는 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 유입된 냉각수 유량을 배기유동 상태인 배기열회수장치(800) 와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700) 또는 EGR 쿨러(500)쪽으로 합류시켜주지 않거나 또는 최소 유량이 합류되도록 함으로써 웜업 이후 배기열회수장치(800)와 오일워머(600) 및 ATF 워머(700) 또는 EGR 쿨러(500)로 가는 냉각수 합류 유량을 최대한 줄여준다.
상기 STATE 7에서, ITM(1)의 밸브 개도는 엔진 헤드 냉각수 유입구(3A-1)의 닫힘 및 엔진 블록 냉각수 유입구(3A-2)의 열림으로 하면서 라디에이터 출구 유로(3B-1)의 닫힘과 함께 제1 분배 유로(3B-2)의 열림에서 제2 분배 유로(3B-3)의 닫힘으로 한다. 또한 SSV(400)의 밸브 개도는 냉각수 분기유로(107)를 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주면서 배기열회수장치쪽으로 열어준다.
그 결과 ITM(1)은 크로스 플로우로 엔진(110)의 웜업 중 히터의 난방 작동모드에서 낮은 외기온과 초기냉각수온을 고려해 히터코어(200)로만 엔진 냉각수를 흘려주다가 엔진 냉각수의 온도 상승을 반영하여 오일워머(600)로 엔진 냉각수를 점차적으로 흘려줌으로써 난방 능력을 최대로 확보하여 준다. 또한 SSV(400)는 냉각수 분기유로(107)를 통해 엔진 전단에서 유입된 냉각수 유량을 EGR 쿨러(500)로 보내줌으로써 EGR 쿨러(500)의 성능 유지에 필요한 냉각수를 최대한 확보하여 줄 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량 열관리 시스템(100)은 히터 코어(200), 라디에이터(300), EGR 쿨러(500), 오일워머(600), ATF 워머(700), EHRS(800)를 선택적으로 경유하여 엔진(110)을 순환하는 엔진 냉각수 흐름이 ITM(1)과 SSV(40)의 연계로 형성되는 복수개의 냉각수 순환/분배 시스템(100-1,100-2,100-3)이 포함됨으로써 ITM(1)의 4포트 레이아웃을 통해 SSV(400)로 EGR 응축수 문제를 개선에 필요한 냉각수에 더해 연비개선에 유리한 EGR 사용 시점 단축이 이루어지도록 상대적으로 많은 냉각수 유량을 EGR 쿨러(500)에 합류시켜주면서 난방 웜업 성능 개선에 필요한 냉각수를 배기열회수장치(800) 및 히터코어(200)에 공급함과 더불어 엔진과 엔진오일/ATF 오일에 대한 웜업을 동시에 빠르게 구현할 수 있다.
1 : 통합유량제어밸브(Integrated Thermal Management Valve)
3 : 밸브 하우징 3A : 냉각수 유입구
3A-1 : 엔진 헤드 냉각수 유입구
3A-2 : 엔진 블록 냉각수 유입구
3B : 냉각수 출구유로
3B-1 : 라디에이터 출구 유로
3B-2 : 제1 분배 유로 3B-3 : 제2 분배 유로
3C : 리크홀 5 : 액추에이터
7 : 감속기 7-1 : 기어 축
10 : 레이어 볼(Layer Ball)
10A : 제1 레이어 볼 10B : 제2 레이어 볼
10C : 제3 레이어 볼 11 : 볼 바디
13 : 채널 유로
100 : 차량 열관리 시스템(Vehicle Thermal Management System)
100-1 : 냉각수 순환 시스템
101 : 제1 냉각수 유로 100-2 : 제1 냉각수 분배 시스템
102 : 제2 냉각수 유로
100-3 : 제2 냉각수 분배 시스템
103 : 제3 냉각수 라인 106 : EGR 냉각수 유로
107 : 냉각수 분기유로 110 : 엔진
111 : 엔진 냉각수 입구 112-1 : 엔진 헤드 냉각수 출구
112-2 : 엔진 블록 냉각수 출구
120 : 워터펌프
130-1,130-2 : 제 1,2 WTS(Water Temperature Sensor)
130-1,130-2 : 제 1,2 WTS(Water Temperature Sensor)
200 : 히터코어 300 : 라디에이터
400 : SSV(Smart Single Valve)
500 : EGR 쿨러 600 : 오일워머
700 : ATF 워머 800 : 배기열회수장치(Exhaust Heat Recovery Systems)
1000 : 밸브 컨트롤러 1000-1 : 정보 입력기
1000-2 : 가변분리냉각 맵

Claims (19)

  1. 엔진의 엔진 냉각수 출구에 이어진 냉각수 유입구로 냉각수를 받고, 히터코어, 오일워머, ATF 워머 중 최소 1개 이상 포함하는 열교환장치와 라디에이터에 이어진 냉각수 출구유로로 라디에이터 방향으로 나가는 냉각수를 분배하는 ITM(Integrated Thermal Management Valve);
    상기 엔진의 엔진 냉각수 입구의 전단에 위치하는 워터펌프;
    상기 엔진 냉각수 입구의 전단에서 분기되어 상기 냉각수 출구유로와 함께 EGR 쿨러로 연결되는 냉각수 분기유로;
    상기 냉각수 분기유로 상에서 냉각수 출구유로 방향 및 EGR 쿨러 유로 방향으로의 냉각수 흐름을 조절하는 SSV(Smart Single Valve);
    이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각수 출구유로에는 EHRS(Exhaust Heat Recovery Systems)가 설치되고, 상기 SSV를 통과한 냉각수가 합류되는 냉각수 출구유로인 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각수 출구유로는 상기 라디에이터로 이어지는 라디에이터 출구 유로, 상기 히터코어로 이어지는 제1 분배 유로, 상기 오일워머 또는 상기 ATF 워머로 이어지는 제2 분배 유로로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제2 분배 유로는 상기 냉각수 분기유로와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 엔진 냉각수 출구는 엔진 헤드 냉각수 출구 및 엔진 블록 냉각수 출구를 포함하고, 상기 냉각수 유입구는 상기 엔진 헤드 냉각수 출구와 연결되는 엔진 헤드 냉각수 유입구 및 상기 엔진 블록 냉각수 출구와 연결되는 엔진 블록 냉각수 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 ITM의 밸브 개도는 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구와 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 열림 또는 닫힘을 상반되게 형성해 주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구의 열림은 상기 냉각수가 상기 엔진 헤드 냉각수 출구로 나가는 패러럴 플로우(Parallel Flow)를 엔진 내부에서 형성하고, 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 열림은 상기 냉각수가 상기 엔진 블록 냉각수 출구로 나가는 크로스 플로우(Cross Flow)를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템.
  8. ITM(Integrated Thermal Management Valve)에서 워터펌프와 라디에이터로 순환되는 엔진의 냉각수를 엔진 헤드 냉각수 유입구와 엔진 블록 냉각수 유입구로 유입하여 히터코어, 오일워머, ATF 워머, EHRS(Exhaust Heat Recovery Systems) 중 최소 1개 이상 포함하는 열교환장치에 대해 냉각수 출구유로의 라디에이터 출구 유로를 나와 라디에이터 방향으로 나가는 냉각수를 분배하여 주고, 워터펌프 출구단에서 냉각수 분기유로로 나가는 냉각수를 상기 냉각수 출구유로에 합류시켜주며;
    SSV(Smart Single Valve)는 상기 냉각수 분기유로 상에서 냉각수 출구유로 방향 및 EGR 쿨러 유로 방향으로의 냉각수 흐름을 조절해 주고;
    상기 EHRS로 이어지는 상기 냉각수 출구유로의 제2 분배 유로와 EGR 쿨러로 이어지는 EGR 냉각수 유로에 각각 연결된 상기 냉각수 분기유로를 상기 SSV로 전환하여 냉각수 흐름 조절이 이루어지며;
    밸브 컨트롤러에 의한 상기 ITM과 상기 SSV의 밸브 개도 제어로 차량 열관리 시스템의 엔진 냉각수 제어모드를 STATE 1, STATE 2, STATE 3, STATE 4, STATE 5, STATE 6, STATE 7 중 어느 하나가 수행되는
    것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 1에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구를 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 닫아 주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 열어주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 2에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구을 열면서 상기 제1 분배 유로와 상기 제2 분배 유로를 일부 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로를 닫아 주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 열어주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 3에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구, 상기 제1 분배 유로를 열면서 상기 제2 분배 유로를 일부 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로를 닫아 주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 열어주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 4에서, 상기 ITM은 엔진 헤드 냉각수 유입구, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 열어주면서 상기 라디에이터 출구 유로를 일부 열어주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구을 닫아주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 닫아주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 열어주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 5에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구를 닫아주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구를 열어주면서 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 모두 열어주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS 및 상기 워터펌프 출구단쪽으로 모두 닫아주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  14. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 6에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구를 닫아주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제1 분배 유로, 상기 제2 분배 유로를 열어주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 EHRS쪽으로 닫아주면서 상기 워터펌프 출구단쪽으로 열어주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  15. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 7에서, 상기 ITM은 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구, 상기 라디에이터 출구 유로, 상기 제2 분배 유로를 닫아주는 반면 상기 엔진 블록 냉각수 유입구, 상기 제1 분배 유로 유로를 열어주고, 상기 SSV는 상기 냉각수 분기유로를 상기 워터펌프 출구단쪽으로 일부 열어주면서 상기 EHRS쪽으로 열어주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  16. 청구항 8 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 STATE 1 내지 상기 STATE 7 각각의 제어단계는 차량 운전정보의 운전조건으로 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  17. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 1 내지 상기 STATE 4는 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구의 열림과 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 닫음으로 엔진 내부에서 패러럴 플로우(Parallel Flow)를 형성하고, 상기 패러럴 플로우는 냉각수가 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구와 연통된 엔진 헤드 냉각수 출구를 주요 순환통로로 하는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  18. 청구항 8에 있어서, 상기 STATE 5 내지 상기 STATE 7은 상기 엔진 블록 냉각수 유입구의 열림과 상기 엔진 헤드 냉각수 유입구의 닫힘으로 엔진 내부에서 크로스 플로우(Cross Flow)를 형성하고, 상기 크로스 플로우는 냉각수가 상기 엔진 블록 냉각수 유입구와 연통된 엔진 블록 냉각수 출구를 주요 순환통로로 하는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
  19. 청구항 8에 있어서, 상기 밸브 컨트롤러는 엔진정지 시 STATE 8을 상기 엔진 냉각수 제어모드로 하여 상기 ITM의 밸브 개도를 최대 냉각 위치로 개방시켜 주는 것을 특징으로 하는 차량 열관리 시스템 냉각회로 제어 방법.
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