KR101610150B1

KR101610150B1 - 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법

Info

Publication number: KR101610150B1
Application number: KR1020140143386A
Authority: KR
Inventors: 김원섭
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-04-08
Also published as: US9957926B2; US20180209383A1; US20160115915A1; DE102015113061B4; DE102015113061A1

Abstract

본 발명은 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 인터쿨러, 라디에이터, 저온 라디에이터, 써모스탯, 제1제어 밸브, 제2제어 밸브, 저온 워터펌프 및 제어기를 포함한다. 나아가, 상기 냉각 시스템은 냉각수 온도 정보를 상기 제어기에 전달하기 위한 냉각수 온도 센서 및 엔진의 흡기 온도 정보를 상기 제어기에 전달하기 위한 흡기 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
엔진이 웜업되지 않은 것으로 판단되면, 제어기는 엔진에서 가열된 냉각수를 인터쿨러에 공급하여 공기를 데워 엔진에 공급하며, 인터쿨러를 통과한 냉각수를 라디에이터 또는 저온 라디에이터를 거치지 않고 엔진에 다시 공급하여 엔진의 흡기 온도를 높인다. 또한, 엔진이 웜업된 것으로 판단되고, 흡기 온도가 목표 설정 온도 이하인 경우 엔진에서 가열된 냉각수를 인터쿨러에 공급하여 공기를 데워 엔진에 공급하며, 인터쿨러를 통과한 냉각수를 저온 라디에이터를 거치지 않고 라디에이터를 거쳐 엔진에 다시 공급함으로써 승온된 공기를 엔진에 공급하게 된다. 흡기 온도가 목표 설정 온도 이상인 경우에는 엔진에서 가열된 냉각수는 인터쿨러를 거치지 않고 라디에이터를 거쳐 엔진으로 다시 공급되도록 하고, 인터쿨러와 저온 라디에이터 사이의 폐쇄 회로를 순환하는 냉각수가 엔진에 공급되는 공기와 열교환하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법{COOLING SYSTEM PROVIDED WITH INTERCOOLER AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법에 대한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 엔진 웜업 전 승온된 공기를 엔진에 공급함으로써 인터쿨러가 히터(Heater)의 기능을 하도록 하는 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 엔진 성능을 높이고 연비를 향상하기 위한 다양한 장치들이 적용된다.

대표적인 장치로는 터보차져(Turbo Charger)를 예로 들 수 있다. 일반적으로 터보 챠져(turbo charger)는 배기 가스의 에너지를 이용하여 흡입되는 공기량을 늘리는 장치이다. 즉, 배기 가스를 이용하여 터보 챠져의 터빈(turbine)을 강제로 회전시키면, 상기 터빈에 연결된 컴프레서(compressor)가 회전하며 흡기 매니폴드에 공기를 강제로 흡입시킨다. 이에 의하여 엔진의 성능 및 연비 향상을 도모하게 된다.

하지만, 터보차져 시스템은 공기를 과급함에 따라 열을 발생하게 되는데, 이를 냉각하기 위한 인터쿨러를 갖추게 된다. 즉, 상기 인터쿨러는 터보챠져와 흡기 매니폴드 사이에 장착되어 터보챠져에 의하여 가열된 공기를 냉각하고, 이를 흡기 매니폴드에 공급하도록 되어 있다.

그러나, 종래의 인터쿨러는 가열된 공기를 냉각하는 기능만 가지고 있어, 흡기 매니폴드로 공급되는 공기의 온도가 설정 온도 이상에서만 작동하도록 되어 있다. 즉, 공기의 온도가 낮을 때에는 인터쿨러가 작동하지 않게 된다.

한편, 저온의 공기가 이지알(EGR) 가스와 혼합되어 흡기 매니폴드로 공급되는 경우 스웰 제어 밸브(SCV밸브)의 작동 불량 및 내구성에 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 저온의 공기를 가열할 수 있는 별도의 장치를 구비하여야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 흡기 매니폴드에 공급되는 공기의 온도가 낮은 경우 인터쿨러를 이용하여 상기 공기를 가열할 수 있도록 하는 냉각 시스템 및 이를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 냉각수와 공기를 열교환시키도록 된 인터쿨러; 엔진에서 가열된 냉각수를 공기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터; 상기 인터쿨러의 냉각수를 냉각하도록 된 저온 라디에이터; 선택적으로 라디에이터 또는 인터쿨러에 연결되어 라디에이터 또는 인터쿨러의 냉각수를 엔진에 공급하는 써모스탯; 인터쿨러를 통과한 냉각수를 선택적으로 라디에이터에 공급하거나 공급하지 않도록 된 제1제어 밸브; 엔진을 통과한 냉각수를 선택적으로 인터쿨러 또는 제1제어 밸브에 공급하는 제2제어 밸브; 및 엔진의 냉각수 온도 및 흡기 온도에 따라 상기 써모스탯, 상기 제1제어 밸브, 및 상기 제2제어 밸브의 작동을 제어하기 위한 제어기를 포함한다. 나아가, 상기 냉각 시스템은 냉각수 온도 정보를 상기 제어기에 전달하기 위한 냉각수 온도 센서; 및 엔진의 흡기 온도 정보를 상기 제어기에 전달하기 위한 흡기 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 시스템은 저온 라디에이터와 상기 인터쿨러 사이에서 냉각수를 순환시키는 저온 워터펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각 시스템은 냉각수 온도가 설정 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 제어기에 의하여 상기 라디에이터로부터 유입되는 냉각수를 차단함과 동시에 인터쿨러로부터 유입되는 냉각수를 엔진으로 공급하도록 써모스탯을 제어하고, 상기 인터쿨러를 통과한 냉각수가 라디에이터에 전달되지 않도록 제1제어 밸브를 제어하며, 상기 제2제어 밸브는 엔진으로부터 인터쿨러로 연결되는 통로만 개방하고, 상기 저온 워터펌프는 비작동 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각 시스템은 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높고, 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 낮다면, 상기 제어기는 상기 라디에이터를 통과한 냉각수가 엔진을 통과하게 함과 동시에 인터쿨러로부터 유입되는 냉각수를 차단하도록 써모스탯을 제어하고, 인터쿨러를 통과한 냉각수가 라디에이터에 전달되도록 제1제어 밸브를 제어하며, 상기 제2제어 밸브는 엔진으로부터 인터쿨러로 연결되는 통로만 개방하고, 상기 저온 워터펌프는 비작동 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각 시스템은 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높고, 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 높다면, 상기 제어기는 상기 라디에이터에서 엔진에 연결된 냉각수 라인을 개방하고 상기 인터쿨러에서 엔진에 연결된 냉각수 라인을 차단하도록 써모스탯을 제어하고, 상기 인터쿨러를 통과한 냉각수가 라디에이터에 전달되지 않도록 제1제어 밸브를 제어하며, 상기 제2제어 밸브는 엔진으로부터 인터쿨러로 유입되는 냉각수를 차단하고 저온 라디에이터와 인터쿨러 사이의 냉각수 라인을 연결하며, 상기 저온 워터펌프는 작동하는 것을 특징으로 한다.

냉각 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 냉각 시스템은 냉각수와 공기를 열교환시켜 열교환된 공기를 엔진에 공급하도록 된 인터쿨러와, 엔진에서 가열된 냉각수를 공기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터와, 상기 인터쿨러의 냉각수를 냉각하도록 되어 있으며 인터쿨러와 유체적으로 폐쇄 회로를 형성하는 저온 라디에이터를 포함한다. 상기 냉각 시스템을 제어하는 방법은 엔진의 냉각수 온도를 기초로 상기 엔진이 웜업 상태에 있는지 여부를 판단하는 단계; 상기 엔진이 웜업되지 않은 것으로 판단되면, 제1작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 제1작동 모드에서는 엔진에서 가열된 냉각수를 인터쿨러에 공급하여 공기를 데워 엔진에 공급하며, 인터쿨러를 통과한 냉각수를 라디에이터 또는 저온 라디에이터를 거치지 않고 엔진에 다시 공급하는 것을 특징으로 한다.

엔진이 웜웝된 것으로 판단되면, 상기 제어 방법은 흡기 온도가 목표 설정 온도보다 높은지를 판단하는 단계; 흡기 온도가 목표 설정온도 이하인 경우, 제2작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계를 더 포함한다.

상기 제2작동 모드에서는 엔진에서 가열된 냉각수를 인터쿨러에 공급하여 공기를 데워 엔진에 공급하며, 인터쿨러를 통과한 냉각수를 저온 라디에이터를 거치지 않고 라디에이터를 거쳐 엔진에 다시 공급하는 것을 특징으로 한다.

흡기 온도가 목표 설정온도보다 높은 것으로 판단되면, 상기 제어 방법은 제3작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계를 더 포함한다.

상기 제3작동 모드에서는 엔진에서 가열된 냉각수는 인터쿨러를 거치지 않고 라디에이터를 거쳐 엔진으로 다시 공급되도록 하고, 인터쿨러와 저온 라디에이터 사이의 폐쇄 회로를 순환하는 냉각수가 엔진에 공급되는 공기와 열교환하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 흡기 매니폴드에 공급되는 공기의 온도가 낮은 경우 인터쿨러를 이용하여 상기 공기를 가열한 후 흡기 매니폴드에 공급함으로써 스웰 제어 밸브 작동 불량을 방지하고 파울링 현상 및 환경 문제를 개선하는 효과가 있다.

또한, 공기를 가열하기 위한 별도의 가열 장치를 사용하지 않으므로 원가 상승이 없는 효과가 있다.

도 1은 엔진이 웜업되기 전 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 엔진이 웜업된 후 흡기 온도가 목표 설정 온도보다 낮은 경우 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 엔진이 웜업된 후 흡기 온도가 목표 설정 온도보다 높은 경우 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템을 제어하는 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 엔진이 웜업되기 전 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2는 엔진이 웜업된 후 흡기 온도가 목표 설정 온도보다 낮은 경우 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.

도 3은 엔진이 웜업된 후 흡기 온도가 목표 설정 온도보다 높은 경우 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 엔진(10), 써모스탯(14), 워터펌프(15), 라디에이터(16), 터보챠져(20), 인터쿨러(100), 저온 라디에이터(21), 그리고 저온 워터펌프(22)를 포함한다. 상기 엔진(10), 써모스탯(14), 워터펌프(15), 라디에이터(16), 터보챠져(20), 인터쿨러(100), 저온 라디에이터(21), 그리고 저온 워터펌프(22)는 냉각수 라인(13)을 통하여 항시 또는 선택적으로 서로 연결될 수 있다.

상기 엔진(10)은 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 태워 화학적 에너지를 기계적 에너지로 전환한다. 연소 과정에서 가열된 상기 엔진(10)은 냉각수 라인(13)을 통해 순환하는 냉각수에 의하여 냉각된다. 상기 엔진(10)에서 가열된 냉각수 중 일부는 터보 챠져(20)를 통하여 항시 워터 펌프(15)에 공급되도록 되어 있으며, 나머지 일부는 선택적으로 라디에이터(16)에 공급된다.

상기 써모스탯(14)은 상기 엔진(10)의 냉각수 온도에 따라 선택적으로 라디에이터(16) 또는 인터쿨러(100)에 연결되고, 항시 워터 펌프(15)에 연결되어 라디에이터(16) 또는 인터쿨러(100)를 통과한 냉각수를 워터 펌프(15)에 공급하도록 되어 있다.

상기 워터 펌프(15)는 상기 써모스탯(14)을 통과한 냉각수와 터보 챠져(20)를 통과한 냉각수를 상기 엔진(100)에 공급하도록 되어 있다.

상기 라디에이터(16)는 상기 엔진(10)에 냉각수 라인(13)을 통하여 선택적으로 연결되어 엔진(100)에서 가열된 냉각수를 외기와의 열교환을 통하여 냉각하도록 되어 있다. 또한, 상기 라이데이터(16)는 선택적으로 인터쿨러(100)에 연결되어 인터쿨러(100)를 통과한 냉각수를 엔진(10)에 공급할 수 있다.

상기 터보챠져(20)는 배기 가스를 이용하여 흡기를 과급시키는 것으로, 상기 엔진(10)과 상기 워터 펌프(15)에 연결된다. 따라서, 엔진(100)에서 배출된 냉각수는 터보챠져(20)를 통과한 후 워터 펌프(15)에 공급될 수 있다.

상기 인터쿨러(100)는 상기 터보챠져(20)를 통과한 흡기를 냉각시킨다. 상기 인터쿨러(100)는 엔진(10)에 선택적으로 연결되어 엔진(10)에서 가열된 냉각수를 선택적으로 공급받을 수 있다. 또한, 상기 인터쿨러(100)는 써모스탯(14) 또는 저온 라디에이터(21) 또는 라디에이터(16)에 선택적으로 연결되어 상기 냉각수를 써모스탯(14) 또는 저온 라디에이터(21) 또는 라디에이터(16)에 선택적으로 공급하도록 되어 있다.

상기 저온 라디에이터(21)는 상기 인터쿨러(100)에 하나의 경로를 통하여 선택적으로 연결되어 인터쿨러(100)를 통과한 냉각수를 외기와의 열교환을 통하여 냉각시킨다.

상기 저온 워터펌프(22)는 상기 저온 라디에이터(21)와 인터쿨러(100) 사이에서 냉각수가 순환하도록 한다.

상기 냉각 시스템은 상기 냉각수 라인(13)의 스위칭을 위한 제1제어 밸브(11)와 제2제어 밸브(12)를 더 포함한다. 상기 제1, 2제어 밸브(11,12)는 삼방밸브(3 way valves)를 이용할 수 있다.

상기 제1제어 밸브(11)는 인터쿨러(100)를 통과한 냉각수를 선택적으로 라디에이터(16)에 공급하거나 공급하지 않도록 되어 있다. 또한, 제1제어 밸브(11)는 엔진(10)을 통과한 냉각수가 제2제어 밸브(12)로 전달되기 이전에 하나의 냉각수 통로를 통하여 엔진(10)의 냉각수를 전달받을 수 있으며, 이 냉각수를 선택적으로 라디에이터(16)에 공급하거나 공급하지 않을 수 있다.

상기 제2제어 밸브(12)는 엔진(10)을 통과한 냉각수를 상기 인터쿨러(100)에 선택적으로 공급하거나 공급하지 않도록 되어 있다. 즉, 제2제어 밸브(120)는 엔진(10), 저온 라디에이터(21), 그리고 인터쿨러(100)의 분기점에 배치되며, 엔진(10)을 통과한 냉각수를 인터쿨러(100)로만 전달하고 저온 라디에이터(21) 측으로는 전달하지 않거나, 엔진(10)을 통과한 냉각수를 인터쿨러(100)로 유입되지 않도록 차단하고 인터쿨러(100)와 저온 라디에이터(21)를 서로 연결하게 할 수 있다.

더 나아가, 상기 냉각 시스템은 상기 써모스탯(14), 제1, 2제어 밸브(11, 12) 및 저온 워터펌프(22)를 제어하기 위한 제어기(50)를 포함한다. 상기 제어기(50)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템을 제어하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 시스템은 흡기 온도 센서(51)와 냉각수 온도 센서(52)를 더 포함한다.

흡기 온도 센서(51)는 터보 챠져와 엔진 사이의 공기 라인 상에 장착되어 터보 챠져(20)를 통과하여 엔진으로 공급되는 흡기의 온도를 측정하고, 이에 대한 정보를 상기 제어기(50)에 전달한다.

상기 냉각수 온도 센서(52)는 상기 냉각수 라인(13) 상의 설정된 위치에 장착되어 냉각수의 온도를 측정하고, 이에 대한 정보를 상기 제어기(50)에 전달한다. 상기 설정된 위치는 엔진과 터보 챠져 사이일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

상기 제어기(50)는 상기 흡기 온도 센서(51)로부터 전달된 흡기의 온도에 대한 정보와, 냉각수 온도 센서(52)로부터 전달된 냉각수 온도에 대한 정보를 기초로 제1, 2제어밸브(11, 12), 써모스탯(14) 및 저온 워터펌프(22)의 작동을 제어한다.

도 1은 냉각수 온도 센서(52)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮은 경우의 작동을 나타낸다.

냉각수 온도 센서(52)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮은 경우 제어기(50)는 엔진(10)이 웜업되기 전으로 판단한다.

엔진(10)이 웜업되기 전으로 판단되면, 상기 제1제어 밸브(11)는 인터쿨러(100)로부터 라디에이터(16)로 연결되는 냉각수 통로를 폐쇄한다. 또한, 상기 제2제어 밸브(12)는 엔진(10)로부터 인터쿨러(100)로 연결되는 냉각수 통로만 개방한다. 이 때, 제어기(50)는 저온 워터펌프(22)를 작동하지 않게 하고 냉각수는 엔진(10)으로부터 인터쿨러(100)를 통과하게 된다. 상기 인터쿨러(100)를 통과한 냉각수는 써모스탯(14)으로 유입된다. 상기 써모스탯(14)은 라디에이터(16)로부터 유입되는 냉각수는 차단하고 인터쿨러(100)로부터 유입되는 냉각수를 엔진(10)에 공급하여 순환하게 한다. 따라서, 엔진(10)에서 가열된 냉각수가 인터쿨러(100)에서 공기와 열교환함으로써 공기를 데우게 되고, 데워진 공기는 엔진(10)에 공급되게 된다. 또한, 엔진(10)에서 가열된 냉각수가 라디에이터(16)를 통과하지 않고 엔진(10)에 다시 공급됨으로써 냉각수 및 엔진(10) 역시 빠르게 웜업된다.

이하의 설명에서는 냉각수 온도 센서(52)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮은 경우의 작동을 제1작동 모드라 칭하기로 한다.

도 2는 엔진이 웜업된 후 흡기 온도가 목표 설정 온도보다 낮은 경우 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
상기 냉각수 온도센서(52)로부터 전달된 냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높을 경우, 제어기(50)는 엔진(10)이 웜업된 이후라고 판단한다. 이 경우 제어기(50)는 상기 흡기 온도 센서(51)로부터 전달된 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 낮은지를 판단한다. 만일 상기 흡기 온도 센서(51)로부터 전달된 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 낮다면, 상기 제어기(50)는 제1제어 밸브(11)를 조절하여 인터쿨러(100)를 통과한 냉각수를 라디에이터(16)에 흐르게 한다. 이 때, 엔진(10)과 제1제어 밸브(11)를 연결하는 냉각수 통로는 계속 차단된다.

또한, 제어기(50)는 제2제어 밸브(12)를 제어하여 엔진(10)과 인터쿨러(100) 사이의 냉각수 라인을 연결하는 한편, 저온 라디에이터(21) 측으로부터 유입되는 냉각수를 차단하여 인터쿨러(100)와 저온 라디에이터(21) 사이의 순환이 되지 않도록 한다. 이 때, 저온 워터펌프(22)는 비작동 상태를 유지하고, 써모스탯(14)을 열어 라디에이터를 통과한 냉각수가 엔진(10)에 흐르게 함과 동시에 인터쿨러(100)로부터 상기 써모스탯(14)에 유입되는 냉각수를 차단한다. 이로써, 웜업된 엔진(10)에 라디에이터(16)를 통과하며 냉각된 냉각수를 공급하여 상기 엔진(10)의 온도를 낮추는 한편, 엔진(10)에서 가열된 냉각수가 인터쿨러(100)에서 공기와 열교환함으로써 공기를 데워 엔진(10)에 공급할 수 있다.

이하의 설명에서는 엔진(10)이 웜업된 이후에 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 낮을 경우의 작동을 제2작동 모드라 칭하기로 한다.

엔진(10)이 웜업된 후 흡기 온도 센서(51)로부터 전달된 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 높다면, 상기 제어기(50)에 의하여 제1제어 밸브(11)는 인터쿨러(100)에서 라디에이터(16)로 냉각수가 유입되는 것을 차단한다. 이 때, 엔진(10)과 라디에이터(16) 사이의 냉각수 통로를 개방하여, 엔진(10)의 냉각수가 라디에이터(16)로 흐르게 한다. 또한, 제어기(50)는 제2제어 밸브(12)를 제어하여, 엔진(10)으로부터 인터쿨러(100)에 유입되는 냉각수를 차단하고, 저온 라디에이터(21)와 인터쿨러(100) 사이의 냉각수 라인을 연결한다. 이 경우, 제어기(50)는 저온 워터펌프(22)를 작동시켜 인터쿨러(100)에서 공기와 열교환하는 냉각수가 저온 라디에이터(21), 인터쿨러(100), 저온 워터펌프(22) 사이에서 순환하도록 한다. 따라서, 공기는 엔진(10)에서 가열된 냉각수와 열교환하는 대신 저온 라디에이터(21)에서 냉각된 냉각수와 열교환함으로써 냉각되게 된다.

또한, 써모스탯(14)은 라디에이터(16)에서 엔진(10)에 연결된 냉각수 라인을 열고 인터쿨러(100)에서 엔진(10)에 연결된 냉각수 라인을 폐쇄하게 된다. 이에 따라, 라디에이터(16)에서 냉각된 냉각수가 엔진(10)으로 공급됨으로써 엔진(10)의 가열을 방지하게 된다. 이하의 설명에서는 엔진(10)이 웜업된 이후에 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 높을 경우의 작동을 제3작동 모드라 칭하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 냉각 시스템을 제어하는 방법의 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각시스템을 제어하는 방법은 엔진(10)이 시동되었는지를 판단함으로써 시작된다(S33).

S33 단계에서 엔진(10)이 시동되지 않은 것으로 판단하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템을 제어하는 방법을 종료한다(S44).

S33 단계에서 엔진(10)이 시동된 것으로 판단되면, 제어기(50)는 냉각수 온도 센서(52)로부터 전달된 냉각수 온도 정보를 기초로 엔진의 웜업 상태를 판단하고, 이에 따라 제1 제어밸브(11), 제2 제어밸브(12), 써모 스탯(14), 저온 워터펌프(22)를 제어한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제어기(50)는 냉각수 온도 센서(52)로부터 전달된 냉각수 온도와 설정된 냉각수 온도를 비교함으로써 엔진(10)이 웜업 상태인가를 판단한다(S31).

만일 냉각수 온도가 설정된 온도보다 낮아 엔진(10)이 웜업되지 않은 상태인 것으로 판단되면, 제어기(50)는 제1작동 모드에 따라 제1 제어밸브(11), 제2 제어밸브(12), 써모 스탯(14), 저온 워터펌프(22)를 제어한다(S41). 앞에서 설명한 바와 같이, 제1작동 모드에서는 상기 제1제어 밸브(11)는 인터쿨러(100)로부터 라디에이터(16)로 연결되는 냉각수 통로를 폐쇄하고, 상기 제2제어 밸브(12)는 엔진(10)로부터 인터쿨러(100)로 연결되는 냉각수 통로만을 개방하며, 저온 워터펌프(22)는 작동하지 않고, 써모스탯(14)은 라디에이터(16)로부터 유입되는 냉각수는 차단하고 인터쿨러(100)로부터 유입되는 냉각수를 엔진(10)에 공급하여 순환하게 한다.

S31 단계에서 엔진(10)이 웜업된 상태인 것으로 판단되면, 제어기(50)는 흡기 온도가 목표 설정 온도보다 높은지를 판단한다(S32).

만일 흡기 온도가 목표 설정 온도 이하이면, 제어기(50)는 제2작동 모드에 따라 제1 제어밸브(11), 제2 제어밸브(12), 써모 스탯(14), 저온 워터펌프(22)를 제어한다(S42). 앞에서 설명한 바와 같이, 제2작동 모드에서는 제1제어 밸브(11)는 인터쿨러(100)를 통과한 냉각수를 라디에이터(16)에 흐르게 하고, 제2제어 밸브(12)는 엔진(10)과 인터쿨러(100) 사이의 냉각수 라인을 연결하며, 저온 워터펌프(22)는 비작동 상태를 유지하고, 써모스탯(14)을 열어 라디에이터를 통과한 냉각수가 엔진(10)에 흐르게 함과 동시에 인터쿨러(100)로부터 상기 써모스탯(14)에 유입되는 냉각수를 차단한다.

S32 단계에서 흡기온도가 목표 설정 온도보다 높으면 제어기(50)는 제3작동 모드에 따라 제1 제어밸브(11), 제2 제어밸브(12), 써모 스탯(14), 저온 워터펌프(22)를 제어한다(S43). 앞에서 설명한 바와 같이, 제3작동 모드에서는 제1제어 밸브(11)는 인터쿨러(100)에서 라디에이터(16)로 냉각수가 유입되는 것을 차단하고, 제2제어 밸브(12)는 엔진(10)으로부터 인터쿨러(100)에 유입되는 냉각수를 차단하며 저온 라디에이터(21)와 인터쿨러(100) 사이의 냉각수 라인을 연결하고, 써모스탯(14)은 라디에이터(16)에서 엔진(10)에 연결된 냉각수 라인을 열고 인터쿨러(100)에서 엔진(10)에 연결된 냉각수 라인을 폐쇄한다. 또한, 제어기(50)는 저온 워터펌프(22)를 작동시켜 인터쿨러(100)에서 공기와 열교환하는 냉각수가 저온 라디에이터(21), 인터쿨러(100), 저온 워터펌프(22) 사이에서 순환하도록 한다.

한편, 상기 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템을 제어하는 방법은 엔진(10)이 작동 중인 상태에서는 계속적으로 반복될 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

냉각수와 공기를 열교환시키도록 된 인터쿨러;
엔진에서 가열된 냉각수를 제1제어 밸브를 경유하여 공급 받아, 공기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터;
상기 인터쿨러로부터 냉각수를 전달받아, 이를 냉각하여 제2제어 밸브로 공급하는 저온 라디에이터;
선택적으로 라디에이터 또는 인터쿨러에 연결되어 라디에이터 또는 인터쿨러의 냉각수를 엔진에 공급하는 써모스탯;
상기 인터쿨러를 통과한 냉각수를 선택적으로 상기 라디에이터에 공급하거나 공급하지 않도록 되어 있으며, 상기 엔진의 냉각수를 상기 라디에이터에 선택적으로 공급하거나 공급하지 않도록 된 제1제어 밸브;
상기 엔진을 통과한 냉각수를 상기 인터쿨러에 선택적으로 공급하거나 공급하지 않도록 되어 있으며, 상기 저온 라디에이터의 냉각수를 상기 인터쿨러에 선택적으로 전달하거나 전달하지 않도록 되어 있는 제2제어 밸브; 그리고
엔진의 냉각수 온도 및 흡기 온도에 따라 상기 써모스탯, 상기 제1제어 밸브, 및 상기 제2제어 밸브의 작동을 제어하기 위한 제어기;
를 포함하는 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
냉각수 온도 정보를 상기 제어기에 전달하기 위한 냉각수 온도 센서; 및
엔진의 흡기 온도 정보를 상기 제어기에 전달하기 위한 흡기 온도 센서;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 저온 라디에이터와 상기 인터쿨러 사이에서 냉각수를 순환시키는 저온 워터펌프를 더 포함하는 냉각 시스템.
제3항에 있어서,
냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 제어기는
상기 라디에이터로부터 유입되는 냉각수를 차단함과 동시에 인터쿨러로부터 유입되는 냉각수를 엔진으로 공급하도록 써모스탯을 제어하고,
상기 인터쿨러를 통과한 냉각수가 라디에이터에 전달되지 않도록 제1제어 밸브를 제어하며,
상기 제2제어 밸브는 엔진으로부터 인터쿨러로 연결되는 통로만 개방하고,
상기 저온 워터펌프는 비작동 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제3항에 있어서,
냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높고, 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 낮다면, 상기 제어기는
상기 라디에이터를 통과한 냉각수가 엔진을 통과하게 함과 동시에 인터쿨러로부터 유입되는 냉각수를 차단하도록 써모스탯을 제어하고,
인터쿨러를 통과한 냉각수가 라디에이터에 전달되도록 제1제어 밸브를 제어하며,
상기 제2제어 밸브는 엔진으로부터 인터쿨러로 연결되는 통로만 개방하고,
상기 저온 워터펌프는 비작동 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제3항에 있어서,
냉각수 온도가 설정된 냉각수 온도보다 높고, 흡기의 온도가 목표 설정 온도보다 높다면, 상기 제어기는
상기 라디에이터에서 엔진에 연결된 냉각수 라인을 개방하고 상기 인터쿨러에서 엔진에 연결된 냉각수 라인을 차단하도록 상기 써모스탯을 제어하고,
상기 인터쿨러를 통과한 냉각수가 상기 라디에이터에 전달되지 않게 하는 한편, 상기 엔진으로부터 냉각수가 상기 라디에이터로 전달되도록 제1제어 밸브를 제어하며,
상기 엔진으로부터 상기 인터쿨러로 유입되는 냉각수를 차단하고, 상기 저온 라디에이터로부터 상기 인터쿨러로 냉각수가 전달되도록 제2제어 밸브를 제어하고,
상기 저온 워터펌프는 작동하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
냉각수와 공기를 열교환시켜 열교환된 공기를 엔진에 공급하도록 된 인터쿨러와, 엔진에서 가열된 냉각수를 공기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터와,상기 인터쿨러의 냉각수를 냉각하도록 되어 있으며 인터쿨러와 유체적으로 폐쇄 회로를 형성하는 저온 라디에이터를 포함하는 냉각 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
엔진의 냉각수 온도를 기초로 상기 엔진이 웜업 상태에 있는지 여부를 판단하는 단계;
상기 엔진이 웜업되지 않은 것으로 판단되면, 제1작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계;
를 포함하되,
상기 제1작동 모드에서는
엔진에서 가열된 냉각수를 인터쿨러에 공급하여 공기를 데워 엔진에 공급하며, 인터쿨러를 통과한 냉각수를 라디에이터 또는 저온 라디에이터를 거치지 않고 엔진에 다시 공급하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템 제어 방법.
제 7항에 있어서,
엔진이 웜웝된 것으로 판단되면, 상기 제어 방법은
흡기 온도가 목표 설정 온도보다 높은지를 판단하는 단계;
흡기 온도가 목표 설정 온도 이하인 경우, 제2작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계;
를 더 포함하되,
상기 제2작동 모드에서는
엔진에서 가열된 냉각수를 인터쿨러에 공급하여 공기를 데워 엔진에 공급하며, 인터쿨러를 통과한 냉각수를 저온 라디에이터를 거치지 않고 라디에이터를 거쳐 엔진에 다시 공급하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템 제어 방법.
제 8항에 있어서,
흡기 온도가 목표 설정온도보다 높은 것으로 판단되면, 상기 제어 방법은 제3작동 모드에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 단계를 더 포함하되,
상기 제3작동 모드에서는
엔진에서 가열된 냉각수는 인터쿨러를 거치지 않고 라디에이터를 거쳐 엔진으로 다시 공급되도록 하고, 인터쿨러와 저온 라디에이터 사이의 폐쇄 회로를 순환하는 냉각수가 엔진에 공급되는 공기와 열교환하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템 제어 방법.