KR101125377B1 - 자동차의 난방장치 제어방법 - Google Patents

자동차의 난방장치 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 엔진의 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 자동차의 난방장치 제어방법에 관한 것으로서, a) 히터 작동후, 자동차가 아이들(idle) 상태인지와, 외기온도가 영하인지와, 블로어가 온(on)인지를 판단하는 단계와; b) 상기 a)단계를 만족하면, 엔진에서 라디에이터 간의 냉각수 흐름을 차단하도록 써머스탯(thermostat)을 폐쇄하여 엔진에서 히터코어로만 냉각수를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 자동차가 아이들(idle) 상태이고 외기온도가 영하이며 블로어가 작동할 때, 엔진 RPM을 상승시키지 않고도 히터코어로 공급되는 냉각수의 유량을 증대시켜 주행시와 거의 동일한 난방효과를 구현할 수 있다.
자동차, 난방, 엔진, 냉각수, 써머스탯, 아이들

Description

자동차의 난방장치 제어방법{CONTROL METHOD OF HEAT DEVICE FOR VEHICLE}
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 난방장치에 사용되는 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 난방장치 제어 블럭도이고,
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 난방장치 제어 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 라디에이터 30 : 엔진
40 : 써머스탯 50 : 히터코어
55 : 블로어 60 : 제어부
본 발명은, 자동차의 난방장치 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 외기온도가 영하이고 아이들(idle)상태이며 블로어가 작동된 경우, 히터코어 측의 냉각수 유량을 증대시켜 난방 성능을 향상시킬 수 있는 자동차의 난방장치 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 난방장치는 엔진이 과열되는 것을 방지하기 위해 엔진 내부를 순환하여 가열된 냉각수를 히터코어에서 열교환시키고, 블로어를 이용하여 따뜻한 공기를 자동차 실내로 송풍하는 시스템이다.
엔진에서 발생되는 열은 통상 실린더 내의 연료가 연소되면서 발생되고, 이 때 발생되는 연소가스의 온도는 대략 2000℃ ~ 2500℃ 정도로서 엔진을 구성하는 부품들을 손상시키게 되어 엔진 효율이 저하된다. 이에, 냉각수를 이용하여 엔진의 온도를 대략 80℃ ~ 90℃ 정도로 유지하며, 이렇게 엔진과 열교환된 냉각수를 이용하여 실내를 난방하게 되는 것이다.
엔진의 초기시동 때(워밍업 전)에는 냉각수의 온도가 낮아 냉각할 필요가 없고, 냉각수 온도가 정상적인 범위까지 빨리 도달하기 위해서는 초기시동시 냉각수 흐름을 차단할 필요가 있다. 이에, 냉각수 온도에 따라 워터펌프에서 공급되는 냉각수 흐름을 차단 또는 개방시키는 써머스탯(thermostat)이 구비된다.
즉, 써머스탯은 냉각수 온도가 설정온도 이상이면 개방되어 라디에이터와 히터코어 측으로 냉각수를 소통시키고, 냉각수 온도가 설정온도 미만이면 폐쇄되어 라디에이터 측으로 흐르는 냉각수를 차단한다. 이 때, 엔진에서 나온 냉각수는 히터코어에서 열교환되고, 히터코어에서 냉각수와 열교환된 외부공기는 블로어에 의해 자동차의 실내로 송풍되어 난방될 수 있다.
여기서, 자동차의 주행시에는 엔진 RPM이 높아서 워터펌프에서 히터코어로 공급되는 냉각수의 유량이 많으므로 자동차의 실내를 난방하는 데 있어서 큰 문제가 없다.
그러나, 자동차의 아이들(idle)시에는 엔진 RPM이 낮아서 워터펌프에서 히터 코어로 공급되는 냉각수의 유량이 적게 된다. 특히, 외기가 영하인 상태에서 블로어를 3~4단 정도 작동시키면 주행시에 비해 냉각수의 양이 적기 때문에 영하인 외기와 열교환된 온도가 낮으므로 난방 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 아이들(idle)시 엔진 RPM을 상승시켜 히터코어로 공급되는 냉각수의 유량을 증대시키는 방안이 있으나, 이는 엔진 RPM이 상승되어 있기 때문엔 급출발 또는 급가속의 위험이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 자동차가 아이들(idle) 상태이고 외기온도가 영하이며 블로어가 작동할 때, 엔진 RPM을 상승시키지 않고도 히터코어로 공급되는 냉각수의 유량을 증대시켜 주행시와 거의 동일한 난방효과를 얻을 수 있는 자동차의 난방장치 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 엔진의 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 자동차의 난방장치 제어방법에 있어서, a) 히터 작동후, 자동차가 아이들(idle) 상태인지와, 외기온도가 영하인지와, 블로어가 온(on)인지를 판단하는 단계와; b) 상기 a)단계를 만족하면, 엔진에서 라디에이터 간의 냉각수 흐름을 차단하도록 써머스탯(thermostat)을 폐쇄하여 엔진에서 히터코어로만 냉각수를 공급하는 단계에 의해 달성된다.
여기서, 상기 a)단계 후, 라디에이터 팬이 온(on)인지를 판단하는 단계를 더 포함하여, 상기 라디에이터 팬이 온(on)이면 상기 라디에이터 팬을 오프(off)시킨 후 상기 b)단계를 실행하는 것이 바람직하다.
이 때, c) 냉각수 온도가 소정 온도 이상인 경우 상기 써머스탯을 개방하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 c)단계 후 냉각수 온도가 소정 온도 이하인 경우 상기 b)단계로 리턴되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 난방장치에 사용되는 냉각수의 흐름을 설명하기로 한다.
엔진(30)은 크게 실린더 헤드와 실린더 블록으로 구성되는데, 실린더 헤드 및 실린더 헤드 및 실린더 블록에는 냉각수가 소통되는 워터재킷(30a)이 형성되어 있다. 이에, 엔진(30)의 워밍업 전에는 써머스탯(thermostat, 40)이 폐쇄됨으로써 엔진(30)이 가열되고, 엔진(30)이 가열되어 일정 온도 이상이 되면 써머스탯(40)이 개방됨으로써 냉각수는 워터펌프(20)에서 라디에이터(10)와 히터코어(50) 쪽으로 흐르게 된다(도 1의 실선 화살표 참조). 이 때, 히터코어(50)는 엔진(30)에서 공급된 냉각수와 열교환되고, 히터코어(50)에서 열교환된 외부공기는 블로어(55)를 통해 자동차의 실내로 송풍됨으로써 실내가 난방된다.
자동차 주행시에는 엔진(30)의 RPM이 높아서 상기 과정(도 1의 실선 화살표)을 통해 자동차의 실내가 충분히 따뜻하게 난방이 된다. 그리고, 엔진(30)의 RPM이 낮은 아이들(idle) 상태에서 외기온도가 영상인 경우에는, 히터코어(50)측의 냉각수 유량이 적더라도 외기온도가 영상이므로 히터코어(50)에서 열교환된 외부공기가 따뜻하여 난방 성능에 큰 문제가 없다.
그러나, 자동차가 아이들(idle) 상태에서 겨울철과 같이 외기온도가 영하인 경우에는, 상기 과정(도 1의 실선 화살표)에 의하면 히터코어(50) 쪽으로 공급되는 유량이 주행시에 비해 적고 외기가 차가워서 히터코어(50)와 열교환된 외부공기가 충분히 따뜻하지 않기 때문에 실내의 난방 성능이 떨어지게 된다.
이에, 본 발명은 자동차가 아이들(idle) 상태에서 외기온도가 영하이고 블로어(55)가 온(on)일 때, 써머스탯(40)을 폐쇄하여 엔진(30)에서 라디에이터(10)로 흐르는 냉각수의 흐름을 차단하여 엔진(30)에서 히터코어(50)로만 냉각수를 공급함으로써 히터코어(50) 측으로 주행시와 거의 동일한 냉각수를 공급하는 것에 특징이 있다(도 1의 점선 화살표 참조). 따라서, 자동차의 아이들(idle)시 외기온도가 영하이더라도 냉각수의 양이 보상됨으로써 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 외기 온도센서(3)에서 감지된 외기온도가 영하이고, 차속센서(2)에서 감지된 차속이 10km/h 이하이며 블로어(55)가 온(on)의 신호가 수신되면, 제어부(60)는 엔진(30)에서 라디에이터(10)로 흐르는 냉각수의 유로를 차단하도록 써머스탯(40)을 폐쇄한다. 따라서, 워터펌프(20)는 주행시와 거의 동일한 냉각수의 양을 히터코어(50) 측으로만 공급하고, 이에 따라 히터코어(50)에서 열교환된 외부공기는 블로어(55)를 통해 실내를 난방할 수 있다.
한편, 운전자가 제습을 위해 제습버튼(35)을 누른 경우 응축기를 포함한 냉방장치가 가동되면서 라디에이터 팬(15)이 작동되는데, 이 때 응축기 때문에 라이에이터 팬(15)이 작동하게 되어 라디에이터 팬(15)에 영향을 받은 냉각수의 온도는 낮아지게 된다. 따라서, 제어부(60)가 써머스탯(40)을 폐쇄하여 히터코어(50) 측으로 냉각수의 유량을 보상한다고 해도 냉각수 자체 온도가 낮기 때문에 난방 성능이 저하되는 결과를 초래한다. 이에, 제습버튼(35)이 작동된 경우 제어부(60)는 라디에이터 팬(15)을 오프(off)시켜 냉각수의 온도가 저하되는 것을 방지한 후 써머스탯(40)을 폐쇄하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 자동차의 난방장치를 제어하는 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 운전자가 히터를 작동시키면(S1), 제어부(60)는 차속센서(2)에서 감지된 차속이 아이들(idle) 상태(즉, 차속이 10km/h 이하)인지, 외기 온도센서(3)에서 감지된 외기온도가 영하인지, 블로어(55)가 온(on)인지를 판단한다(S2).
상기 (S2)단계를 모두 만족하면, 제어부(60)는 라디에이터 팬(15)이 온(on)인지를 판단하고(S3), 라디에이터 팬(15)이 온(on)이면 오프(off)시킨 후(S4), 써머스탯(40)을 폐쇄하여 워터펌프(20)에서 히터코어(50) 측으로만 냉각수를 공급한다(S5). 만약, 상기 (S1)단계에서 어느 하나의 조건이 만족되지 않으면, 제어부(60)는 난방 성능이 정상인 상태로 인식하게 되므로 써머스탯(40)을 개방하여 냉각수를 라디에이터(10)와 히터코어(50) 양측으로 공급하게 된다(S6).
상기 과정(S1, S2, S3, S4)에 의해 써머스탯(40)이 폐쇄되면 냉각수 온도가 상승하게 되는데, 이 때, 냉각수 온도센서(5)에서 감지된 냉각수 온도가 대략 100℃ 이상이면(S7), 써머스탯(40)을 개방하여 라디에이터(10) 측으로 냉각수를 공급함으로써 냉각수 온도를 떨어뜨리고(S8), 떨어진 냉각수 온도가 90℃ 이하이면 (S9), 다시 써머스탯(40)을 폐쇄하도록 상기 (S5)단계로 리턴하는 것이 바람직하다. 이에, 냉각수를 적정 온도로 유지시켜 엔진(30)을 냉각할 수 있고, 동시에 난방 성능이 저하될 상태에서는 히터코어(50) 측으로 유량을 보상하여 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 겨울철과 같이 외기가 영하인 환경에서 자동차의 아이들(idle)시 블로어가 작동되는 난방 성능이 저하될 상태인 경우, 엔진에서 라디에이터로 흐르는 냉각수를 차단하도록 써머스탯을 폐쇄함으로써 주행시와 거의 동일한 양의 냉각수를 히터코어에 공급하여 난방 성능을 향상시킬 수 있는 자동차의 난방장치 제어방법을 제공한다.
또한, 제습 등의 이유로 라디에이터 팬이 온(on)이 되어 냉각수의 온도가 저하될 때에는, 라디에이터 팬을 오프(off)하여 냉각수의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 엔진의 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 자동차의 난방장치 제어방법에 있어서,
    a) 히터 작동후, 자동차가 아이들(idle) 상태인지와, 외기온도가 영하인지와, 블로어가 온(on)인지를 판단하는 단계와;
    b) 상기 a)단계를 만족하면, 엔진에서 라디에이터 간의 냉각수 흐름을 차단하도록 써머스탯(thermostat)을 폐쇄하여 엔진에서 히터코어로만 냉각수를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 난방장치 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 a)단계 후, 라디에이터 팬이 온(on)인지를 판단하는 단계를 더 포함하여,
    상기 라디에이터 팬이 온(on)이면 상기 라디에이터 팬을 오프(off)시킨 후 상기 b)단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 자동차의 난방장치 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    c) 냉각수 온도가 100℃ 이상인 경우 상기 써머스탯을 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 난방장치 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    d) 상기 c)단계 후 냉각수 온도가 90℃ 이하인 경우 상기 b)단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 자동차의 난방장치 제어방법.
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