JP2005090480A

JP2005090480A - 車両のエンジン冷却システム制御装置及び方法

Info

Publication number: JP2005090480A
Application number: JP2003420225A
Authority: JP
Inventors: Se-Yong Lee; 世ヨン李
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-09-20
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-04-07
Also published as: DE10359581A1; CN100513753C; DE10359581B4; KR100589140B1; CN1598262A; KR20050029056A; US20050061263A1

Abstract

【課題】エンジンの負荷条件によって冷却水温を最適に制御して熱衝撃及び冷却状態感知の不安定性を防止することができる車両のエンジン冷却システム制御装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明による車両のエンジン冷却システム制御装置は、ウォータポンプによってポンピングされた冷却水がエンジンとラジエータとを順に通過しながら循環してエンジンを冷却させるようになっている車両のエンジン冷却システムであって、前記ラジエータを通じて循環する冷却水量を調節する電子バルブ手段と；エンジンを通過した冷却水の温度を感知する温度感知部と；前記温度感知部から感知される冷却水温と目標設定温度に応じて前記電子バルブ手段のバルブ開閉量を制御する制御部と；を含んで構成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は車両のエンジン冷却システム制御装置及び方法に関し、より詳しくは、冷却水温を最適に制御すると共に冷却系熱衝撃を防止することができる車両のエンジン冷却システム制御装置及び方法に関する。

一般に、車両用水冷式冷却システムは、エンジンの冷却水がウォータポンプから圧出されてエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとを順番に経由しながらエンジンの熱を吸収し、シリンダヘッドの出口を通じて排出され、ヒータまたはラジエータを経由しながら熱を放出した後、再びウォータポンプを通じてエンジンのシリンダブロックに流入する循環過程を経由しながら冷却作用をするようになっている。さらに、エンジンのアウトレットには冷却水温に応じて開閉動作して冷却水の循環経路を切換えるサーモスタット（Ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔ）が備えられている。
特開２００３−２５４０５９号公報

ところで、上記のように構成された従来の冷却システムは、エンジンの負荷条件にかかわらず一定の温度を基点として冷却水循環経路を切換えるようになっており、サーモスタットの機械的な特性による急激な開放によって冷却水温が一定時間下降するが、冷却水温を最適の温度で一定に制御することができず、エンジン冷却系に熱衝撃が発生するだけでなく、車両自体診断のためのＯＢＤ（ＯｎＢｏａｒｄＤｉａｇｎｏｓｔｉｃ）の冷却状態感知にも不安定性が生ずる問題点があった。
本発明の目的は、エンジンの負荷条件に応じて冷却水温を最適に制御し、熱衝撃及び冷却状態感知の不安定性を防止することができる車両のエンジン冷却システム制御装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明による車両のエンジン冷却システム制御装置は、ウォータポンプによってポンピングされた冷却水が、エンジンとラジエータとを順に通過しながら循環してエンジンを冷却させるようになっている車両のエンジン冷却システムであって、前記ラジエータを通じて循環する冷却水量を調節する電子バルブ手段と；エンジンを通過した冷却水の温度を感知する温度感知部と；前記温度感知部から感知される冷却水温と目標設定温度に応じて前記電子バルブ手段のバルブ開閉量を制御する制御部と；を含んで構成されたことを特徴とする。

また、本発明による車両のエンジン冷却システム制御方法は、ウォータポンプによってポンピングされた冷却水がエンジンとラジエータとを順に通過しながら循環してエンジンを冷却させるようになっている車両のエンジン冷却システムにおいて、前記エンジン冷却システムを制御する制御部は、エンジンのスロットルポジションとエンジン回転数から運転負荷を判断するステップと；前記運転負荷に応じて設定温度を決める設定温度決定ステップと；前記決定された設定温度と冷却水温とを比較するステップ及び；前記温度比較結果に応じてバルブ手段のバルブ開閉量を制御して循環する冷却水量を調節するステップ；を有するプロセスで駆動されることを特徴とする。

本発明はエンジンの運転負荷条件と温度に応じて冷却水量を細密に調節することにより、エンジンの負荷条件に応じて冷却水温を最適に制御し、熱衝撃及び冷却状態感知の不安定性を防止することができる。

以下、本発明の実施例を添付図によって詳述する。

図１は本発明の好ましい実施例による車両のエンジン冷却システムの概路図である。同図から分かるように、本発明による車両のエンジン冷却システムは、エンジンの冷却水がウォータポンプ１からポンピングされてエンジン２のシリンダブロックとシリンダヘッドとを通過しながらエンジンの熱を吸収し、その後、ヒータコア３を通過しながら車両を暖房し、再びウォータポンプ１に流入する第１循環経路と、エンジンの冷却水がウォータポンプ１からポンピングされてエンジン２のシリンダブロックとシリンダヘッドとを通過しながらエンジンの熱を吸収し、その後、ラジエータ４を経由しながら熱を放出し、再びウォータポンプ１を通じてエンジン２のシリンダブロックに流入する循環過程を経由しながらエンジンを冷凍させる第２循環経路とからなっている。

この時、第１循環経路は常に冷却水が流れるようになっており、その循環する冷却水量が非常に小さいため冷却水温に及ぼす影響が非常に小さい。一方、第２循環経路を流れる冷却水量は電子バルブ手段１０、１１、１２によって調節されるようになっている。
そして、ラジエータ４には冷却水温が一定温度を越す場合に動作して空気を送風することによってラジエータ４の熱交換性能を向上させるように冷却ファン手段５が備えられており、エンジン２のアウトレット側の冷却水温を感知して温度感知信号を出力するアウトレット温度ゲージ６が備えられている。

これと共に、電子バルブ手段１０、１１、１２を制御する制御部２０が備えられるが、電子バルブ手段は、バルブ１０とモータ１１及びモータ駆動部１２を含む。
バルブ１０は、動力の印加に応じて開閉量が調節される形式のバルブであり、モータ１１は動力を発生してバルブ１０に提供する。
例えば、上記モータ１１では回転位置の検出が不要であり、入力信号に応じた正確な位置に回転子が移動するステッピングモータ（ＳｔｅｐｐｉｎｇＭｏｔｏｒ）を使用できる。
モータ駆動部１２は、制御部２０から印加される信号に応じてモータ１１に電源を印加して駆動する。

制御部２０は、エンジン２のスロットルポジションセンサ（図示なし）とエンジン回転数センサ（図示なし）とから入力されるスロットルポジション感知値とエンジン回転数感知値によってエンジン２の運転負荷を判断し、アウトレット温度ゲージ６から入力される温度感知信号によってエンジン２のアウトレット側の冷却水温を判断する。
そして、制御部２０は判断された運転負荷とエンジン２のアウトレット側冷却水温に応じて冷却水の循環経路とバルブ開閉量とを決定し、それに応じてバルブ１０を開閉するための制御信号を発生してモータ駆動部１２に印加する。
例えば、制御部２０から発生する制御信号はパルス幅変調信号（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ；“ＰＷＭ”）の信号であってもよい。

次に、上記のように構成された本発明の動作過程を添付された図面を参照して説明する。
まず、制御部２０はエンジン２のスロットルポジションセンサ（図示なし）とエンジン回転数センサ（図示なし）とから入力されるスロットルポジション感知値とエンジン回転数感知値とを演算してエンジン２の運転負荷値を求め（Ｓ１０）、現在エンジン２の運転負荷が予め設定されている全負荷運転状態か予め設定されている中負荷運転状態であるかを判断する（Ｓ２０）。

ステップ（Ｓ２０）での判断結果、全負荷運転状態であれば、制御部２０は目標温度を第１設定温度（Ｔ１）（例えば、９０℃程度）に決定し、アウトレット温度ゲージ６から入力される信号によって現在エンジン２のアウトレット側冷却水温を感知し、現在冷却水温を第１設定温度（Ｔ１）と比較する（Ｓ３０）。
前記ステップ（Ｓ３０）での比較結果、現在冷却水温が第１設定温度（Ｔ１）の以下であれば、冷却水温が比較的低くて冷却水の循環が不要な状態であるため、制御部２０はバルブ１０の閉鎖状態を維持すると共に冷却ファン手段５のオフ（Ｏｆｆ）状態を維持する（Ｓ４０）。

もし、前記ステップ（Ｓ３０）での比較結果、現在冷却水温が第１設定温度（Ｔ１）より高ければ、制御部２０は予め設定されたバルブ開閉量Ａだけバルブ１０を開放するための制御信号を発生してモータ駆動部１２に印加すると同時に、冷却ファン手段５を低速で駆動し（Ｓ５０）、下記のバルブ開閉量ＰＩ制御ステップ（Ｓ８０）に進む。

制御部２０からの制御信号でモータ駆動部１２がモータ１１を動作させ、バルブ１０がＡ開閉量で開放される。このバルブ１０の開放によってエンジンの冷却水がウォータポンプ１から圧出されてエンジン２のシリンダブロックとシリンダヘッドとを順番に経由しながらエンジンの熱を吸収する。その後、シリンダヘッドの出口を通じて排出されてラジエータ４を経由しながら熱を放出した後、再びウォータポンプ１を通じてエンジン２のシリンダブロックに流入する循環過程を経由しながら冷却作用を遂行する。
参考として、バルブ開閉量Ａは後述するバルブ開閉量Ｂよりは循環する冷却水量が小さくなるように設定した値である。

一方、ステップ（Ｓ２０）での判断結果、エンジン２の運転負荷状態が全負荷運転状態ではない中負荷運転状態であれば、制御部２０は目標温度を第２設定温度（Ｔ２）（例えば、１１０℃程度）に決定し、アウトレット温度ゲージ６から入力する信号によって現在エンジン２のアウトレット側の冷却水温を感知し、現在冷却水温を第２設定温度（Ｔ２）と比較する（Ｓ６０）。
ステップ（Ｓ６０）での比較結果、現在エンジン２のアウトレット温度が第２設定温度（Ｔ２）以下であれば、冷却水温が比較的低くて冷却水の循環が不要な状態であるため、制御部２０はバルブ１０の閉鎖状態を維持すると共に冷却ファン手段５のオフ（Ｏｆｆ）状態を維持するステップ（Ｓ４０）に進行する。

もし、ステップ（Ｓ６０）での比較結果、現在エンジン２のアウトレット温度が第２設定温度（Ｔ２）より高ければ、制御部２０は予め設定されたバルブ開閉量Ｂだけバルブ１０を開放するための制御信号を発生してモータ駆動部１２に印加すると同時に、冷却ファン手段５を低速で駆動し（Ｓ７０）、下記のバルブ開閉量ＰＩ制御ステップ（Ｓ８０）に進む。

制御部２０からの制御信号によってモータ駆動部１２がモータ１１を動作させ、バルブ１０がＢ開閉量で開放される。このバルブ１０の開放によってエンジンの冷却水がウォータポンプ１から圧出されてエンジン２のシリンダブロックとシリンダヘッドとを順番に経由しながらエンジンの熱を吸収する。その後、シリンダヘッドの出口を通じて排出されてラジエータ４を経由しながら熱を放出した後、再びウォータポンプ１を通じてエンジン２のシリンダブロックに流入する循環過程を経由しながら冷却作用を遂行する。
参考として、バルブ開閉量Ｂは前に説明したバルブ開閉量Ａよりは循環する冷却水量が大きくなるように設定した値である。

次に、制御部２０は現在エンジン２の温度と、既に決められた設定温度（Ｔ１またはＴ２）とを入力パラメーターとする比例積分制御（ＰＩ制御）によってバルブ１０の開閉量を細密に加減することによって、冷却水温を目標とする設定温度（Ｔ１またはＴ２）に合わせて最適に維持する（Ｓ８０）。
これと同時に、制御部２０は、現在冷却水温を既に決められた設定温度（Ｔ１またはＴ２）に既設定された温度加重値（例えば、３０℃程度）を加算した値と比較する（Ｓ９０）。
ステップ（Ｓ９０）での比較結果、現在冷却水温が既に決められた設定温度（Ｔ１またはＴ２）に温度加重値を加算した値より大きければ、現在冷却水温がかなり高くてより強力な冷却性能が必要な状況であるため、制御部２０は冷却ファン手段５を高速で回転させることによりラジエータ４の熱交換性能を増大させる（Ｓ１００）。

もし、ステップ（Ｓ９０）での比較結果、現在冷却水温が既に決められた設定温度（Ｔ１またはＴ２）に温度加重値を加算した値の以下であれば、制御部２０は現在の冷却水温を第１設定温度（Ｔ１）と再び比較する（Ｓ１１０）。
ステップ（Ｓ１１０）での比較結果、現在の冷却水温が第１設定温度（Ｔ１）以上であれば、制御部２０はバルブ開閉量ＰＩ制御ステップ（Ｓ８０）に戻る反面、現在の冷却水温が第１設定温度（Ｔ１）より小さければ運転負荷を判断するステップ（Ｓ１０）に戻る。

上記において、本発明は特定実施例を例示して説明するが本発明が実施例に限定されるものではない。当業者は本発明に対する多様な変形、修正を容易にすることができ、このような変形または修正が本発明の特徴を利用する限り、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明の好ましい実施例による車両のエンジン冷却システムの概路図である。図１に示された制御部の動作過程を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ウォータポンプ
２エンジン
３ヒータコア
４ラジエータ
５冷却ファン手段
６アウトレット温度ゲージ
１０バルブ
１１モータ
１２モータ駆動部
２０制御部

Claims

ウォータポンプによってポンピングされた冷却水が、エンジンとラジエータとを順に通過しながら循環してエンジンを冷却させるようになっている車両のエンジン冷却システムであって、
前記ラジエータを通じて循環する冷却水量を調節する電子バルブ手段と；
エンジンを通過した冷却水の温度を感知する温度感知部と；
前記温度感知部から感知される冷却水温と目標設定温度に応じて前記電子バルブ手段のバルブ開閉量を制御する制御部と；
を含んで構成されたことを特徴とする車両のエンジン冷却システム制御装置。
前記電子バルブ手段は、前記ラジエータを通じて循環する冷却水量を調節するように開閉量が調節されるバルブと；
前記バルブに動力を伝達してバルブを作動させるモータと；
前記制御部からの制御信号に応じて前記モータに電源を印加して駆動させるモータ駆動部と；
を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両のエンジン冷却システム制御装置。
エンジンのスロットルポジションを感知するスロットルポジションセンサと、
エンジン回転数を感知するエンジン回転数センサをさらに含み、
前記制御部は前記スロットルポジションセンサを通じて感知されるスロットルポジションと前記エンジン回転数センサを通じて感知されるエンジン回転数によってエンジン負荷状態を判断し、判断されたエンジン負荷状態に応じて目標設定温度を決める制御動作をさらに遂行するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両のエンジン冷却システム制御装置。
前記ラジエータを冷却させるための冷却ファン手段をさらに備え、前記制御部は前記冷却水温に応じて前記冷却ファン手段を駆動すると共に速度を調節する制御を遂行することを特徴とする請求項１に記載の車両のエンジン冷却システム制御装置。
前記制御部は、エンジンの温度と目標設定温度とを入力パラメーターとする比例積分制御を通じてバルブ開閉量を決定して制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両のエンジン冷却システム制御装置。
ウォータポンプによってポンピングされた冷却水がエンジンとラジエータとを順に通過しながら循環してエンジンを冷却させるようになっている車両のエンジン冷却システムにおいて、前記エンジン冷却システムを制御する制御部は、
エンジンのスロットルポジションとエンジン回転数から運転負荷を判断するステップと；
前記運転負荷に応じて設定温度を決める設定温度決定ステップと；
前記決定された設定温度と冷却水温とを比較するステップ及び；
前記温度比較結果に応じてバルブ手段のバルブ開閉量を制御して循環する冷却水量を調節するステップ；
を有するプロセスで駆動されることを特徴とする車両のエンジン冷却システム制御方法。
前記バルブ手段のバルブ開閉量は、前記制御部においてエンジンの温度と前記決定された設定温度とを入力パラメーターとする比例積分制御によって遂行することを特徴とする請求項６に記載の車両のエンジン冷却システム制御方法。
前記制御部はそのプロセスに、冷却水温にラジエータを冷却する冷却ファンを駆動してその速度を調節する冷却ファン速度調節ステップをさらに含み、
前記冷却ファン速度調節ステップでは前記設定温度決定ステップで決定された設定温度と予め設定された加重値とを加算した値をエンジンの現在温度と比べた値に応じて前記冷却ファン速度を調節することを特徴とする請求項６に記載の車両のエンジン冷却システム制御方法。