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KR101795148B1 - 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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KR101795148B1
KR101795148B1 KR1020150133067A KR20150133067A KR101795148B1 KR 101795148 B1 KR101795148 B1 KR 101795148B1 KR 1020150133067 A KR1020150133067 A KR 1020150133067A KR 20150133067 A KR20150133067 A KR 20150133067A KR 101795148 B1 KR101795148 B1 KR 101795148B1
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박당희
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 변속기 오일을 이용하여, 터보차저에서 과급된 공기를 냉각하는 제 1 냉각부(100); 냉각수를 이용하여, 상기 제 1 냉각부를 통과한 상기 과급공기를 냉각하는 제 2 냉각부(200); 및 외기를 이용하여, 상기 제 2 냉각부를 통과한 상기 과급공기를 냉각하는 제 3 냉각부(300);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 수냉부를 이용하여 인터쿨러 입구를 통과한 흡기의 온도를 안정화하면서, 공냉부를 이용하여 인터쿨러의 냉각효율을 극대화하고, 이에 따라 엔진 동력 및 연비 성능을 극대화할 수 있다.

Description

다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템 및 그 제어방법{HYBRID INTERCOOLER SYSTEM USING MULTIPLE COOLING MEDIUM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수냉부를 이용하여 인터쿨러 입구를 통과한 흡기의 온도를 안정화하면서, 공냉부를 이용하여 인터쿨러의 냉각효율을 극대화하고, 이에 따라 엔진 동력 및 연비 성능을 극대화할 수 있는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 터보차저는 엔진으로 공급되는 흡입공기를 배기가스의 배출력에 의해 압축하여 실린더 내에 공급함으로써, 기관의 흡기 충전 효율을 높이고, 평균 유효압력을 높여 출력을 증대시키는 과급구조이다.
이와 같은 터보차저는 통상 압축기와 터빈을 동축선상에 배치하여, 배기관을 통해 배출되는 배기가스의 배출력에 의해 터빈을 회전시켜 상기 터빈과 동축선상에 배치된 압축기를 회전시킴으로써, 흡기 매니폴드를 통해 유입되는 공기를 압축하여 실린더에 공급하는 구조이다.
한편, 상기와 같은 터보차저에 의해 압축된 공기는 고온화되어, 이를 그대로 연소실로 공급하면 공기밀도의 증대 비율이 감소하여 충전효율이 저하되거나 노킹을 유발하기가 쉽다. 이러한 과급된 공기의 온도를 낮추기 위해서 구비하는 것이 인터쿨러이다. 도 1은 종래의 인터쿨러를 설명하는 도면이다. 도 1을 참조할 때, 인터쿨러를 통과하면서 냉각된 흡입공기는 고밀도가 유지되고 저온화되어 연소력을 향상시키게 되는 것이다.
인터쿨러는 냉각방식에 따라서 통상 공냉식과 수냉식으로 나누어진다. 공냉식 인터쿨러는 과급된 공기가 다수개의 튜브를 통과하면서, 상기 튜브에 일체로 형성된 냉각핀을 통과하는 차가운 공기에 의해 냉각되는 구조이다. 이에 비해 수냉식 인터쿨러는 상기 튜브와 접하는 냉각유로에 의해 냉각되는 구조이다.
일반적으로 공냉식 인터쿨러는 냉각효율이 좋으나, 외기온의 변화 등에 의해 안정적인 효율을 기대하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 수냉식 인터쿨러는 안정적인 효율을 유지할 수 있으나, 공냉식에 비해 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
등록실용신안공보 제0094280호 (1996.02.02)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공냉식 인터쿨러와 수냉식 인터쿨러를 일체화하고, 수냉식 인터쿨러에서 다중 냉각 매질을 이용하여, 인터쿨러의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 변속기 오일을 이용하여, 터보차저에서 과급된 공기를 냉각하는 제 1 냉각부(100); 냉각수를 이용하여, 상기 제 1 냉각부를 통과한 상기 과급공기를 냉각하는 제 2 냉각부(200); 및 외기를 이용하여, 상기 제 2 냉각부를 통과한 상기 과급공기를 냉각하는 제 3 냉각부(300);를 포함한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 제 1 냉각부(100) 내부에 공급되는 변속기 오일을 냉각하는 변속기 오일쿨러(110);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 변속기 오일쿨러(110)와 오일펌프(121)를 구비한 변속기(120)를 연결하며, 상기 변속기 오일쿨러(110)의 출구 측과 상기 변속기(120)의 입구 측을 연통하는 제 1 변속기 오일유입유로(131) 및 상기 변속기(120)의 출구 측과 상기 변속기 오일쿨러(110)의 입구 측을 연통하는 제 1 변속기 오일유출유로(132)를 구비하는 제 1 변속기 오일유로(130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 제 1 변속기 오일유로(130)에서 분기되어, 상기 변속기 오일쿨러(110)와 상기 제 1 냉각부(100)를 연결하며, 상기 제 1 변속기 오일유입유로(131)와 상기 제 1 냉각부(100)의 입구 측을 연통하는 제 2 변속기 오일유입유로(141) 및 상기 제 1 냉각부(100)의 출구 측과 상기 제 1 변속기 오일유출유로(132)을 연통하는 제 2 변속기 오일유출유로(142)를 구비하는 제 2 변속기 오일유로(140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 제 2 변속기 오일유로(140) 중 상기 변속기 오일쿨러(110)에서 상기 제 1 냉각부(100)로 변속기 오일이 유입되는 유로를 개폐하는 인터쿨러용 밸브(150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 엔진(210) 및 상기 제 2 냉각부(200) 내부에 공급되는 냉각수를 냉각하는 쿨링 라디에이터(220);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 쿨링 라디에이터(220)의 출구 측과 상기 제 2 냉각부(200)의 입구 측을 연통하는 냉각수 유입유로(231) 및 상기 제 2 냉각부(200)의 출구 측과 상기 쿨링 라디에이터(220)의 입구 측을 연통하는 냉각수 유출유로(232)를 구비하는 냉각수 유로(230);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 냉각수 유로(230) 중 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 상기 제 2 냉각부(200)로 냉각수가 공급되는 유로에 배치되어, 냉각수를 제 2 냉각부(200)로 공급하는 인터쿨러용 워터펌프(240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도를 측정하는 제 1 측정부(410); 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 측정하는 제 2 측정부(420); 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 제 3 측정부(430);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 제 1 측정부(410), 상기 제 2 측정부(420) 및 상기 제 3 측정부(430)에서 측정된 정보에 따라, 상기 인터쿨러용 밸브(150)의 개폐여부 및 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동여부를 제어하는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법은 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도, 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 및 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도의 측정을 개시하는 측정개시단계(S100); 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 제 1 판단단계(S200); 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도를 초과하는 경우에는 상기 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일의 온도를 초과하는지 판단하는 제 2 판단단계(S300); 및 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는 경우에는 변속기 오일을 이용하여 과급공기를 냉각하는 제 1 냉각단계(S400);를 포함한다.
상기 제 1 냉각단계(S400)는 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동을 정지시키고, 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 개방하여, 변속기 오일을 상기 제 1 냉각부(100)로 순환시키는 단계(S410); 변속기 오일을 상기 제 1 냉각부(100)로 순환시킨 후, 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 미만인지 여부를 판단하는 제 3 판단단계(S420); 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 미만인 경우에는 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 폐쇄하여, 변속기 오일이 상기 제 1 냉각부(100)로 순환하는 것을 정지시키는 단계(S430);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법은 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하지 않는 경우에는 냉각수를 이용하여 과급공기를 냉각하는 제 2 냉각단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 냉각단계(S500)는 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 폐쇄하고, 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)를 작동시켜, 냉각수를 상기 제 2 냉각부(200)로 순환시키는 단계(S510); 냉각수를 상기 제 2 냉각부(200)로 순환시킨 후, 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 제 4 판단단계(S520); 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는 경우에는 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동을 정지시켜, 냉각수가 상기 제 2 냉각부(200)로 순환하는 것을 정지시키는 단계(S530);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 수냉부를 이용하여 인터쿨러 입구를 통과한 흡기의 온도를 안정화하면서, 공냉부를 이용하여 인터쿨러의 냉각효율을 극대화하고, 이에 따라 엔진 동력 및 연비 성능을 극대화할 수 있다.
또한, 엔진의 연소실에 안정적인 흡기온을 제공함으로써, 엔진의 노킹(knocking)현상을 저감시킬 수 있다.
또한, 인터쿨러의 냉각효율 증대에 따라, 범퍼의 개구부를 축소할 수 있으므로, 공기저항을 감소시켜 연비를 향상시킬 수 있고, 디자인의 자유도를 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 인터쿨러를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 블록도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법의 순서도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 블록도이다. 도 2를 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 변속기 오일을 이용하여, 터보차저에서 과급된 공기를 냉각하는 제 1 냉각부(100); 냉각수를 이용하여, 상기 제 1 냉각부를 통과한 상기 과급공기를 냉각하는 제 2 냉각부(200); 및 외기를 이용하여, 상기 제 2 냉각부를 통과한 상기 과급공기를 냉각하는 제 3 냉각부(300);를 포함한다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 제 1 냉각부(100) 내부에 공급되는 변속기 오일을 냉각하는 변속기 오일쿨러(110); 상기 변속기 오일쿨러(110)와 오일펌프(121)를 구비한 변속기(120)를 연결하는 제 1 변속기 오일유로(130); 상기 제 1 변속기 오일유로(130)에서 분기되어, 상기 변속기 오일쿨러(110)와 상기 제 1 냉각부(100)를 연결하는 제 2 변속기 오일유로(140); 및 상기 제 2 변속기 오일유로(140) 중 상기 변속기 오일쿨러(110)에서 상기 제 1 냉각부(100)로 변속기 오일이 유입되는 유로를 개폐하는 인터쿨러용 밸브(150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 1 변속기 오일유로(130)는 상기 변속기 오일쿨러(110)의 출구 측과 상기 변속기(120)의 입구 측을 연통하는 제 1 변속기 오일유입유로(131) 및 상기 변속기(120)의 출구 측과 상기 변속기 오일쿨러(110)의 입구 측을 연통하는 제 1 변속기 오일유출유로(132)를 구비한다.
또한, 제 2 변속기 오일유로(140)는 상기 제 1 변속기 오일유입유로(131)와 상기 제 1 냉각부(100)의 입구 측을 연통하는 제 2 변속기 오일유입유로(141) 및 상기 제 1 냉각부(100)의 출구 측과 상기 제 1 변속기 오일유출유로(132)을 연통하는 제 2 변속기 오일유출유로(142)를 구비한다.
즉, 제 1 냉각부(100)가 작동하지 않는 경우에는, 변속기 오일쿨러(110)에서 냉각된 변속기 오일이 제 1 변속기 오일유로(130) 중 제 1 변속기 오일유입유로(131)를 통해 변속기(120)로 유입된다. 이후, 변속기(120)에서 가열된 변속기 오일은 오일펌프(121)에 의해, 제 1 변속기 오일유로(130) 중 제 1 변속기 오일유출유로(132)를 통해 변속기 오일쿨러(110)로 유입된다. 이 경우, 인터쿨러용 밸브(150)가 폐쇄되므로, 제 2 변속기 오일유로(140) 내부의 변속기 오일은 유입 또는 유출되지 않는다.
반면에, 제 1 냉각부(100)가 작동하는 경우에는 인터쿨러용 밸브(150)가 개방된다. 따라서, 변속기 오일쿨러(110)에서 배출된 변속기 오일 중 일부는 제 2 변속기 오일유로(140) 중 제 2 변속기 오일유입유로(141)를 통해 제 1 냉각부(100)로 유입된다. 이후, 제 1 냉각부(100)에서 가열된 변속기 오일은 제 2 변속기 오일유로(140) 중 제 2 변속기 오일유출유로(142)를 통해 제 1 변속기 오일유출유로(132)로 유입된다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 엔진(210) 및 상기 제 2 냉각부(200) 내부에 공급되는 냉각수를 냉각하는 쿨링 라디에이터(220); 상기 쿨링 라디에이터(220)와 상기 제 2 냉각부(200)를 연결하며, 상기 쿨링 라디에이터(220)의 출구 측과 상기 제 2 냉각부(200)의 입구 측을 연통하는 냉각수 유입유로(231) 및 상기 제 2 냉각부(200)의 출구 측과 상기 쿨링 라디에이터(220)의 입구 측을 연통하는 냉각수 유출유로(232)를 구비하는 냉각수 유로(230); 및 상기 냉각수 유로(230) 중 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 상기 제 2 냉각부(200)로 냉각수가 공급되는 유로에 배치되어, 냉각수를 제 2 냉각부(200)로 공급하는 인터쿨러용 워터펌프(240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 제 2 냉각부(220)의 작동 여부와 무관하게, 쿨링 라디에이터(220)에서 냉각된 냉각수는 엔진(210)으로 유입되고, 엔진(210)에서 가열된 냉각수는 다시 쿨링 라디에이터(220)로 유입된다. 또한, 제 2 냉각부(220)가 작동하면, 인터쿨러용 워터펌프(240)가 작동하며, 쿨링 라디에이터(220)에서 냉각된 냉각수 중 일부가 냉각수 유로(230) 중 냉각수 유입유로(231)를 통해 제 2 냉각부(200)로 유입된다. 이후, 제 2 냉각(200)부에서 가열된 냉각수는 냉각수 유출유로(232)를 통해 쿨링 라디에이터(220)로 유입된다.
상기 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템은 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도를 측정하는 제 1 측정부(410); 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 측정하는 제 2 측정부(420); 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 제 3 측정부(430); 및 상기 제 1 측정부(410), 상기 제 2 측정부(420) 및 상기 제 3 측정부(430)에서 측정된 정보에 따라, 상기 인터쿨러용 밸브(150)의 개폐여부 및 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동여부를 제어하는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 과급공기의 온도, 변속기 오일의 온도 및 냉각수의 온도를 측정하고, 측정된 온도 값으로부터 후술할 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법에 따라, 상기 제어부(500)에서 상기 인터쿨러용 밸브(150)의 개폐여부 및 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동여부를 제어하는 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법의 순서도이다. 도 3 및 도 4를 참조할 때, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법은 측정개시단계(S100), 제 1 판단단계(S200), 제 2 판단단계(S300), 제 1 냉각단계(S400) 및 제 2 냉각단계(S500)를 포함한다.
측정단계(S100)에서는 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도, 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 및 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도의 측정을 개시한다. 즉, 상기 제 1 측정부(410), 상기 제 2 측정부(420) 및 상기 제 3 측정부(430)에서 온도의 측정을 개시하는 것이다. 이는 과급공기의 온도에 따라, 인터쿨러의 냉각효율을 증대시킬 필요가 있는지 판단하고, 변속기 오일 및 냉각수 중 어떤 냉각 매질을 활용하여 인터쿨러를 냉각할 것인지 판단하기 위함이다.
제 1 판단단계(S200)는 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도를 초과하는지 여부를 판단한다. 즉, 인터쿨러의 냉각효율을 증대시킬 필요가 있는지 판단하여, 제 1 냉각부(100) 또는 제 2 냉각부(200)의 작동 필요여부를 판단하는 것이다. 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도를 초과하지 않는 경우에는, 제 1 냉각부(100) 및 제 2 냉각부(200)의 작동이 필요치 않으므로, 제 3 냉각부(300)에 의해서만 과급공기를 냉각한다. 상기 기 설정된 과급공기의 온도는 차량의 종류, 성능 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
제 2 판단단계(S300)는 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도를 초과하는 경우에는 상기 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일의 온도를 초과하는지 판단한다. 즉, 변속기 오일 및 냉각수 중 어떤 냉각 매질을 활용하여 인터쿨러를 냉각하는 것이 냉각효율이 높은지 여부를 판단하는 것이다.
제 1 냉각단계(S400)는 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는 경우에는 변속기 오일을 이용하여 과급공기를 냉각하는 단계이다. 일반적으로 차량의 주행 중에는 변속기 오일의 온도가 섭씨 70도 전, 후에서 형성된다. 따라서, 변속기 오일의 온도가 냉각수의 온도보다 낮은 경우에는 변속기 오일을 인터쿨러의 냉각에 이용함으로써, 인터쿨러의 냉각효율을 극대화할 수 있다.
상기 제 1 냉각단계(S400)는 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동을 정지시키고, 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 개방하여, 변속기 오일을 상기 제 1 냉각부(100)로 순환시키는 단계(S410); 변속기 오일을 상기 제 1 냉각부(100)로 순환시킨 후, 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 미만인지 여부를 판단하는 제 3 판단단계(S420); 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 미만인 경우에는 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 폐쇄하여, 변속기 오일이 상기 제 1 냉각부(100)로 순환하는 것을 정지시키는 단계(S430);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 변속기 오일을 상기 제 1 냉각부(100)로 순환시켜 인터쿨러를 냉각하고(S410), 과급공기가 충분히 냉각되었는지 여부 및 냉각수를 이용하여 인터쿨러를 냉각하는 것이 더 효율적인지 판단하며(S420), 그러한 경우에는 제 1 냉각부(100)의 작동을 정지시키는 것이다(S430).
제 2 냉각단계(S500)는 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하지 않는 경우에는 냉각수를 이용하여 과급공기를 냉각하는 단계이다. 일반적으로 쿨링 라디에이터(220) 내부의 저온의 냉각수는 차량 주행 중 섭씨 80도 정도를 유지한다. 따라서, 제 2 냉각부(200)에서 고온의 흡입공기를 중온으로 냉각하여, 인터쿨러의 냉각효율을 극대화하는 것이다.
상기 제 2 냉각단계(S500)는 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 폐쇄하고, 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)를 작동시켜, 냉각수를 상기 제 2 냉각부(200)로 순환시키는 단계(S510); 냉각수를 상기 제 2 냉각부(200)로 순환시킨 후, 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 제 4 판단단계(S520); 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는 경우에는 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동을 정지시켜, 냉각수가 상기 제 2 냉각부(200)로 순환하는 것을 정지시키는 단계(S530);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 냉각수를 상기 제 2 냉각부(200)로 순환시켜 인터쿨러를 냉각하고(S510), 과급공기가 충분히 냉각되었는지 여부 및 변속기 오일을 이용하여 인터쿨러를 냉각하는 것이 더 효율적인지 판단하며(S520), 그러한 경우에는 제 2 냉각부(200)의 작동을 정지시키는 것이다(S530).
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 제 1 냉각부
110 변속기 오일쿨러
120 변속기
121 오일펌프
130 제 1 변속기 오일유로
140 제 2 변속기 오일유로
150 인터쿨러용 밸브
200 제 2 냉각부
210 엔진
220 쿨링 라디에이터
230 냉각수 유로
240 인터쿨러용 워터펌프
300 제 3 냉각부
410 제 1 측정부
420 제 2 측정부
430 제 3 측정부
500 제어부

Claims (20)

  1. 변속기 오일을 이용하여, 터보차저에서 과급된 과급공기를 냉각하는 제 1 냉각부(100);
    냉각수를 이용하여, 상기 제 1 냉각부를 통과한 과급공기를 냉각하는 제 2 냉각부(200); 및
    외기를 이용하여, 상기 제 2 냉각부를 통과한 과급공기를 냉각하는 제 3 냉각부(300)를 포함하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템으로서,
    상기 제 1 냉각부(100) 내부에 공급되는 변속기 오일을 냉각하는 변속기 오일쿨러(110);
    상기 변속기 오일쿨러(110)와 오일펌프(121)를 구비한 변속기(120)를 연결하며,
    상기 변속기 오일쿨러(110)의 출구 측과 상기 변속기(120)의 입구 측을 연통하는 제 1 변속기 오일유입유로(131) 및 상기 변속기(120)의 출구 측과 상기 변속기 오일쿨러(110)의 입구 측을 연통하는 제 1 변속기 오일유출유로(132)를 구비하는 제 1 변속기 오일유로(130);
    상기 제 1 변속기 오일유로(130)에서 분기되어, 상기 변속기 오일쿨러(110)와 상기 제 1 냉각부(100)를 연결하며,
    상기 제 1 변속기 오일유입유로(131)와 상기 제 1 냉각부(100)의 입구 측을 연통하는 제 2 변속기 오일유입유로(141) 및 상기 제 1 냉각부(100)의 출구 측과 상기 제 1 변속기 오일유출유로(132)을 연통하는 제 2 변속기 오일유출유로(142)를 구비하는 제 2 변속기 오일유로(140);
    상기 제 2 변속기 오일유로(140) 중 상기 변속기 오일쿨러(110)에서 상기 제 1 냉각부(100)로 변속기 오일이 유입되는 유로를 개폐하는 인터쿨러용 밸브(150);
    엔진(210) 및 상기 제 2 냉각부(200) 내부에 공급되는 냉각수를 냉각하는 쿨링 라디에이터(220);
    상기 쿨링 라디에이터(220)의 출구 측과 상기 제 2 냉각부(200)의 입구 측을 연통하는 냉각수 유입유로(231) 및 상기 제 2 냉각부(200)의 출구 측과 상기 쿨링 라디에이터(220)의 입구 측을 연통하는 냉각수 유출유로(232)를 구비하는 냉각수 유로(230);
    상기 냉각수 유로(230) 중 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 상기 제 2 냉각부(200)로 냉각수가 공급되는 유로에 배치되어, 냉각수를 제 2 냉각부(200)로 공급하는 인터쿨러용 워터펌프(240);
    상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도를 측정하는 제 1 측정부(410);
    상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 측정하는 제 2 측정부(420);
    상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 제 3 측정부(430); 및
    상기 제 1 측정부(410), 상기 제 2 측정부(420) 및 상기 제 3 측정부(430)에서 측정된 정보에 따라, 상기 인터쿨러용 밸브(150)의 개폐여부 및 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동여부를 제어하는 제어부(500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템.
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  13. 제 1항에 따른 인터쿨러 시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도, 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 및 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도의 측정을 개시하는 측정개시단계(S100);
    상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 제 1 판단단계(S200);
    상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도를 초과하는 경우에는 상기 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일의 온도를 초과하는지 판단하는 제 2 판단단계(S300); 및
    상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는 경우에는 변속기 오일을 이용하여 과급공기를 냉각하는 제 1 냉각단계(S400);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 냉각단계(S400)는
    상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동을 정지시키고, 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 개방하여, 변속기 오일을 상기 제 1 냉각부(100)로 순환시키는 단계(S410);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 냉각단계(S400)는
    변속기 오일을 상기 제 1 냉각부(100)로 순환시킨 후, 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 미만인지 여부를 판단하는 제 3 판단단계(S420);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 냉각단계(S400)는
    상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도 미만인 경우에는 상기 인터쿨러용 밸브(150)를 폐쇄하여, 변속기 오일이 상기 제 1 냉각부(100)로 순환하는 것을 정지시키는 단계(S430);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하지 않는 경우에는 냉각수를 이용하여 과급공기를 냉각하는 제 2 냉각단계(S500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 2 냉각단계(S500)는
    상기 인터쿨러용 밸브(150)를 폐쇄하고, 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)를 작동시켜, 냉각수를 상기 제 2 냉각부(200)로 순환시키는 단계(S510);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2 냉각단계(S500)는
    냉각수를 상기 제 2 냉각부(200)로 순환시킨 후, 상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 제 4 판단단계(S520);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 2 냉각단계(S500)는
    상기 제 3 냉각부(300)의 출구에서의 과급공기의 온도가 기 설정된 과급공기의 온도 미만이거나, 상기 쿨링 라디에이터(220)에서 배출되는 냉각수의 온도가 상기 변속기 오일 쿨러(110)에서 배출되는 변속기 오일의 온도를 초과하는 경우에는 상기 인터쿨러용 워터펌프(240)의 작동을 정지시켜, 냉각수가 상기 제 2 냉각부(200)로 순환하는 것을 정지시키는 단계(S530);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 냉각 매질을 활용한 하이브리드형 인터쿨러 시스템의 제어방법.
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