(57)【要約】【課題】サーモスタットが作動する冷却水の温度を、エンジンの負荷及び外気の温度に応じて可変的に制御することによって、冷却水を通して外部に放出されるエネルギーを最小化し、燃料消耗を減少させるサーモスタットを備えたエンジンシステムを提供する。【解決手段】サーモスタットを備えたエンジンシステムは、回転力を発生させるエンジンと、このエンジンを循環する冷却水温を感知する冷却水温センサーと、大気温を感知するように設けられる大気温センサーと、冷却水の流路を転換するように、冷却水ラインに配置されるサーモスタットと、供給される電源を利用して冷却水の流路を転換するように、サーモスタットに設けられる駆動部と、冷却水温センサーと大気温センサーから送られる冷却水温と大気温に応じて、駆動部が作動する冷却水温を可変的に制御する制御部とを含んでなる。【選択図】図３
2014101876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力を発生させるエンジンと、
前記エンジンを循環する冷却水温を感知する冷却水温センサーと、
大気温を感知するように設けられる大気温センサーと、
冷却水の流路を転換するように冷却水ラインに配置されるサーモスタットと、
供給される電源を利用して冷却水の流路を転換するように、前記サーモスタットに設けられる駆動部と、
前記冷却水温センサーと前記大気温センサーから送られる冷却水温と大気温に応じて、前記駆動部が作動する冷却水温を可変的に制御する制御部と、を含むことを特徴とするサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【請求項２】
ラジエータの一側に配置されるクーリングファンをさらに含み、
前記制御部は、
前記冷却水温センサーと前記大気温センサーから送られる冷却水温と大気温に応じて、前記クーリングファンの作動時点を可変的に制御することを特徴とする請求項１に記載のサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記エンジンの運行情報を利用して前記エンジンの負荷を判断し、
前記エンジンの負荷を低負荷、中負荷、及び高負荷に分類することを特徴とする請求項１に記載のサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記エンジンの負荷によって、前記駆動部が作動する冷却水の温度を可変的に制御することを特徴とする請求項３に記載のサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【請求項５】
前記エンジンの負荷が上がるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度が低くなることを特徴とする請求項４に記載のサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【請求項６】
前記エンジンの負荷が低くなるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度が高くなることを特徴とする請求項４に記載のサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【請求項７】
前記大気温が低くなるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度は高くなることを特徴とする請求項１に記載のサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【請求項８】
前記大気温が高くなるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度は低くなることを特徴とする請求項１に記載のサーモスタットを備えたエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーモスタットを備えたエンジンシステムに係り、より詳しくは、過熱を防止するために循環する冷却水の温度に応じて冷却水の流路を転換して、冷却水の温度を能動的に制御するサーモスタットを備えたエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用サーモスタットは、エンジンとラジエータの間に設けられており、冷却水の温度変化に応じて自動的に開閉されながら、ラジエータに流れる流量を調節することによって、冷却水を設定温度範囲に維持する。機械式サーモスタットは、冷却水の温度によってワックスが膨張し、このような膨張力によってピストンがバルブの開閉変位を起こす。このような機械式サーモスタットは、規定温度に設定された開閉温度によって動作する方式であって、予め定められた温度だけで単純にバルブを開閉する方式であり、車両の走行環境や条件などの変化に積極的に対処することができない。
【０００３】
機械式サーモスタットが有する短所を補完しながら、エンジンの冷却水の温度を最適の状態に維持するための電子式サーモスタットが開示されている。このような電子式サーモスタットは、車両の負荷状態などのような走行環境に応じてエンジンの冷却水の温度を能動的に制御することによって、最適の冷却水の温度を維持することができ、機械式サーモスタットに比べて、燃費の改善効果と排気ガスの低減効果を期待することができる。
【０００４】
サーモスタットのバルブを開閉するために、温度感応型でありながら電子的に能動制御される駆動部が適用されており、このような駆動部は、ワックス、半流体、ラバーピストン、バックアッププレート、及びメインピストンなどを含んでいる。
【０００５】
一方、サーモスタットが作動する冷却水の温度が固定されており、エンジンの負荷と外気の温度とは無関係に作動することによって、冷却水を通してエネルギーが浪費されて、燃料消費を増加させるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１７０２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、サーモスタットが作動する冷却水の温度を可変させることにおいて、エンジンの負荷状態と外気の温度を考慮することによって、冷却水を通して外部に浪費されるエネルギーを低減させることができるサーモスタットを備えたエンジンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明によるサーモスタットを備えたエンジンシステムは、回転力を発生させるエンジンと、前記エンジンを循環する冷却水温を感知する冷却水温センサーと、大気温を感知するように設けられる大気温センサーと、冷却水の流路を転換するように、冷却水ラインに配置されるサーモスタットと、供給される電源を利用して冷却水の流路を転換するように、前記サーモスタットに設けられる駆動部と、前記冷却水温センサーと前記大気温センサーから送られる冷却水温と大気温によって、前記駆動部が作動する冷却水温を可変的に制御する制御部とを含むことを特徴とする。
【０００９】
このようなサーモスタットを備えたエンジンシステムにおいて、ラジエータの一側に配置されるクーリングファンをさらに含み、前記制御部は、前記冷却水温センサーと前記大気温センサーから送られる冷却水温と大気温によって、前記クーリングファンの作動時点を可変的に制御することが好ましい。前記制御部は、前記エンジンの運行情報を利用して前記エンジンの負荷を判断し、前記エンジンの負荷を低負荷、中負荷、及び高負荷に分類することが好適である。前記制御部は、前記エンジンの負荷によって、前記駆動部が作動する冷却水の温度を可変的に制御することが好ましい。前記エンジンの負荷が上がるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度が低くなることが好ましい。前記エンジンの負荷が低くなるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度が高くなることが好適である。また、前記大気温が低くなるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度は高くなることが好ましい。そして、前記大気温が高くなるほど、前記駆動部が作動する冷却水の温度は低くなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるサーモスタットを備えたエンジンシステムは、サーモスタットが作動する冷却水の温度を、エンジンの負荷及び外気の温度に応じて可変的に制御することによって、冷却水を通して外部に放出されるエネルギーを最小化して、燃料消耗を減少させることができる。したがって、燃料消耗を減らし、排気ガスの品質をさらに向上させることができると共に、ラジエータに送風を行うクーリングファンの作動のためのエネルギー消費も減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるサーモスタットを備えたエンジンシステムの概略的な構成の一例を示す構成図である。
【図２】本発明によるサーモスタットが、冷却水の温度に応じて作動する特性の一例を示すグラフである。
【図３】本発明によるサーモスタットが、冷却水の温度及びエンジンの負荷に応じて作動する特性の一例を示す表である。
【図４】本発明によるサーモスタットを制御するための方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態としての実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。本発明の理解を助けるために、構成要素を記載及び説明しており、図面に記載されていない他の構成要素は、当業者によく知られた公知の技術を参照し、それに対する説明は省略する。
【００１３】
本実施例によるサーモスタットを備えたエンジンシステムの概略的な構成を図１に示した。図１を参照すれば、エンジンシステムは、サーモスタットと、エンジン１９０と、ラジエータ１９４と、外気温センサー１８０と、冷却水温センサー１９２と、クーリングファン１９６と、制御部２００とを含み、上記サーモスタットは、ヒータ１００と、ワックス１１０と、メインピストン１２０と、バルブガイド１３０と、メインバルブ１４０と、バイパスバルブ１５０と、弾性部材１６０とを含む。
【００１４】
これと同時に、上記サーモスタットには、ラジエータ１９４と連結されるメイン入口流路１７０が上部に形成され、下部には、エンジン１９０の冷却水出口と連結されるバイパス流路１７２が形成され、側面には、エンジン１９０の冷却水入口と連結されるメイン出口流路が形成される。
【００１５】
弾性部材１６０は、バルブガイド１３０を上部に弾性支持して、メインバルブ１４０がメイン入口流路１７０を遮断させ、バイパスバルブ１５０はバイパス流路１７２を開放させる。
【００１６】
制御部２００は、外気温センサー１８０、エンジン１９０、及び冷却水温センサー１９２から送られる各信号を利用して、上記サーモスタットの作動を制御する。
【００１７】
外気温センサー１８０は、車両の外部空気の温度を感知して、これを制御部２００に送信し、制御部２００は、エンジン１９０の運転条件を利用して、負荷状態を感知する。これと同時に、冷却水温センサー１９２は、冷却水の温度を感知して、これを制御部２００に送信する。
【００１８】
制御部２００は、感知された運転条件（冷却水温、外気温、及び負荷状態など）を利用して、上記サーモスタットが作動する冷却水の温度を可変的に制御する。
【００１９】
さらに詳細に説明すれば、制御部２００がパワー部（図示せず）を通じてサーモスタットのヒータ１００に電源を供給すれば、ワックス１１０が暖められて膨張する。そして、膨張したワックス１１０は、メインピストン１２０を下部に押し出す。
【００２０】
したがって、メインバルブ１４０はメイン入口流路１７０を開放し、バイパスバルブ１５０はバイパス流路１７２を遮断して、冷却水がラジエータ１９４を通過して冷却されるようにする。
【００２１】
ここで、ラジエータ１９４と隣接してクーリングファン１９６が配置されて、冷却水の冷却を助ける。そして、制御部２００によって、クーリングファン１９６はクラッチを使用して可変的に作動することができる。
【００２２】
上述のサーモスタットを作動する駆動部は、ヒータ１００と、ワックス１１０と、メインピストン１２０とを含み、制御部２００は、ヒータ１００に印加される電源を制御して、サーモスタットを能動的に制御する。本実施例において、サーモスタットは、周辺冷却水の温度とヒータ１００の温度に応じて作動する。
【００２３】
図２は、本実施例によるサーモスタットが冷却水の温度によって作動する特性を示すグラフである。図２を参照すれば、横軸は冷却水の温度を表し、縦軸は前記バルブガイド１３０がリフトされる揚程（リフト量）を示す。
【００２４】
「上昇」と「下降」は、サーモスタットの上記駆動部、つまり、ヒータ１００に電源が供給されない状態で、上記冷却水の温度によるリフト量を示す。
【００２５】
「７５度電源」は、冷却水の温度が７５度の状態で、ヒータ１００に電源が印加されて、上記駆動部によってバルブガイド１３０がリフトされる量を示す。
【００２６】
「８０度電源」は、冷却水の温度が８０度の状態で、ヒータ１００に電源が印加されて、上記駆動部によってバルブガイド１３０がリフトされる量を示す。
【００２７】
「８５度電源」は、冷却水の温度が８５度の状態で、ヒータ１００に電源が印加されて、上記駆動部によってバルブガイド１３０がリフトされる量を示す。
【００２８】
「９０度電源」は、冷却水の温度が９０度の状態で、ヒータ１００に電源が印加されて、上記駆動部によってバルブガイド１３０がリフトされる量を示す。
【００２９】
図３は、本実施例によるサーモスタットが、冷却水の温度及びエンジンの負荷に応じて作動する特性を示す表である。図３を参照すれば、エンジン１９０の高負荷状態、中負荷状態、及び低負荷状態における大気温度による上記サーモスタットの作動温度を示す。
【００３０】
さらに詳細に説明すれば、制御部２００は、エンジン１９０の作動条件を利用して、エンジン１９０が高負荷状態、中負荷状態、または低負荷状態にあるか判断する。ここで、制御部２００は、ＲＰＭ、及び燃料噴射量などによって負荷状態を計量化して判断することができる。
【００３１】
エンジン１９０の高負荷状態で大気温が３５度である場合に、上記サーモスタットは、冷却水の温度が９０度で作動し始め、大気温が１５度である場合に、サーモスタットは、冷却水の温度が９６度で作動し始める。
【００３２】
エンジン１９０の中負荷状態で大気温が３５度である場合に、上記サーモスタットは、冷却水の温度が９５度で作動し始め、大気温が１５度である場合に、サーモスタットは、冷却水の温度が９７度で作動し始める。
【００３３】
エンジン１９０の低負荷状態で大気温が３５度である場合に、上記サーモスタットは、冷却水の温度が１００度で作動し始め、大気温が１５度である場合に、サーモスタットは、冷却水の温度が１０３度で作動し始める。
【００３４】
本実施例において、上記冷却水には不凍液が添加されており、密閉された空間で圧力が大気圧より高いため、１００度以上でも沸騰しない。
【００３５】
図４は、本実施例によるサーモスタットを制御するための方法を示すフローチャートである。図４を参照すれば、まず、制御部２００はエンジン１９０の負荷を判断する（Ｓ４００）。エンジン１９０の負荷は、設定された時間の間に収集されたデータを通じて、設定されたプログラムまたは方法によって判断することができる。
【００３６】
制御部２００は、外気温センサー１８０によって外気温をリアルタイムで感知する（Ｓ４１０）。そして、制御部２００は、冷却水温センサー１９２から冷却水の温度を感知し、サーモスタットが作動する冷却水の温度を設定する（Ｓ４２０）。
【００３７】
したがって、上記サーモスタットが作動する冷却水の温度を、エンジンの負荷及び外気の温度に応じて可変的に制御することによって、冷却水を通して外部に放出されるエネルギーを最小化して、燃料消耗を減少させることができる。これと同時に、ラジエータに送風を行うクーリングファンの作動のためのエネルギー消費も減らすことができる。以上、本発明に関する好ましい実施形態としての実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者による容易に変更されて均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００３８】
１００  ヒータ
１１０  ワックス
１２０  メインピストン
１３０  バルブガイド
１４０  メインバルブ
１５０  バイパスバルブ
１６０  弾性部材
１７０  メイン入口流路
１７２  バイパス流路
１８０  外気温センサー
１９０  エンジン
１９２  冷却水温センサー
１９４  ラジエータ
１９６  クーリングファン
２００  制御部
【図１】
2014101876.tif 000003
【図２】
2014101876.tif 000004
【図３】
2014101876.tif 000005
【図４】
2014101876.tif 000006